Производство синтетической соляной кислоты

Сырьем для производства синтетической соляной кислоты служат водород, хлор и вода. Водород получают в производстве каустической соды и хлора диафрагменным, ртутным и мембранным методами. Содержание водорода в техническом продукте не менее 98 об.%. Содержание кислорода регламентируется на уровне 0,3−0,5%. При использовании водорода, полученного ртутным методом электролиза хлорида натрия, содержание ртути должно быть не более 0,01 мг/м³.

Для получения синтетической соляной кислоты можно применять абгазный хлор со стадии конденсации, электролитический хлор, а также хлор испаренный, состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1 — Состав хлора (в об. %).

Для абсорбции хлористого водорода используется обессоленная вода, в производстве кислоты низших сортов возможно применение промышленной воды.

Производство синтетической соляной кислоты состоит из следующих стадий:

компримирование водорода;

синтез хлористого водорода;

охлаждение хлористого водорода;

4)абсорбция хлористого водорода с получением соляной кислоты и розлив ее в цистерны, полиэтиленовые бочки, бутыли.

Синтез хлористого водорода из хлора и водорода ведут в печи синтеза — вертикальном цилиндрическом сварном аппарате, выполненном из нержавеющей стали 1Х18Н9Т. Печь имеет специальную горелку, опорную конструкцию, смотровой и запальный лючки и люк для осмотра. Днище печи футеровано диабазом. При диаметре печи 2 м и высоте примерно 10 м производительность печи 20 т/сут.

Смотровые люки предназначены для наблюдения за цветом пламени, а запальные — для розжига печи, который осуществляют специальной горелкой, присоединенной к водородному коллектору резиновым шлангом. Только после загорания водорода в основной горелке в печь синтеза подают хлор.

Синтез хлористого водорода идет энергично с большим выделением тепла и образованием светящегося пламени. Все печи синтеза работают в водородном режиме, исключающем проскок хлора в хлористом водороде. Соотношение Cl₂: Н₂ = 1: 1,03−1,1. В печи поддерживается повышенное давление (не более 3 •10⁵ Па), что исключает подсос воздуха, благодаря чему исключается также образование в печи взрывоопасных смесей водорода и кислорода.

Перед пуском печь и водородные коммуникации продувают азотом. При понижении давления водорода и хлора срабатывает световая и звуковая сигнализация. Перед печами синтеза на пиниях хлора и водорода установлены диафрагмы. Расход хлора и водорода измеряется приборами типа ДМПК-ГОО. Взрывные мембраны изготовляют из оцинкованного железа с паронитовой прокладкой. Печи синтеза хлористого водорода являются котлонадзорными.

Схема получения синтетической соляной кислоты приведена на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 — Схема получения синтетической соляной кислоты: 1 — огнепреградитель; 2 — печь синтеза; 3 — холодильник; 4 — изотермические абсорберы; 5 — емкость соляной кислоты; 6 — санитарная колонна; 7 — насосы.

Электролитический или абгазный хлор под давлением не ниже 1,6 10⁵Па (регистрируется прибором) поступает по трубопроводу к печам синтеза 2. Водород предварительно компримируется и под давлением не более 3•10⁵ Па последовательно проходит водоотделитель и конденсатор для удаления воды и через огнепреградитель 1 также поступает в печь синтеза 2. На перемычке, соединяющей коллектор нагнетания и коллектор всасывающей линии водорода, установлен регулирующий клапан, который сбрасывает избыток водорода с линии нагнетания на линию всасывания компрессора, тем самым поддерживая постоянное давление водорода на линии подачи. Из печи синтеза 2 выходит хлористый водород при температуре 450 °C, охлаждается в трубопроводе за счет естественной теплопередачи в окружающую среду и за счет естественной теплопередачи в окружающую среду и направляется в игуритовый холодильник 3, установленный по одному на печь. В холодильнике 3 газ охлаждается до температуры 30−45 °С промышленной водой и далее по трубопроводу направляется в изотермические абсорберы 4 и 4 (по два на каждую печь).

Через один из штуцеров в изотермический абсорбер 4 подается обессоленная вода, через другой — вода на охлаждение абсорбера. Из изотермического абсорбера 4 газ и соляная кислота при температуре 20−40 °С и при концентрации не ниже 31% поступают в фазораздепитель, из которого кислота далее направляется в общий кислотный коллектор и в емкости-хранилища 5, а газ направляется в абсорбер 4, где образуется разбавленная соляная кислота. Эта кислота идет на орошение абсорбера 4, а газ — в хвостовую колонну 6, где происходит окончательная отмывка газа от хлористого водорода.

Сточные воды, содержащие 0,1−0,3% HCl, сливают в кислую канализацию и далее — на станцию нейтрализации кислых стоков. Инертные газы (азот, водород, диоксид углерода) выбрасывают в атмосферу. Из емкостей-хранилищ 5 соляная кислота самотеком поступает в разливную трубу и разливается в бутыли, полиэтиленовые бочки и другую тару. Бутыли для соляной кислоты проходят следующую обработку: вначале их устанавливают на поддоне и промывают водой, подогретой паром в пароводосмесителе, а затем они поступают в отделение для упаковки их в обрешетки, откуда направляются в отделение розлива соляной кислоты.