Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Адиабатическая абсорбция хлористого водорода

Наиболее совершенным является способ абсорбции хлористого водорода без отвода тепла, называемый также способом Гаспа - ряна110,111, доказавшего ошибочность мнения о невозможности по­лучить при этом соляную кислоту концентрированнее 20,24%- Принцип, лежащий в основе способа, заключается в следующем. Если пропускать в воду хлористый водород, то за счет теплоты растворения температура образующейся соляной кислоты начнет повышаться, что приведет к увеличению давления ее паров. Когда общее давление пара станет равным внешнему, например, атмо­сферному давлению, жидкость закипит и начнется интенсивное ис­парение воды. Затрата тепла на испарение воды в адиабатических условиях вызовет снижение температуры, кипящей кислоты и по­этому концентрация ее, являющаяся функцией температуры, нач­нет при дальнейшей подаче хлористого водорода возрастать.

На рис. 111 приведены кривые общего давления пара над со­ляной кислотой разных концентраций. Пересечение кривых с пунктирной линией соответствует точкам кипения под атмосфер­ным давлением (760 мм рт. ст.). С понижением температуры ки­пящей кислоты ее концентрация, начиная от 20,24%, может и воз­растать и убывать. Это же видно из рис. 124. При общем давле­нии 700 мм рт. ст. азеотропная смесь кипит при 105,8° и содержит 20,4% НС1. При более низкой концентрации кислоты ее пары обо­гащены водяным паром, а при более высокой — хлористым водо­родом. Охлаждение кислоты азеотропного состава вследствие ее испарения при абсорбции, т. е. переход от изотермы /аз, например, к Ti, Может привести к образованию как более разбавленной (точ­ка Л), так и более концентрированной (точка В) кислоты. Возра­стание или убывание концентрации кислоты будет зависеть от со­става газовой фазы. Если парциальное давление НС1 в газе пре­вышает давление НС1 над постоянно кипящей смесью, то концен­трация кислоты должна возрастать. Поэтому при подаче хлори­стого водорода кипящая в адиабатических условиях кислота будет концентрироваться.

По мере укрепления соляной кислоты содержание HCI в ухо­дящих из абсорбера парах также будет повышаться. На рис. 125 показано, например, изменение давления паров Н20 и НС1 над соляной кислотой, получаемой по мере насыщения воды с началь­ной температурой 30° при общем давлении 700 мм рт. ст. 100%-ным хлористым водородом без охлаждения абсорбера. Пока концен­трация кислоты невелика, в паровую фазу переходит, главным
образом, вода, и раствор концентрируется как вследствие про­должающегося поглощения хлористого водорода, так и вследствие

Удаления воды. При достижении концентрации кислоты 14% НС1 (молярная концентрация НС1 в жидкости х = 0,072) и темпера­туры 102,6° раствор закипит. Дальнейшее насыщений раствора хлористым водородом будет идти при постоянном давлении паров над кислотой, равном 700 мм рт. ст., но по мере возрастания кон­центрации кислоты парциальное давление водяного пара над ней будет уменьшаться, а парциальное давление хлористого водоро­да—увеличиваться. Поэтому при получении концентрированной кислоты в одноступенчатом абсорбере большая часть хлористого водорода останется неабсорбированной.

Ная одной теоретической тарелке. Если поступающий на абсорб­цию хлористый водород содержит водяные пары, то максималь­ная концентрация получаемой соляной кислоты одинакова с кон­центрацией кислоты, конденсирующейся при охлаждении газа до точки росы. Если хлористый водород разбавлен инертным газом (воздухом), то максимальная концентрация соляной кислоты бу­дет соответствовать концентрации кислоты, находящейся в равно­весии с поступающим на абсорбцию газом. Эту концентрацию можно определить по рис. 112 или вычислить по формуле112 с == (0,304/ — 0,0016) р0'15, где с — концентрация кислоты, г НС1 на 1 г Н20; t-—температура кислоты, °С; р — парциальное давле­ние НС1, мм рт. ст. Так, при содержании в поступающем на аб­сорбцию газе 30% НС1 (парциальное давление НС1 — 228 мм Рт. ст.) максимальная концентрация соляной кислоты при 80° бу­дет 28,5%, при 60° —31,8%, для 50%-ного газа — соответственно 30,5 и 33,3%.

Производственные колонны для абсорбции хлористого водо­рода без охлаждения изготовляют из фаолита и заполняют насад­кой из керамических колец (25X25 мм). Широко применяют также абсорбционные колонны из графитовых блоков, пропитанных тер­мореактивными смолами с последующей термообработкой). При диаметре колонны 0,45 ж и высоте 6,4 м в ней можно получить из синтетического хлористого водорода до 30 г в сутки 31%-ной со­ляной кислоты. Температура поступающего в колонну газа не должна превышать 250°, а концентрация НС1 в нем должна быть не меньше 80%. Воду подают в колонну через фэолитовый ороси­тель. Вытекающая из колонны соляная кислота должна иметь тем­пературу не выше 60° и плотность 1,155—1,160 г/см3 при 20°. Она поступает в оросительный холодильник из графолитовых трубок (диаметром 78/102 мм, длиной 3,6 м) и течет по трубкам, орошае­мым снаружи холодной водой. Охлажденная до 40° соляная кис­лота направляется в хранилище готовой продукции, например, стальные, футерованные диабазовой плиткой резервуары. При по­вышении температуры выходящей из колонны кислоты уменьшают количество подаваемой воды, так как это указывает на избыток' воды. При понижении температуры ^зеличивают расход воды на орошение, во избежание получения слишком концентрированной кислоты и увеличения потерь НС1 с газом.

Уходящая из верхней части абсорбционной колонны паро-га - зовая смесь содержит незначительное количество НС1. Перед вы­бросом в атмосферу содержание НС1 в ней снижают до санитар­ной нормы, для чего ее пропускают через промывную, также фао - литовую колонну диаметром 0,6 м и высотой 4 м, с насадкой из керамических колец, орошаемую водой. Стекающая из промыв­ной колонны кислая вода, содержащая всего — 1,5% НС1, не ис - пальзуется и является отбросом производства. Перед спуском в

Канализацию ее нейтрализуют известняком. Иногда нейтрализа­цию осуществляют в промывной башне, орошая ее раствором соды.

Имеется опыт40'113 горячей абсорбции газа (выходящего из сульфатных печей и содержащего 30—50% НС1) в системе из ше­сти последовательно соединенных фаолитовых барботажных аб­сорберов, расположенных каскадом.