Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
по мере повышения концент-
Вода на адсорбцию
\
7Ю°С
60°С
I_I ¦L-I 1 I I—I
35 %нс1 0
Инертные газы
ш%н2о 10O0C
0% HCJ W0°C 5% HCI WrС W% HCI ЮЗ°С 15% HCI Ю6°С 20% HCI Ю9°С 25% HCI Ю5°С 30% HCl 900C
35% HCl 600C 100% -HCl 0°С
HCl
рации кислоты до азеотроп-ной, температура возрастет до точки кипения азеотропа (до 108,5 °С), а затем понизится в соответствии с уменьшением температуры кипения более концентрированной кислоты.
При проведении процесса абсо рбции хлористого водорода в аппарате колонного типа с противотоком газа и кислоты происходит определенное распределение температур и концентрации соляной кислоты по высоте колонны. На рис. 9-11 приведено такое распределение для случая абсорбции 100%-ного хлористого водорода, поступающего в колонну при 0 °С, водой, подогретой до 100 °С. При других температурах газа и воды, поступающих на абсорбцию, распределение температур несколько изменяется, но общая закономерность остается такой же.
В каждой точке колонны парциальное давление хлористого водорода приближается к равновесному для системы HCl—H2O при данной температуре, однако оно остается несколько выше равновесного. Без осуществления противотока по методу адиабатической абсорбции нельзя обеспечить достаточно полное извлечение HCl из газов, поступающих на абсорбцию, так как при температуре кипения соляной кислоты парциальное давление хлористого водорода сильно возрастает с увеличением концентрации кислоты.
Поступающие на абсорбцию газы кроме хлористого водорода и инертных примесей часто содержат пары воды. Для определения условий абсорбции и предельно возможной концентрации получаемой соляной кислоты основное значение имеет соотношение парциальных давлений паров воды и хлористого водорода. Наличие инертных
Кислота
Рис. 9-11. Схема распределения температур и концентрации соляной кислоты по высоте адиабатического абсорбера:
і — температура; 2 — концентрация соляной
КИСЛОТЫ.
газов в смеси имеет меньшее значение. Сумму парциальных давлений паров воды и хлористого водорода, равную разности между общим давлением газов и парциальным давлением инертных газов в смеси, иногда называют «приведенным давлением».
На рис. 9-12 показано соотношение парциального давления HCl и суммы парциальных давлений HCl и H2O при различных температурах для соляной кислоты концентрацией 5—20%, т. е. ниже азеотропной. На рис. 9-13 приведены аналогичные данные о соотношении давления паров воды и суммы парциальных давлений HCl + + H2O для соляной кислоты концентрацией выше азеотропной [67].
Рис. 9-12. Отношение парциального давления HCl к сумме давления HCl + H2O для концентрации 5—20% HCl.
При противотоке воды и газа, содержащего хлористый водород, в условиях адиабатической абсорбции и достаточной высоты абсорбционной колонны можно достичь практически полного извлечения хлористого водорода из газа, так как выходящая из колонны смесь водяного пара и инертных газов близка к равновесию с практически чистой водой при 100 °С. Концентрация кислоты внизу колонны зависит от парциального давления хлористого водорода в поступающем на абсорбцию газе, состава и температуры газа и соответственно температуры получаемой кислоты [68].
На рис. 9-14 приведены расчетные соотношения концентраций HCl в жидкой и газовой фазе по высоте колонны при адиабатической абсорбции чистого 100%-ного хлористого водорода при атмосферном давлении. Из рисунка видно, что максимально достигаемая концентрация соляной кислоты составляет около 35% HCl. Кривая
37,5%-ной кислоты пересекает равновесную кривую, что свидетельствует о невозможности в этих условиях получения такой кислоты [67].
При изменении концентрации HCI в газах, поступающих на абсорбцию, путем разбавления их инертными примесями условия абсорбции несколько меняются. На рис. 9-15 показано соотношение концентраций хлористого водорода в жидкой и газовой фазах при различном парциальном давлении хлористого водорода в исходном
а2о, ммрт, ст.
1I L
Рис. 9-13. Отношение парциального давления паров H2O к сумме давлений HCl + H2O для' концентраций 25—38% HCl.
газе. При достаточной высоте колонны обеспечивается практически полная абсорбция HCl и концентрация кислоты внизу колонны будет определяться в основном соотношением хлористого водорода и воды, поступающих в колонну.
Концентрация HCl в жидкости возрастает от верха колонны к низу. Максимальная температура в колонне наблюдается там, где концентрация хлористого водорода в кислоте соответствует азеотропной смеси. Этой точке соответствует температура кипения азеотропной кислоты (около 108,5 °С). Выше и ниже этой точки температура в колонне снижается и соответствует температуре кипения кислоты данной концентрации. Температура соляной кислоты, выводимой из колонны, зависит от содержания инертных газов в смеси: чем выше содержание инертных газов, тем ниже температура кислоты. Поскольку потери тепла через стенки в общем тепловом балансе невелики, температура и концентрация кислоты мало зависят от изменения нагрузки в широких пределах.
