Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
ЖИДКИЙ ХЛОРИСТЫЙ ВОДОРОД
На рис. 131 приведена схема производства жидкого хлористого водорода, содержащего 99,9% НС1. Горячий газ, содержащий 94—95% НС1, охлаждается в кварцевом холодильнике, в котором конденсируется небольшое количество соляной кислоты. Эта соляная кислота образуется из воды, получившейся в печи синтеза из кислорода, загрязняющего хлор. Затем газ осушают концентрированной серной кислотой.
Вся аппаратура, расположенная после кварцевого холодильника И соприкасающаяся с влажным газом, изготовляется из сплавов, стойких в присутствии влажного НС1 (хромоникелевые и меднони - келевые сплавы с добавкой молибдена и вольфрама, алюминиевые бронзы и др.). В сухом хлористом водороде железо не подвержено коррозии. Поэтому всю аппаратуру и трубопроводы, расположенные после сушильной башни, изготовляют из стали.
Рис. 130. Графическое определение числа теоретических тарелок для адиабатической абсорбции хлористого водорода на диаграмме энтальпнн — состав. |
Сухой газ сжимают до 60 ат и охлаждают в холодильнике — змеевике, погруженном в воду. Образующийся жидкий НС1 собирается в сборнике, откуда разливается в тару — стальные баллоны.
Помимо сернокислотной сушки предложено много других способов получения безводного хлористоводородного газа, пригодного для ожижения, из разбавленных газов или из растворов (соляной кислоты). Из газов, образующихся при разложении NaCl серной кислотой, можно путем абсорбции и последующей десорбции НС1
Рис. 131. Схема производства жидкого хлористого водорода: ) — печь для синтеза HCI; 2 — газовый холодильник; 3 — сепаратор конденсата соляной кислоты; 4 — веятилятор; 5 — сушильная башня; в — насос; 7 —резервуар для сериов кислоты; 8 - компрессор; 9 - конденсатор; 10 — сборник жидкого хлористого водорода; 11 — баллон для жидкого хлористого водорода; 12 — показатель уровня; 13 — уравнительная трубка. |
Получить газ, содержащий больше 99% НС1. Абсорбентом служит соляная кислота азеотропного состава; поглощенный ею хлористый водород отгоняется при дистилляции в виде почти 100%-ного НС1, а оставшийся азеотропный раствор охлаждают и вновь возвращают на абсорбцию НС] из печного газа 117' 118.
Другой способ119 заключается в выпаривании соляной кислоты, содержащей больше 20% НС1, под давлением ~15 ат. Пары охлаждают до —10, —18°, причем конденсируется концентрированная соляная кислота, а в паровой фазе остается безводный хлористый водород. Можно осуществлять процесс и не используя повышенное давление, проводя его в две стадии в двух ректификационных колоннах. В первой колонне из соляной кислоты отгоняется НС1 при нормальном давлении; остающаяся азеотропная смесь разделяется во второй колонне при пониженном давлении на водяной пар и более концентрированную кислоту, из которой вновь можно отогнать НС1 при нормальном давлении. Этот процесс можно осуществлять непрерывно и циклически, используя тепло уходящего из первой колонны хлористого водорода для подогрева Кислоты, подаваемой на разделение во вторую колонну i20-123.
С целью получения безводного хлористого водорода из соляной кислоты, содержащей больше НС1, чем в азеотропной смеси, рекомендуют также применять для обезвоживания концентрированный раствор гигроскопической соли, например, 30—60%-ный раствор СаС12. Процесс солевой экстрактивной ректификации можно осуществлять в отгонной колонне, в верхнюю часть которой поступает исходная соляная кислота, а в нижнюю — греющий пар. На уровне, где соляная кислота достигает азеотропного состава, в колонну вводится горячий раствор соли. Нижняя часть колонны является исчерпывающей, а безводный хлористый водород отводится из верха колонны. Вытекающий из колонны разбавленный раствор соли выпаривают и возвращают в колонну 124~126. Тепло, выносимое уходящим хлористым водородом, можно использовать для подогрева поступающей в колонну соляной кислоты. Подобный же •способ с применением MgCl2 разработан для получения чистого НС1 из абгазов, образующихся при термическом разложении хлорида магния 127.
Предварительное концентрирование хлористого водорода из слабых водных растворов может быть осуществлено и экстракционными методами. Предложено, например, после предварительного концентрирования слабой соляной кислоты выпариванием, до содержания в ней 10% НС1, экстрагировать НС1 пентанолом или изоамиловым спиртом. Регенерацию спирта, т. е. выделение из него .концентрированного водного раствора (~30% НС1) производят при помощи бензола, разделяя затем спирт и бензол разгонкой; степень регенерации спирта достигает 98—99% 128.
Для получения концентрированного хлористого водорода из безводной смеси с другими газами рекомендуется обрабатывать газ хлористым или бромистым тетраметиламмонием (CH3)4NC1 или '(CH3)4NBr. При соприкосновении газа с этими реагентами в течение 10—100 сек при 60° образуются продукты присоединения НС1, которые легко разлагаются при нагревании до 135—150° с выделением концентрированного хлористого водорода и с регенерацией поглотителя. Поглощение НС1 может осуществляться как при пропускании газа через неподвижный или подвижный слой реагентов, так и через их суспензию в инертной жидкости, например, в четыреххлористом углероде, 1, 2, 4-трихлорбензоле и др.129 Сульфаты тяжелых металлов (Pb, Си, Cd, Ag, Hg, Sn, Bi, Sb, Ti) и некоторые фосфаты также поглощают хлористый водород из разбавленного газа и при нагревании выделяют чистый хлористый водород ос.