Технология производства соляной кислоты

     Производство  кислоты соляной освоено в 1962 году. За период эксплуатации производился ремонт, усовершенствовалось технологическое оборудование. Высокое качество сырья позволяет получать кислоту высокого качества. Кислота соляная также применяется в производстве пластмасс, ядохимикатов, полупродуктов и красителей для очистки поверхности металлов от окислов, карбонатов, в электротехнической, текстильной промышленности.

     Кислота соляная ингибированная Марка А – применяется для кислотной обработки скважин в нефтяной промышленности с целью улучшения сообщаемости скважин с пластом (для расширения и очистки пор и трещин, снятия фильтрационного сопротивления коллектора, сложенного карбонатными породами-доломитами и известняками, или загрязненного карбонатными отложениями).

     Кислота соляная марки Б –  применяется для травления черных и некоторых цветных металлов и изделий из них, для химической очистки котлов и аппаратов от неорганических отложений.

     Соляную кислоту применяют для получения  хлоридов Zn, Ba. Mg, Са, Fe, A1 и т. д., для  травления при пайке и лужении, и цветной металлургии (извлечение Pt, An), при гидролизе древесины, в  производстве красителей, для гидрохлорировании органических соединении и т. д.  

     

1. Технология  производства соляной кислоты.

     Соляная кислота (хлороводородная кислота), по химическому составу отвечающая хлориду водорода находит широкое  применение в ряде отраслей народного хозяйства.

     В промышленности соляную кислоту  получают следующими способами:

• сульфатным;
• синтетическим,
• из абгазов (побочных газов) ряда процессов.

     Однако  следует отметить, что первые два  метода теряют свое промышленное значение.

     Производство  соляной кислоты (реактивной, полученной сульфатным способом, синтетической абгазной) заключается в получении HCI с последующей его абсорбции водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции, которая достигает 72,8 кДж/моль процессы разделяются на изотермические (при постоянной температуре), адиабатические (без теплообмена с окружающей средой) и комбинированные.

1. Сульфатные метод основан на взаимодействии хлорида натрия  NaCl с концентрированной серной кислотой H₂SO₄ при 500-550 С. Реакционные газы, отходящие от муфельных печей содержат 50-65% хлороводорода, а газы от реакторов с кипящим слоем до 5% HCI. В настоящее время предложено заменить серную кислоту на  смесь SO₂ и О₂ с использованием в качестве катализатора Fe₂O₃ и проведением процесса при температуре 540 С.
2. В основе прямого синтеза соляной кислоты лежит цепная реакция горения:

     Р₂-CI₂+2HCI +184,7кДж (1)

     Реакция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми веществами (древесный  уголь, пористая платина) и некоторыми минеральными веществами (кварц, глина). Синтез в камерах сжигания ведут с избытком в 5-10% Н₂. Камеры выполнены из стали, графита, кварца, огнеупорного кирпича. Наиболее современным материалом, предотвращающий загрязнение продукта является графит, импрегнированный фенолоформальдегидными смолами. Для предотвращения взрывного характера горения реагенты смешивают непосредственно в факеле пламени горелки. В верхней зоне камер сжигания устанавливают теплообменники для охлаждения реакционных газов до 150-160С. Мощность современных графитовых печей достигает 65 т/сут (в пересчете на соляную кислоту содержащую 35% HCI). В случае дефицита водорода применяют различные модификации процесса. Например, пропускают смесь CI₂ c водяным паром через слой пористого раскаленного угля:

     CO+H₂O+CI₂=2HCI+CO₂     (2)

     Более 90% соляной кислоты в СНI в настоящее время получают их абгазного хлороводорода HCI, образующегося при хлорировании и дегидрохлорировании органических соединений, пиролизе хлорорганических отходов, хлоридов металлов, получении калийных нехлорированных удобрений и др.

     Абгазные  газы содержат различные количества хлороводорода, инертные примеси (N₂H₂CH₄), малорастворимые в воде органические вещества (хлорбензол, хлорметаны), водорастворимые вещества (уксусная кислота, хлораль), кислые примеси и воду.

     В промышленности для получения соляной кислоты наиболее широко применяют схемы адиабатической абсорбции. Абгазные газы вводят в нижнюю часть абсорбера, а воду (или разбавленную соляную кислоту – противотоком в верхнюю.

     Соляная кислота нагревается до температуры кипения благодаря температуре растворения HCI. Зависимость изменения температуры абсорбции и концентрации HCI показана на рис. 1 

      Рис. 1. Схема распределения температур (кривая 1) и концентрации (кривая 2) HCI при высоте адиаботического абсорбера 

     Температура абсорбции определяется температурой кипения кислоты соответствующей концентрации, максимальная температура кипения азеотропной смеси находится около 110С.

     Типовая схема адиабатической абсорбции  HCI из абгазов, образующихся при хлорировании, представлена на рисунке 2. Хлороводород поглощается в абсорбере 1, а остатки малорастворимых в воде органических веществ отделяют от воды после конденсации в аппарате 2, дочищают в хвостовой колонне 4 и сепараторах 3,5 и получают товарную соляную кислоту. 

         

     1 – абиабатический абсорбер; 2 –  конденсатор; 3, 5 – сепараторы; 4 –  хвостовая колонна; 6 – сборник  органической фазы; сборник водной  фазы; 8,12 – насосы; 9 – отдувочная  колонна; 10- теплообменник, 11 – сборник  товарной кислоты.

     Рис. 2. Схема типовой адиабатический абсорбции соляной кислоты из абгазов. 

     Получение соляной кислоты из абгазных газов  с использованием комбинированной  схемы абсорбции представлено в виде типовой схемы на рис.3.

     В колонне адиабатической абсорбции  получают соляную кислоту пониженной концентрации, но свободную от органических примесей. Кислоту с повышенной концентрацией HCI производят в колонне изотермической абсорбции при пониженной температуре. Степень извлечения HCI из абгазов при использовании в качестве абсорбентов разбавленных кислот составляет 90-95%. При использовании в качестве абсорбента чистой воды степень извлечения почти полная.

     

     Рис. 3. Схема типовой комбинированной  абсорбции  соляной кислоты из абгазных газов.

     Хлористый водород используют для производства хлорорганических продуктов путем гидрохлорировании органических соединений, например этилена, ацетилена.  

     

2. Упаковка  и требования безопасности при работе с соляной кислотой.

     Техническую синтетическую соляную кислоту  наливают в специальные гуммированные  цистерны отправителя или получателя, гуммированные контейнеры, полиэтиленовые бочки вместимостью 50 дм³ и стеклянные бутыли вместимостью 20 дм³ согласно действующей нормативной документации.

     Стеклянные  бутыли упаковывают в ящики типа V-1, номер 3-2 по ГОСТ 18573. Упаковка должна соответствовать ГОСТ 26319.

     Допускается заливать продукт в цистерны и  контейнеры с остатком соляной кислоты, если анализ остатка подтверждает соответствие его качества требованиям настоящего стандарта, В противном случае остаток  соляной кислоты удаляют, а цистерну или контейнер промывают. Бочки и бутыли должны быть сухими и чистыми.

     Наливные  люки цистерн, контейнеров и пробки бочек должны быть герметизированы  резиновыми или полиэтиленовыми  прокладками, как при отправке потребителям (заполненных кислотой), так и при возврате поставщику порожней тары.

     Горловины бутылей, укупоренные притертыми стеклянными  пробками или завинчивающимися крышками, должны быть обернуты полиэтиленовой пленкой и завязаны шпагатом.

     Уровень (степень) заполнения цистерн, контейнеров, бочек и бутылей вычисляют с учетом максимального использования грузоподъемности (вместимости) и объемного расширения продукта при возможном перепаде температуры в пути следования.

     Техническая синтетическая соляная кислота - едкая жидкость, стабильная в химическом отношении.

     На  воздухе «дымит» в результате выделения хлористого водорода и  притяжения им влаги воздуха с  образованием кислотного тумана.

     Металлы, расположенные в ряду напряжений левее водорода (Al, Zn, Fe, Со, Ni, Pb и др), вытесняют его из соляной кислоты, что может привести к образованию взрывоопасных водородо-воздушных смесей.

     Меры  безопасности - исключение контакта соляной  кислоты с этими металлами  за счет антикоррозионных покрытий, продувки азотом и проверки газовой фазы из оборудования и трубопроводов на взрываемость перед проведением огневых работ.

     Туман соляной кислоты раздражает верхние  дыхательные пути и слизистые  оболочки глаз. При попадании на кожу - вызывает ожоги. Согласно ГОСТ 12Л.005 предельно допустимая концентрация (ПДК) паров соляной кислоты в воздухе рабочей зоны - 5 мг/м³, класс опасности - 2 (вещества высокоопасные.

     Соляная кислота обладают остронаправленным  механизмом действия. При работе с  ними необходима специальная защита кожи и глаз,  
определение хлористого водорода, хлора - согласно действующей нормативной документации.

     Точки отбора проб должны быть согласованы  с местными органами санэпидслужбы. Оценка состояния воздушной среды  при одновременном присутствии  хлора и хлористого водорода - согласно ГОСТ 12.1.005. Технологические процессы получения и применения соляной кислоты и используемое производственное оборудование должны соответствовать требованиям санитарных правил № 1042-73.

     Производственные  помещения должны быть оборудованы  вентиляцией согласно ГОСТ 12.4.021 и СНиП 2.04.05-91 и подводом воды, отвечающей требованиям ГОСТ 2874.

     Все работы с соляной кислотой должны проводиться в спецодежде типа К50 по ГОСТ 12.4.103 и в защитных очках  типа Г по ГОСТ 12.4.013. Все работающие должны быть обеспечены промышленными фильтрующими противогазами марки В (СИЗОД ФГП, ФГ-130) по ГОСТ 12.4.12L

     В случае разлива соляную кислоту  смывают с поверхностей пола и  оборудования большим количеством  воды или щелочного раствора. Кислые сточные воды перед поступлением в систему общезаводской канализации должны нейтрализоваться на локальных очистных установках.  Тушение пожара производится с помощью распыленной воды и воздушно-механической пены. Некондиционный продукт нейтрализуют раствором щелочи. Газовые выбросы улавливают, нейтрализуют.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     

3. Список  используемой литературы.

 

1. Багоцкий  В.С. Основы электрохимии. Москва, 1988 г.
2. Каролькова Р.В. Химическая промышленность, - СПб.:Питер, 2005. – 285с.