[发明专利]一种蒸汽回收合成法制氯化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工产品，特别是一种蒸汽回收合成法制氯化氢的方法，适合于生产氯化氢。

背景技术

氯化氢是氯元素的重要存在形态，也是非常重要的化工产品和原料。主要用于生产PVC、聚氨酯、环氧树脂、有机硅、合成橡胶、氟氯烃、TiO2涂料及一些农用化学品、建筑材料和一些医药制剂等。

化工生产大量消耗氯气的同时，通常产生等摩尔的氯化氢气体，因此氯化氢是工业上一种常见的副产物。而HCl是一种价格便宜、很难处理的化学品，过去常采用水吸收法制成盐酸出售或用碱液中和后排放。将HCl直接转化成Cl2加以利用，实现氯元素在工业体系中的循环利用和反应过程的零排放，带来巨大的经济效益，符合当代资源循环型社会发展的总体要求。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，原有技术是不能得到氯化氢，采用本法会大大提高生产效率，本方法提供了一种设备及工艺。该技术不仅工艺合理，并解决了生产氯化氢的问题。

本发明采用的技术方案是：

本发明公开了蒸汽回收合成法制氯化氢的技术，氢在氯中燃烧而生成氯化氢的方法，为了回收热量副产蒸汽。其反应式如下：

Cl2+H2→2HCl+q

q＝44 000+1.9t

式中q——热量，cal；

t——温度，℃。

①“链式反应”机理

当氯分子吸收光线的量子(hv)后，解离成两个活性氯原子(Cl·)：

Cl2+hv→Cl·+Cl·

式中  h——普朗克常数；

v——光线频率，Hz。

所生成的活性氯原子与氢分子作用，生成氯化氢分子及活性氢原子，活性氢原子与氯分子相作用生成氰化氢分子和活性氯原子，活性氯原子又与氢分子相作用，其变化如下：

Cl·+H2→HCl+H·

H·+Cl2→HCl+Cl·

Cl·+H2→HCl+H·

……

如此继续不断地形成连锁反应，称为“链式反应”。这样，光线的量子，可以使大量的氢氯分子迅速进行化合作用，形成HCl。但是也可能发生如下的反应：

H+H→H2

Cl+Cl→Cl2

这种变化的可能性很小，因为原子浓度和分子的浓度比较起来，是非常微小的，故分子不易生成，在反应中如果有氧存在，会减慢氯与氢的化合。

催化剂可以影响反应的进行，如水分，具有孔隙的固体物质(如海绵状铂，木炭)及石英，泥土等矿物质都可影响反应的变化，绝对干燥时不起作用，微量水分能加大其反应速率。

②氯化氢合成链式反应中断

如果具有下列外来因素使活性原子消失，则会中断氯化氢的链式反应。

(i)合成炉中，在氧气的存在下，可以破坏H·的活性而使链式反应中断，如：

4H·+O2→2H2O

Cl·+O2→ClO2

②氯化氢合成链式反应中断

如果具有下列外来因素使活性原子消失，则会中断氯化氢的链式反应。

(i)合成炉中，在氧气的存在下，可以破坏H·的活性而使链式反应中断，如：

4H·+O2→2H2O

Cl·+O2→ClO2

(ii)反应过程中，活性原子自身结合，可以使链反应终止。如：

H·+H·→H2

Cl·+Cl·→Cl2

H·+Cl·→HCl

(iii)反应过程中，活性氢原子或活性氯原子与设备内壁碰撞，或与设备内的惰性物质的分子碰撞，使活化的氯、氢失去过剩的能量而变成非活化分子，这就使链反应中断。

(iv)在反应系统中，无论是反应物本身的浓度变化，或是其他气体浓度发生变化，都对链式反应有很大的影响。

(v)在链式反应中负催化剂的作用可以使链反应中断。

总之，每一次链的中断，都减小了反应继续发展的可能性，并且在最不利条件下，还可以使反应完全停止。

③合成反应为放热反应

合成反应在0℃时为44kcal，随温度的上升而增加，可用下式计算：

qt＝44+0.001 lt

式中t——温度，℃。

当绝热燃烧时，火焰的理论温度是2500℃，实际上是2400℃(因有HCl解离)。

④合成反应为可逆反应，其反应平衡常数为