盐酸解析工艺路线的比较.docx

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）摘 要：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 。关键词 ：盐酸解析 ；原理；路线；经济性中图分类号 ：TQ111.3文献标识码 ：B文章编号 ：10091785(2012)09-0014-03Compare of stripping process line of hydrochloric acidDENG Zhi-qiang(Nanton Best Graphite Equipment Co., Ltd. ，Nantong 226011,China)Abstract: The principle, economic comparison and operation of the different hydrochloric acid analytical were introduced.Key words: hydrochloric acid stripping; principle; routes; economy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 。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 1.2盐酸解析是吸收氯化氢的逆过程 ，利用氯化 氢作 者 简 介邓 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 。第 9 期邓芝强 ：盐酸解析工艺路线的比较15顶 部 ， 一 定 压 力 （30200 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16中国氯碱2012 年第 9 期是 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 ）。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 。表1 不同解析路线投资比较 万 元浓 盐 酸常 规 解 析加 氯 化 钙萃 取 精 馏硫 酸 萃 取精 馏项 目差 压 法一 步 解 析总 投 资1.05.65.06.25.8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浓 盐 酸常 规 解 析项 目加 氯 化 钙硫 酸 萃 取差 压 法 一 步 解 析31%盐 酸20%盐 酸 氯 化 钙98%硫 酸 蒸 汽循 环 水 （32 ）冷 冻 水 （-15 ）7.51.62585.25.500.0026.006107.65.200.044.5024011.659.0010315.03.40.0024.003505.6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2.2.2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。（下转第 19 页）第 9 期李玉书 ，等：糊树脂聚合用链调节剂的研究19分子质量分布太宽即聚合物中存在一定数量的分子质量偏低或偏高的部分 ， 偏低的部分将显著降低 其 耐热变温度 。 本试验分子质量 ，即聚合度不变 ，链调 节剂的加入对树脂 的热分解温度几乎没有影响 ，它的加入没有增加低分子聚合物的形成 。（3）链调节剂 的加入使树脂的热老化白度略有提高 。 这是由于链调节剂的加入可能 减少了低分子聚合物的形成 ，因 此，显示出较好的热老化性能 。2.4 链调节剂对糊树脂颗粒结构的影响在聚合体系中不加入链调节剂和加入链调节剂 所得的 PVC 糊树脂的一次粒子结构见图 1，图 2。3 h，生产效率将提高 23%。在此条件下若链调节剂 售 价 为 27 000 元/t， 每年将增加成本 49.4 万 元 ；若每 吨 PVC 糊 树 脂 效 益 按 1 000 元 计 ，缩 短 聚 合 周 期 后，每年将增加约 330 万元的收益 。 增加的收益增 加 的 成 本 330.0-49.4280.6（万 元 ），即 加 入 链 调 节剂的效益为每年 280.6 万元。4 结论（1）在聚合体系中加入链调节剂可以使聚合反 应时间减少二三个小时 ， 且聚合反应温度每提高 2 ，链调节剂的加入量将相应提高 30%。 试验结果 为实际生产提供了依据 。（2）链调节剂的加入没有影响 PVC 糊 树 脂 的 质 量，制得的产品指标均合格 。（3）链调节剂的加入可以使生产效率 提 高23%，效益约为每年 280 万元。收 稿 日 期 ：2012-04-27从 图 1、图 2 所 示 的 电 镜 照 片 可 以 看 出 ，链 调 节剂的加入对树脂的初级粒子的粒径及粒径分布几乎 没有影响 ， 也同样说明了链调节剂的加入没有改 变 树脂的初级粒子形态 。3 经济效益若链调节剂加入量取 0.127%，生 产 周 期 会 缩 短!（上接第 16 页）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 （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 。收 稿 日 期 ：2012-04-27浓 盐 酸常 规 解 析路 线加 氯 化 钙 硫 酸 萃 取差 压 法一 步 解 析（1） 大 大 提 （1） 大 大 提（1） 大 大 提（1）投 资 低 ， 高 了 盐 酸 解 高 了 盐 酸 解 （1） 不 需 添 高 了 盐 酸 解优 势 （2） 运 行 成 析 率 ， （2） 废 析 率 ，（2） 萃 加 任 何 介 质 析 率 ， （2） 废水 可 作 尾 气