[发明专利]利用干燥氯气液化副产物-尾氯生产高纯度盐酸的方法及装置

说明书

本发明涉及一种利用干燥氯气液化副产物——尾氯生产高纯度盐酸的方法及装置。

在现有技术中，干燥氯气液化工艺会产生大量的尾氯，其中含有60％～75％的氯(体积)，同时含有氢≤3.5％，氧≤8％及惰性气体等杂质，尾氯处理通常采用NaOH溶液中和法，即将尾氯通入盛有30％NaOH溶液的处理槽中，使之发生中和反应后(中和反应产物：NaClO、NaCl、H₂O)，再排放入地沟。这种方法较简单，设备少，投资少，但不安全可靠。因中和反应时，一方面，若一旦氯气过量，即会产生过氯化分解反应，并引起一系列连锁反应，使生成的次氯酸钠NaClO瞬间分解掉，生成次氯酸HCLO，盐酸(HCL·H₂O)，氯气Cl₂等强腐蚀性介质和剧毒介质及其它一些产物；另一方面，若中和反应不完全，即碱液未饱和，排放掉的废液必定呈强碱性；再一方面，中和反应的主要产物次氯酸钠NaCLO性能不稳定，受日光作用、遇酸、甚至PH值降低，都易分解，将产生腐蚀性介质或毒性介质。可见此种处理尾氯的方法不仅造成了成品液碱的损失，且对环境也造成了极大的污染。而现有的高纯盐酸生产装置也不能满足利用含氯量为60％～74％(体积)的尾氯合成高纯度盐酸的要求，容易产生燃烧、爆炸危险。

《氯碱工业》杂志(1995年第1期)报导了引进“二合一”盐酸装置的概况，是上海氯碱化工股份有限公司电化厂引进的法国里加本——洛兰碳制品公司设计的“二合一”盐酸装置可处理部分尾气，但需与纯度≥95％(体)的干燥氯混合均匀，使进入“二合一”炉的氯气纯度≥75％(体)。该装置生产特点是：负压点炉，正压生产，故其排放的尾气中含HCl量时有超标，且该装置设备多，投资额巨大。

我厂高纯盐酸装置原有技术是采用“三合一”合成炉(沈阳市辽阳炭素厂生产，属A4型燃烧、吸收、冷却一次完成盐酸合成炉)一次成酸法：从其它工序送来的氯气和氢气，分别经氯气缓冲罐(1)、氯气分配台(2)、氢气缓冲罐(3)、氢气阻火器(5)、氢气分配台(4)进入“三合一”炉(9)顶部炉头，在燃烧室内石英灯头燃烧下合成HCl气。经“三合一”炉夹套内一次水(或循环水)冷却后，由尾气吸收塔(14)自流下来的稀盐酸吸收成为浓度≥31％的高纯盐酸，通过位差自流入成品酸计量槽(13)，然后用泵送给各用户。而“三合一”炉内未被吸收完的部分HCl气则进到尾气吸收塔被吸收水泵(7)输送上来的纯水逆流接触形成稀盐酸，经稀酸封槽(12)液封流入“三合一”炉顶部做吸收液，仍未能被吸收的气体经水流泵(15)抽走，经水封槽(16)液封后排出，惰性气体从排空管排出，该装置要求氯气纯度≥85％(体)，故不适于处理尾氯。

本发明的目的在于提供一种以副产尾氯和氢气燃烧反应并经纯水吸收制取高纯盐酸的方法及其装置，充分利用废氯、降低高纯盐酸生产成本，并利于保护环境。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案，即利用“三合一”盐酸合成炉，用纯度为60％～74％(体积)的尾氯与氢气反应，并经纯水吸收制成31％～33％(重量)浓度的高纯度盐酸，过程包括：(1)开启尾气吸收塔顶水流泵，使“三合一”合成炉呈负压，补充炉内空气，并(2)向“三合一”炉送纯水，在炉内气体含氢量≤0.4％(体积)情况下，微开氢气阀，将氢气软管纯度≥98％(体积)的氢气点燃，速将软管与炉氢气进口甩头接紧，送纯度为60％～74％(体积)的氯气，氢气和氯气在燃烧室内石英灯头中燃烧反应，点火成功后迅速关闭合成炉空气补充口，增大原料气量，控制氢气∶氯气的摩尔比为1.0～1.05∶1.0(折纯氢和纯氯)，同时调节纯水量使出酸浓度为31％～33％(重量)，然后(3)“三合一”炉内未被吸收的HCl气进入尾气吸收塔，制成稀酸后返至“三合一”炉作吸收液。与上述合成方法相适应，本发明将现有的生产装置进行改进，使其具有适应利用纯度为60％～74％(体积)的尾氯为原料合成盐酸的相应安全装置或措施，主要包括：(1)“三合一”合成炉(9)底部之酸出口后装有成品酸缓冲罐(10)，罐顶装具有耐酸浸渍石墨材质、爆破压力为0.06～0.07MPa防爆膜的防爆口F6，缓冲罐(10)的顶部装有起压力平衡作用的尾气平衡管，平衡管的管端不伸入罐内；(2)“三合一”合成炉(9)之底部自尾气出口装有尾气管Y1，其横向部分自尾气出口起呈缓升趋势，保证尾气管Y1横向部分不集液；(3)尾气吸收塔(14)的尾气进口管入口处之前设有防爆口F6，防爆口所装防爆膜为耐酸浸渍石墨材质，其爆破压力为0.06～0.07MPa；(4)塔顶水流泵(15)的抽吸能力足够大至与用尾氯生产盐酸所产生尾气量相适应。