Limpieza de HCl

Impurezas

El ácido clorhídrico puede hallarse como efluente gaseoso o acuoso o bien ser el producto de fuentes diversas. Incluso un HCl de grado técnico recientemente obtenido puede que no cumpla las especificaciones requeridas para un proceso determinado. Por tanto, hay muchos casos en los cuales la limpieza o purificación del ácido clorhídrico es ventajosa o necesaria. En la mayoría de los casos, las impurezas presentes en el ácido clorhídrico son las siguientes:

• Otros halógenos de hidrógeno tales como HF, HBr o HI
• Otros gases menos solubles en HCl acuoso, tales como SO₂ o NO_x
• Materiales inorgánicos no volátiles como sales minerales o sales tales como halogenuros
• Componentes orgánicos volátiles o no volátiles

Los costes de eliminación de tales impurezas deben ser los más bajos posibles. Esto puede lograrse sobre todo combinando pasos de limpieza con otros pasos de proceso en una sola unidad.

Separación de impurezas no volátiles

Los materiales no volátiles contenidos en el ácido clorhídrico, tales como las sales de metales pesados, son separados simplemente evaporando el ácido. A continuación se muestra un esquema de distribución apropiado. Si existen haluros metálicos, el ácido clorhídrico evaporado contendrá componentes de los haluros de hidrógeno correspondientes. Las sales metálicas se quedan en el residuo.

La combinación de un evaporador con una columna de rectificación y un sistema de eliminación de gas situado sobre el paquete de relleno inferior proporciona una oportunidad extra para la separación. Esta configuración permite separar una mezcla residual de HCl en agua, ácido clorhídrico azeotrópico y componentes dotados de un mayor punto de ebullición, tales como HNO3. Esto es especialmente interesante en aquellos casos en los que el propio proceso exija efectuar un paso de preconcentración. Aquí, la concentración se combina con el proceso de limpieza.

Separación de materiales orgánicos y gases absorbidos (p. ej., SO₂)

En caso de que la corriente entrante de HCl residual también contenga componentes volátiles que sean menos solubles en agua que el HCl, tales componentes podrán ser eliminados en la misma columna. Estos pueden ser gases tales como SO₂ o bien sustancias orgánicas con un bajo punto de ebullición –tales como la acetona– o no miscibles en agua, como el tolueno. El HCl es absorbido en la parte superior de la columna, aumentándose de ese modo la temperatura. Por la parte inferior de la columna se introduce vapor adicional, lo cual provoca la eliminación de los componentes mencionados anteriormente. A continuación, los vapores ascendentes se condensan. Si tales vapores contienen impurezas gaseosas no condensables –tales como SO₂– puede utilizarse un condensador ascendente, mientras que el uso de un condensador descendente es más apropiado para las impurezas condensables, pues de ese modo se evita el reflujo inmediato del condensado hacia la columna y se posibilita una separación de fases opcional.

Eliminación de iones de bromuro

Debido a que las fuentes naturales de cloruros también contienen bromuros, el ácido clorhídrico puede contener además bromuro de hidrógeno. En función de la cantidad de bromuros, el objetivo será la eliminación o –en caso de existir un alto contenido de bromuros– la recuperación del bromo. El método básico de eliminación de bromuros es su oxidación en bromo volátil que puede ser eliminado. El agente oxidante más comúnmente utilizado es el cloro.

Como en el caso anterior, la desbromación requiere un proceso de eliminación, el cual puede combinarse con una preconcentración del ácido clorhídrico para producir ácido azeotrópico según se muestra a continuación.

Separación de iones de fluorur

La presencia de fluoruros en el ácido clorhídrico puede ser inconveniente para el uso posterior del ácido clorhídrico y es contraproducente sobre todo si se utilizan equipos de vidrio de borosilicato o de acero esmaltado. La eliminación de fluoruros se simplifica por el hecho de que el CaF₂ posee una solubilidad muy baja en HCl acuoso y el CaCl₂ una solubilidad muy alta. Por tanto, la adición de sales de calcio tales como CaO a HCl acuoso cargado de fluoruros provoca que éstos se precipiten como CaF₂ y puedan ser separados de la suspensión ácida. Como en el caso anterior, el Ca cargado de ácido clorhídrico se alimenta a continuación a una columna de rectificación con el fin de retirar el ácido clorhídrico azeotrópico gaseoso mediante el evaporador. El residuo con sales de calcio es retroalimentado parcialmente al precipitador y eliminado parcialmente del sistema. La pérdida de Ca se compensa con la adición de CaO. Cuanto mayor sea la cantidad de Ca en el precipitador, tanto menor será la concentración de fluoruro restante, la cual puede reducirse a valores muy bajos. Este proceso QVF^® patentado (patente europea EP 0506050, patente alemana nº 4110177) facilita la eliminación de iones de fluoruro del ácido clorhídrico, consiguiendo que el ácido clorhídrico limpio pueda ser sometido a un uso industrial posterior.

Debido a que el CaCl₂ también se utiliza como agente extractivo en la elaboración de ácido clorhídrico superazeotrópico, pueden obtenerse ventajas significativas combinando la desfluorización con este proceso de concentración.