盐酸解析工艺路线的比较

邓芝强

（南通贝思特石墨设备有限公司，江苏 南通 226011）

盐酸解析工艺路线的比较

邓芝强

（南通贝思特石墨设备有限公司，江苏 南通 226011）

介绍了不同盐酸解析工艺路线的原理、经济性比较和运行情况。

盐酸解析；原理；路线；经济性

氯化氢气体是在农药、医药、染料、有机合成等工业中最常见的尾气和副产物。这些副产氯化氢气体由于含有未反应原料、副产物等杂质，直接利用受到了限制，如制成盐酸，不但价格低而且销售困难，稀盐酸的销售则更加困难，制约了生产装置的正常运行。部分企业甚至被迫采用中和排放等手段维持生产，在环境污染的同时也造成了资源浪费。因此，有效地精制和利用副产氯化氢气体不但关系到企业的经济效益，也关系到环境保护。

利用副产盐酸解析制取氯化氢，回用到生产装置，不但可使副产盐酸得到资源化利用，发展循环经济，而且可以有效地降低企业生产成本，提高经济效益。目前，应用比较成熟的盐酸解析工艺主要有浓盐酸常规解析、浓盐酸一步零解析、稀酸萃取精馏和变压精馏压差法等。

1 浓盐酸常规解析工艺

1.1 原理

盐酸解析是吸收氯化氢的逆过程，利用氯化氢在水中的溶解度随温度的升高而降低的原理，从浓盐酸中将氯化氢气体解析出来。在标准大气压下，恒沸酸中HCl的质量分数为20.24%，因此，可以采用精馏操作将HCl质量分数高于20.24%的盐酸解析制取氯化氢。

1.2 流程简述

工艺流程示意图见图1。将氯化氢吸收装置来的质量分数约为33%盐酸用泵经过双效换热器预热后送至解析塔，经过再沸器加热后，氯化氢和水在解析塔底以接近其共沸的浓度沸腾，高浓度的氯化氢蒸气在解析塔内上升，并与塔顶喷淋而下的浓盐酸进行充分的热交换，使氯化氢从浓盐酸中解析而脱出。出塔后的氯化氢气体经过一级冷凝器先用循环水冷却到40℃，去除其中大部分的水蒸气，再经过二级冷凝器用冷冻盐水进行冷冻脱水，除去残留的水蒸气，最后，经过除雾器确保大部分夹带出来的细小水雾滴和冷凝液被分离出来。分离下来的冷凝酸和前2个热交换器的冷凝酸一起回流到解析塔顶部，一定压力（30~200 kPa）的氯化氢气体（含量99.99%）出解析系统去后序工序。

从脱析塔底部出来的盐酸是HCl质量分数为18.4%～20.5%的共沸混合物，经双效换热器冷却、循环水冷却器冷却后重新进入氯化氢吸收装置循环吸收。

2 稀盐酸解析

2.1 萃取精馏

2.1.1 原理

萃取精馏是利用外加破沸剂改变HCl-H2O体系中HCl的相对挥发度，消除恒沸点，使氯化氢在质量分数较低的条件下进一步解析出来，从而大大提高盐酸中氯化氢的解析率。目前比较常用的萃取剂有氯化钙、硫酸等。

2.1.2 流程简述

2.1.2.1 加盐萃取精馏

工艺流程示意图见图2。加入氯化钙后能显著提高氯化氢的挥发性，目前，工业化应用的加盐萃取精馏主要是氯化钙法。由于添加了氯化钙，腐蚀加剧，而且氯化钙易结晶，设备易结垢，氯化钙法对温度等操作条件要求较严格，密封需进行特殊处理。

进料酸在进解析塔之前，通过冷凝水预热器进行预热后与高温循环泵输送来的来自闪蒸罐/液位罐的氯化钙溶液混合，进入解析塔。在解析塔底设1台解析塔再沸器，流体在解析塔中通过填料和内件发生高效传质过程并向下流动，气体被蒸馏分离并向上流动。在这个操作过程中，HCl气体从盐酸与氯化钙溶液中被提取。

汽提出的HCl气体首先进入一级冷凝器，在一级冷凝器中，大部分夹带的水被冷凝。含氯化氢的冷凝液回流到解析塔顶部。被初步除水后的氯化氢气体进入二级冷凝器，二级冷凝器用冷冻水做冷却介质，进一步对氯化氢气体进行冷凝并除去其中的大部分残留水蒸气。最后，经过除雾器确保大部分夹带的细小水雾滴和冷凝液被分离出来。

在解析塔底，稀的CaCl2溶液进入浓缩部分。在这个阶段，过量的水被蒸发出去，先进入废水冷凝器冷却到需要的温度后，再由废水泵排出系统。浓缩到需要浓度的氯化钙重新回到解析塔循环使用。

由于在正常操作过程中的CaCl2的少量流失或有杂质进入系统，在启动系统时，就要进行补给。在补给罐内,通过补给泵将溶液抽送到液位罐内。

2.1.2.2 硫酸萃取精馏

浓硫酸有很强的吸水性，浓硫酸的加入也可显著改变HCl的相对挥发性，由于该萃取过程放热，在深解析的工序中不需要热源。硫酸萃取的工艺流程示意见图3。

盐酸、硫酸分别进入盐酸槽、硫酸槽，并由泵打入各自的高位槽，在2个高位槽的溢流回液管回液正常的情况下，先将盐酸高位槽的盐酸调节计量后进入萃取器，再将硫酸高位槽的硫酸调节计量后进入萃取器，2种酸在萃取器内不断溢流、混合，萃取出的氯化氢气体从槽内离开液面，不断上升到上面的塔体内，经自上而下的浓硫酸干燥后引出萃取器。

从萃取器顶出来的氯化氢气体由于硫酸的干燥作用可以直接进入后序工序使用。

从萃取器底出来的65%左右的稀硫酸进入浓缩部分，浓缩到一定浓度后循环进入萃取器使用。有稀硫酸使用条件如磷的单位，可以将从萃取器底出来的稀硫酸（含氯小于1%）进入混酸槽，由混酸泵打入吹氯塔，经吹氯后的稀硫酸使用，吹氯出来的气体经尾气塔水洗后排空。

2.2 变压精馏

2.2.1 原理

变压精馏是基于不同压力下盐酸的共沸点的差异，通过改变精馏压力达到进一步脱析HCl的目的。在共沸点的盐酸中，HCl的质量分数在l MPa压力下，可降到11%，而在l kPa压力下为25%，因此，可以在不同压力下进行精馏，达到解析氯化氢的目的。

2.2.2 流程简述

变压精馏的工艺流程示意见图4。稀盐酸先进入真空解析塔，与再沸器中盐酸蒸出的高温气液混合物进行传热和传质，水蒸气在塔顶冷凝成酸性水后去HCl吸收装置循环吸收或中和处理后外排，稀盐酸在真空脱吸塔中脱去部分水分从塔底经泵送至高压解析塔。其中，温度较高的氯化氢和水的汽液混合物从塔底上升，与塔顶喷淋而下的浓盐酸进行充分的热交换，使氯化氢从浓盐酸中解析出，出塔后的氯化氢气体经过二级冷却后制成质量分数达99.99%的干燥氯化氢气体。冷凝下来的浓酸重新回入高压塔上部进行解析，从解析塔底部出来的盐酸是HCl质量分数约为16%共沸混合物，经泵进入真空解析塔中部。

3 盐酸一步解析工艺

盐酸一步解析是在稀盐酸解析的基础上发展起来的，原理、工艺流程和设备配置与稀盐酸萃取精馏相同。在操作配比及运行成本上有所不同。

4 不同解析路线的比较

不同解析路线的投资及消耗指标比较见表1、表2（单位产品为氯化氢气体）。

表1 不同解析路线投资比较 万元

表2 不同解析路线消耗指标比较（氯化氢气体压力按0.1 MPa计）t/t

从表1和表2可以看出，差压法投资及单耗成本均最高，没有竞争优势，因此该工艺已基本淘汰。硫酸萃取粗馏解析工艺在稀硫酸有使用条件的单位，可以不将稀硫酸浓缩，投资和运行成本可大大降低，具有比较好的经济性。盐酸常规解析无论从投资及运行成本上都具有很大的优势，目前大部分单位以常规解析为主，配套稀酸解析是最为经济的工艺路线。

表3为5种解析路线优劣比较情况。

表3 解析路线优劣比较

5 结论及建议

（1）从常规解析装置实际运行情况看，副产盐酸解析提取高纯氯化氢气体是一种比较经济性的工艺。

（2）与萃取精馏、变压精馏相比，常规盐酸解析对原料盐酸的含量要求高，但投资和消耗较低。同等规模的萃取精馏、变压精馏的投资和消耗都大大高于常规盐酸解析。因此，对于可循环利用稀酸吸收氯化氢制成浓盐酸的企业，常规盐酸解析是最佳的选择，同时，应尽可能提高吸收工序产生的盐酸含量以降低蒸汽消耗。对于种种原因不得不制成稀酸或外购盐酸脱析制氯化氢的企业，如果周边稀酸无市场或酸价低廉，则可以根据企业资源情况选用萃取精馏，但经济性相对较差。

（3）副产盐酸常常含有各种杂质，稀酸长期循环吸收氯化氢，可能会造成杂质累积，可以考虑采用树脂吸附提纯等技术手段，也可以适度产出少量副产盐酸，保证氯化氢质量，以免影响下游产品质量；不同来源的副产盐酸尽量不要混合处理，以免造成杂质复杂化及产生新的杂质而影响下游产品。

Compare of stripping process line of hydrochloric acid

DENG Zhi-qiang
(Nanton Best Graphite Equipment Co.,Ltd.，Nantong 226011,China)

The principle,economic comparison and operation of the different hydrochloric acid analytical were introduced.

hydrochloric acid stripping;principle;routes;economy

TQ111.3

B

1009－1785(2012)09-0014-03

邓芝强（1975—），男，湖北荆州人，毕业于湖北三峡学院，长期从事硫酸、盐酸及后续产品技术工作。

2012-04-27