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污染物
盐酸可能是从不同来源的废气、废水或产品中获得的。即使是刚购买的技术级 HCl 也可能不符合某一专门工艺的规范。因此,在很多情况下清洁或纯化盐酸变得有用或必要。盐酸中主要含以下污染物:
- 其他氢卤化物,如 HF、HBr 或 HI
- 其他更难溶于 HCl 水溶液的气体,如 SO2 或 NOx
- 非挥发性无机材料,如,盐类、矿物盐、卤化物
- 挥发性和非挥发性有机组分
清除这些污染物的费用应该尽量低。将清洁步骤与其他工艺步骤结合到一个装置中时,即可实现这一目标。
分离非挥发性污染物
盐酸中含的重金属盐等非挥发性材料通过蒸发就能轻松留下。合适的布局方案如下所示。如果存在金属卤化物,蒸发后的盐酸会含有部分相应的卤化氢。金属盐留在残渣中。
通过蒸发清洁 HCl
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另一种分离方式是将蒸发器与精馏塔相结合,在最下方的填料上方提取气体。采用这种方法时,可将 HCl 残渣分成水、恒沸盐酸以及 HNO3 等高沸点组分。如果预浓缩步骤对于整个工艺必不可少,该方法则意义非凡。在这一步骤中,浓缩与清洁完美结合。
通过精馏进行清洁
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分离有机材料和吸收气体(例如,SO2)
如果供给的 HCl 废气流还包含比 HCl 水溶性差的挥发性组分,则可以通过同一塔器剥离。例如,SO2 等气体或丙酮等轻沸腾无机物或甲苯等不可溶于水的有机物质。塔器上部吸收 HCl,同时温度升高。其他蒸汽从塔器下部进入,对上述组分进行汽提。然后,上升的蒸汽会冷凝。如果这些蒸汽含 S02 等不可冷凝的气体污染物,则会成为上升的冷凝物,但是冷凝物下降更适合可冷凝污染物,从而避免冷凝物立刻回流到塔器中,并启动备选的相分离法。
分离有机物
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清除溴离子
由于氯化物的自然原料还包含氢溴酸。根据溴化物的含量,目标是简单地清除或者回收溴(如果含溴量较高)。清除溴化物的基础是挥发性溴的氧化物可以剥离。最常用的氧化剂是氯。
分离溴
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脱溴时需要上述汽提工艺。该工艺可与盐酸预浓缩相结合,产生恒沸酸,如下所示。
溴化物清除与 HCl 预浓缩相结合
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分离氟离子
盐酸中存在氟化物时,对将来使用盐酸不利,尤其不利于使用硼硅玻璃或搪玻璃钢制成的设备。CaF2 的可溶性很低,CaCl2 在 HCl 水溶液中的溶解度非常高。这些特征简化了氟化物的清除过程。相应地,在含 HCl 水溶液的氟化物中加入 CaO 等钙盐,氟化物会沉淀形成 CaF2 等物质,进而与酸性悬浮液分离。然后,含钙的盐酸被送入上述精馏塔中,可以在蒸发器上方收回气态恒沸盐酸。部分含钙盐的残渣被送回沉淀器中,部分被系统收回。损失的钙通过加入 CaO 补充。沉淀器中的含钙量越高,剩余的氟化物浓度越低,甚至可能降至极低值。利用 QVF® 专利工艺(欧洲专利号为:EP 0506050,德国专利号为:4110177)可以轻易地从盐酸中清除氟离子,然后将清洁后的盐酸用于工业用途。
从盐酸中分离氟离子的 QVF® 工艺
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由于 CaCl2 还用作制造超恒沸盐酸的萃取剂,将脱氟与这一浓缩工艺相结合可以获得显著优势。