试论盐酸吸收与脱吸技术的应用

王占亮(唐山三友硅业公司氯甲烷车间 邮编063305)

HCl 广泛用于制药、染料、各种氯化物和腐蚀抑制剂等，在世界工业中对于盐酸及氯化氢使用量有很大的需求， 但是耐盐酸腐蚀的问题是很难解决的， 而且在高导热系数情况下， 在1934年，有一种不透性石墨材料终于问世了。 1936 年，美国就成功制造了世界上第一台管壳式、列管式石墨降膜吸收器，并且很快投入使用。 这很大程度的改善了盐酸的生产局面，以前的技术是相对落后并且被动的，可见这一发明的重要性，它也成为了盐酸生产上的一次技术革命。

在后来的70 多年间，还有不停有新的的专业技术被开发成功，使得石墨设备在盐酸系统中有更加广泛的应用，这其中氯产品的含HCL 废气、 副产酸以及低浓度酸在国内是一个对企业来说很大的技术难题， 因为这些物质严重影响到环境和企业经济效益，因此研究出高效的盐酸吸收、脱吸的系统，可很大程度使企业的环保水平大大提高，企业的经济效益也会明显增涨。

一、氯化氢气体的吸收

1、高浓度气体的吸收

氯化氢气体的吸收为盐酸合成最重要的单元操作之一，相对比较纯净的氯化氢气体在生产过程中进入降膜吸收器， 从尾气塔过来的稀酸也一并进入降膜吸收器， 一般采用逆流吸收的方式，使氯化氢气体与管子表面均匀分布的液膜充分接触，然后被吸收。 一般的，放出的热量可以使用工艺流程里边的冷却水进行冷却。 没有被完全吸收的气体会在尾气塔中进行二次吸收，排空。

这样的流程具有多种优点：

(1) 可以达到99.999%的吸收效率，相对比较高。

(2)有比较大的可操作的弹性，可以大幅度进行调节生产能力。

(3)操作的阻力小,甚至可以忽略不计。

(4)不再需要单独对成品酸进行冷却，可以通过放热吸收达到冷却。

(5)纯度高,条件达标的情况下可生产试剂级盐酸。

在一段时期内，盐酸的生产都保证了高产量、高浓度，但是后来也遇到了瓶颈。 研究的结果表明：吸收效率是否可以提高，关键在于优化吸收液的成膜条件，这个至关重要。 在优化吸收液的成膜条件方面拥有下列特别的技术∶①为了确保材质过关，应用硬度高、纯度高、密度也高的石墨到成膜分配杯上;②为了确保表面粗糙度,使得初始成膜可以保证加工精度;③为了能使产量在较大幅度调节时候可以不影响吸收液的成膜分配杯的高、低孔相间的特殊设计,对吸收液的成膜不产生影响。

2、低浓度气体吸收

一般在生产相对纯净的盐酸的时候用氯化氢气体， 使用氯化氢气体还可以用来从混合气体中把氯化氢组分吸收出来,这样起到的作用是对气体一定程度上进行净化。 在传统工艺中，浓度较低的混合气体在进入降膜吸收器，然后通过稀盐酸进行吸收。用水或稀盐酸吸收吸收塔内剩下的氯化氢气体, 尾气运用尾气塔进行二次吸收，最终符合排放标准就可以排空了。 现在为止，因为这个工艺流程长，需要的设备繁多、耗能较大，所以还未被我国企业大量应用。 国际上常用的是多级绝热吸收用来解决低浓度氯化氢气体吸收效果差,速率低的问题。

二、稀酸脱吸

盐酸解吸成HCl 实质上是一种物理变化过程是气态的HCl和水的混合物在脱吸塔等设备中与浓盐酸酸进行热质交换，使浓盐酸解吸，释放出HCl 气体，实质是气相中HCl 分压小于液相中HCl 分压，液相中HCl 向气相中转移，加盐和加压均可以改变盐酸与水体系中HCl 的相对挥发度和共沸组成。

我们国家的企业一般都利用再次吸收利用、 储存和销售的办法处理稀酸,因为盐酸的浓度受到其共沸点的影响,一般只能脱到16%以上。 许多企业运用中和的排放的方式排放废酸，因为稀酸市场需求量少、价格低、储存成本高，这样因素消耗能源的同时还不得不每年提取一笔费用用于污水处理,还且也是非常不利于环境的保护。 稀酸脱吸技术越来越受到相关企业的重视。目前我国有两种稀酸处理的方法：加盐解吸（一般为氯化钙）和压差法。

1、氯化钙法

氯化钙法的原理为通过在稀酸中加入氯化钙从而改变组分间的相对挥发度，使恒沸物组成发生改变，使HCl 解吸出来，也叫做恒沸点破坏法。

在这个工艺中因为稀酸可能掺杂一些杂质,所以氯化钙回收利用率低。 废水中的氯化氢的含量小于1‰。

加盐解吸效果好，设备成本也较低，但由于氯化钙溶液对设备有一定的腐蚀作用， 且氯化钙易与盐酸中的杂质形成沉淀堵塞管道，造成停车。

2、压差法

压差法是通过不同压力下稀酸共沸点的差异而制造氯化氢气体， 正是这种差异能够蒸发低浓度酸里面的水分。 高压状况下，共沸点酸的浓度是16%～18%,而其在真空系统下浓度在22%～24%。

系统外存在的稀酸从脱吸塔中间部位进入真空系统， 高压系统的稀酸也进入真空系统， 和再沸器中的混合气进行传热传质,塔内进行热质交换的时候,通过塔顶的水蒸汽经过冷凝器成为废水，把它进行处理之后排放, 这是由于酸共沸点在真空状况下的值比较高， 遂塔底 大概有23%的浓酸进到储罐内, 由双效换热器对其进行加热，然后浓酸泵将其打入脱吸塔的中部，浓酸进入高压系统之后， 与脱吸塔底部的氯化氢和水的混合气充分接触,在塔内气液混合物完成热量与质量交换,浓酸里面的氯化氢会产生一定的热量， 被解吸后的热量通过塔顶冷却器和再冷器分别进行冷却，由除雾器把它其中的水份进一步去除,得到干燥的氯化氢气。 处理之后有17%的稀酸还可以再进入稀酸罐循环。

此系统的设备结构相似于浓酸脱吸的系统结构,不同的是这个系统对设备的要求更高,其中最重要的要求就是再沸器必须可以承受116MPa 压力和220℃以上的温度。

吴振玉.高瑞昶.白鹏.刘伟明.肖颖.李莹 组合法废稀盐酸浓缩工艺[期刊论文] －化工进展2011(8)