浓盐酸中游离氯脱除新工艺

邱鹭

(杭州东日节能技术有限公司，浙江 杭州 311100)

在2B油、氯乙酸和氯化石蜡等氯化产品的生产中，常伴随着副产大量含氯化氢废气。工业上处理氯化氢气体一般用水吸收制成盐酸，并用作其他产品的生产原料或制成副产浓盐酸销售[1]。在氯化反应中理论上完全反应，但实际上反应系统仍剩有部分氯气，因此制得的盐酸中含少量游离氯，使用或处理这类盐酸就会使游离氯散发出来。这既增加了生产成本和资源消耗，又对环境造成了污染。

在GB/T 320—2006 《工业用合成盐酸》中明确指出工业用合成盐酸必须满足总酸度(以HCl计)质量分数≥31%且游离氯(以Cl计)的质量分数≤0.01%，而目前工业上利用水吸收处理氯化氢废气获得的盐酸，在总酸度含量达标时游离氯含量却居高不下(质量分数0.06%～0.10%)，随着国家环保力度的加强和节能减排政策的实施，富含游离氯的盐酸循环利用迫在眉睫。

1 空气(氮气)吹脱法脱除浓盐酸中游离氯

空气(氮气)吹脱法主要通过不停地向浓盐酸中鼓入空气(氮气)，以脱除游离氯。由于浓盐酸本身极易挥发，加入空气(氮气)在吹脱游离氯的同时也会带走一部分氯化氢水气，这不仅加大了后期尾气处理的成本，还浪费了大量的氯化氢气体[2]。

2 活性炭吸附法脱除浓盐酸中游离氯

主要采用物理吸附原理，选煤质活性炭或优质椰壳活性炭作为吸附剂。该方法的关键点在吸附剂的选型上，由于盐酸通过煤质活性炭后，煤炭中富含的铁化合物在盐酸中氯气分子的强氧化性作用下，形成了大量的Fe3+。在实际应用中，须选用价格比较昂贵的特制含铁量极低的煤质活性炭或优质椰壳活性炭，而且吸附剂作为一种易耗品，不仅消耗量大，在固废处理上也比较困难[2]。

3 浓盐酸中游离氯脱除新工艺

3.1 原理

本文中介绍了一种新型浓盐酸中游离氯脱除工艺，其主要利用了亨利定律和同离子效应原理。亨利定律主要通过真空脱氯，降低氯气分压以脱除盐酸中的游离氯；同离子效应是通过后续浓盐酸对氯离子的不断补充，使氯在溶液中的溶解度降低，从而伴随着氯化氢水雾脱吸出来。

3.2 工艺流程

工艺流程如图1所示。

图1 浓盐酸游离氯脱除工艺流程简图

含游离氯的浓盐酸溶液从脱氯塔顶加入，与来自塔釜盐酸再沸器加热产生的氯化氢和水的混合蒸气在脱氯塔内进行汽提，盐酸中的游离氯和部分氯化氢气体从脱氯塔顶被分离出来，并进入氯化氢洗涤塔内与塔内酸洗段循环盐酸及水洗段脱盐水进行传质、传热，气体里的氯化氢被完全吸收，大部分氯气则从塔顶排出，经真空系统送至尾气吸收处理站；氯化氢洗涤塔内的溶解热由换热器移出塔外，塔釜产出的稀盐酸重新送回脱氯塔塔顶，最终在脱氯塔塔釜得到合格的浓盐酸产品,经换热器换热后送至成品储罐。

3.3 工业化典型案例

杭州东日节能技术有限公司(以下简称“杭州东日”)为某公司2B油生产装置副产的2 250 kg/h含氯盐酸净化项目里，巧妙地将氯化氢回收技术、浓盐酸游离氯脱除技术结合在一起，现已成功地消除了副产浓盐酸中总酸含量达标但游离氯含量不达标的困扰，为该公司带来了丰厚的经济效益。

该公司在2B油生产中间过程中，产生了含65%(质量分数)氯化氢气体和微量氯气的废气，杭州东日根据该废气的特殊性，利用已有的专利技术设计出一套完整的工艺流程。流程分为两个单元：尾气吸收成酸单元和盐酸脱氯洗涤单元。其中尾气吸收成酸单元主要利用氯化氢气体极易溶于水的物理性质，将温度控制在40 ℃左右，通过降膜吸收器和组合塔的双重吸收，盐酸中HCl质量分数达到31%以上；盐酸脱氯洗涤单元应用了本工艺技术，最终获得HCl质量分数≥31%、游离氯质量分数≤0.003%的浓盐酸。

3.4 新工艺技术的特点

(1)无需采用运行周期短、运行成本高的吸附物(如椰壳活性炭)等。

(2)没有碱性废液排放，也没有固废排放，“三废”处理方便简洁。

(3)废盐酸再利用，“变废为宝”。

(4)脱除游离氯后的浓盐酸总酸质量分数≥31%，且游离氯质量分数可处理到0.003%以下，完全符合GB/T 320—2006 《工业用合成盐酸》浓盐酸优等品对游离氯的要求(见表1)。

表1 工业用合成盐酸指标

(5)本工艺采用了杭州东日专有技术设计的设备脱氯塔和氯化氢洗涤塔，该设备操作弹性高，负荷在30%～120%均可以稳定运行。

3.5 经济性分析

以某公司2 250 kg/h含氯盐酸净化装置为例进行计算，用电设备每产生1 t工业级浓盐酸消耗电量10 kW·h，折合耗电费8元；公用工程每产生1 t工业级浓盐酸消耗低压蒸汽0.1 t、循环水20 m3、7 ℃冷冻水1.0 m3、脱盐水1 t，折合消耗费用约34元，加上维修费用和员工费用，每产生1 t工业级浓盐酸总成本在60元左右。

以现有2B油生产装置能力，在产能允许情况下，每年至少副产13 000 t工业级浓盐酸[折算成该公司氯化反应尾气组分，每年可以处理6 200 t含65%(质量分数)氯化氢气体的氯化反应尾气]。

若按公司旧降膜吸收器吸收成22%(质量分数)盐酸处理，不计旧工艺投入成本，就生成的含氯稀盐酸外卖，该不合格含氯盐酸处理补贴成本价格约150元/t,则每年耗费：150×13 000×0.31÷0.22≈275万元。

采用本工艺后，副产工业级优等品浓盐酸可以外卖50元/t，该工艺每年可为公司节省：275+50×1.3-60×1.3=262(万元)。按照前期总投资500万元计算，建造一套2 250 kg/h盐酸净化装置，基本两年内可回收全部投资。

4 结语

通过上述几种浓盐酸中游离氯脱除方法对比和本工艺应用实例可以看出，杭州东日设计的工艺方法可以在保护环境的同时，使富含游离氯的工业废气得到了充分的回收利用，创造了一定的经济效益，实现了经济利益与节能环保的双盈利。