清洁 HCL
惰性玻璃设备是清洁盐酸的理想设备
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
另一种分离方式是将蒸发器与精馏塔相结合,在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,浓缩与清洁结合。
通过精馏进行清洁
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
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。常用的氧化剂是氯。
分离溴
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
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
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。
盐酸处理
回收、纯化、浓缩和清除盐酸的工艺设备
盐酸是目前常用的一种化学品,有多种用途,重要的用途包括:
化学合成——用于农业化学品和 PVC 等聚合物的有机氯化物
生产用于水处理的无机化学品
离子交换器再生
金属清洁——酸洗用酸
石油化工行业——激活油井
食品行业——生产糖类、谷氨酸盐和淀粉糖浆等
皮革/制革行业
在许多这种应用中,污染的 HCl 水溶液作为副产品排出(各自的废弃稀酸液);但是由于重新购买 HCl 费用低而且易购得,基本都不会为了循环应用而纯化污染的 HCl 水溶液。我们提供回收、纯化和浓缩盐酸(甚至高于恒沸点)的工艺技术和装置。
另一方面,加工业中许多工艺都会产生氯化氢气体,或者作为副产品或者作为废气。许多国家严格限制氯化氢的高排放水平,这意味着须从废气流中清除氯化氢气体。我们提供从废气中洗涤盐酸的装置,或者浓度高时吸收 HCl 生成盐酸产品的装置。
盐酸水溶液
HCl 易溶于水。下图所示为常压沸腾条件下汽相与液相的 HCl 比。
HCl 水溶液的浓度达到 ~10wt% 时,HCl 的蒸汽压力下降至数 PPM,这时从废气中洗涤出 HCl 非常容易。之后,HCl 蒸汽压力会随液相的浓度急剧增高。
浓度达到 21wt% HCl 时,汽相与液相的浓度相同,表示这种二元混合物的恒沸点。通过简单的蒸馏无法浓缩高于该恒沸点的稀盐酸,因此另做描述。
液相浓度达到 ~40wt% HCl 时,蒸汽中几乎仅含 HCl,说明这是大气压力下 HCl 水溶液的高浓度。
HCl/水平衡图/Water
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硫酸处理
回收、纯化、浓缩或稀释硫酸的工艺
概述
硫酸是世界范围内应用广的化学品之一,有多种应用,如制造肥料、爆炸物和塑料(如,聚氨酯)、酯化中间体,还可用于燃料和钢铁业。现在采用的方法是用硫磺制出 SO2,称为“接触法”。然后在多向催化剂的作用下——接触五氧化二钒——用氧气氧化 SO2,生成 SO3,然后用 ~98,5%wt 的硫酸吸收,制成发烟硫酸,然后再次用水稀释成 98.5%wt。因此,这种工艺一般会生成浓度为 98.5% w/w 或更高的硫酸,即无烟硫酸。
其中一些使用硫酸的工艺和应用需要更弱些的酸。因此,一般都需要稀释设备,以便满足这种较弱酸的要求。
另一方面,在多数化学工艺中,会发生硫酸污染和稀释,产生巨大的污染废硫酸流。其中一个示例是,废硫酸被硝酸和部分硝化甲苯污染时,产生二硝基甲苯。另一个示例是用浓硫酸干燥氯、溴、氯化氢或氯甲烷等气体,产生浓度低于 80%w/w 的硫酸。
循环利用这种废硫酸是以盈利为目的地运行这种工艺的前提或者是显著节约原材料和废水处理成本的前提。我们在全世界范围内建造了现代化洁净厂房,用于生产可循环使用而不污染环境的酸。
以下工艺示例证实您可以利用我们在过去 50 年间积累的广泛知识和丰富经验:
预浓缩至 70 wt%
高度浓缩至 98 wt%
用硫酸进行氯干燥,包括硫酸的再浓缩
利用硫酸对高于恒沸点的硝酸进行浓缩
利用硫酸对高于恒沸点的盐酸进行浓缩
脱硝、浓缩和回收利用各种硝化工艺等方法产生的硫酸
稀释硫酸
系统硫酸/水
对于所有上述工艺,了解硫酸/水的二元混合物的特性很重要。硫酸/水的汽液平衡数据如下所示。可以看到,液相硫酸浓度达到 70wt% 时,几乎不含任何汽相的硫酸。浓度大于 85wt% 时,硫酸的蒸汽压力显著增大。浓度略高于 98.5%wt 时,在环境压力下形成大恒沸物。要想得到浓度更高的硫酸,仅可通过加入三氧化硫或发烟硫酸实现。
硫酸/水的汽液平衡数据
下图显示,环境气压下的沸腾温度非常高,例如,到达恒沸点时为 338°C。这种高沸点的硫酸腐蚀性强,几乎可以腐蚀任何结构材料。这种温度下的蒸汽或油具有与加热介质一样的经济合理性。因此,再浓缩硫酸的旧式途径是罐式或鼓式浓缩器,即,将酸装在硅铁罐中用燃烧器煮沸,或者将酸与燃烧气体一起注射到衬砖鼓中。这些高温操作的环境影响是会产生废气,其中含有燃烧产物而且往往含有大量的硫酸酸雾。
全浓度范围内 3 种不同压力下的沸点
为了克服环境和腐蚀问题,我们开发了在真空条件下浓缩硫酸的工艺。通过这种工艺,可以在低于 210°C 时将硫酸浓缩至 98wt%,利用蒸汽作为加热介质,搪玻璃钢、硼硅玻璃 3.3、钽和 PTFE 作为结构材料。锅炉中操作压力(真空下)的下限受到冷却介质温度的限制,因为冷却介质在这种低压下须能使蒸发水冷凝。
蒸汽压力与不同浓度的硫酸的温度相关
硫酸回收设备
我们提供高效、环保的工艺设备,可以安全可靠地回收、纯化、浓缩或稀释不超过 98wt% 的硫酸。
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处理硝酸
我们为以下领域提供工艺技术以及
设备制造:
- 回收 -
- 清洁 -
- 浓缩 -
引言
硝酸是化工行业中常用的矿物酸。在铂/铑的接触催化下,用氧气在高温条件下氧化氨,可生成浓度达 68wt% 的硝酸水溶液。此类硝酸大部分用于制造肥料。其它工艺,诸如制造爆炸物、燃料、火箭燃料或聚氨酯,则需要浓度更高的硝酸。浓缩时,须考虑到 68wt% 的硝酸与水达到恒沸点,如下所示。
硝酸和水的汽液平衡
预浓缩硝酸的蒸发器
浓缩硝酸,使之达到或接近恒沸点,实现简易精馏,称为“预浓缩”。通过硫酸的萃取精馏,使硝酸超过恒沸点,实现高浓缩工艺,高达到 99.8wt%。这一浓缩工艺会产生 NOx 气体,这些气体部分溶解在所生产的硝酸液体中。大多数情况下,需要清除硝酸中的 NOx,因此下一步是用空气进行漂白汽提工艺,从而得到纯净的浓硝酸。产生的 NOx 气体转换为硝酸,然后循环,从而提高整体工艺效率,防止排放 NOx。
通常将硝化工艺使用的硝酸与硫酸混合,形成一种混合物,称为“硝化酸”。其中所含硝酸在硝化工艺中不发生定量反应,因此回收酸对于提高整体硝化工艺的成本效率,以及减少废水中的硝酸盐从而保护环境都至关重要。进行回收时,分别清洁,即对各种废料流和原料流进行脱硝并进一步纯化硝酸。德地氏工艺系统有限公司研发的优化工艺,已成功投入全世界的大量设备中。
使用德地氏工艺系统有限公司生产的 QVF? 硼硅玻璃 3.3 和 De Dietrich? 搪玻璃钢制成高度耐腐蚀组件,并用这些组件制造 QVF? 工艺用设备。因此,德地氏工艺系统有限公司作为组件制造商,在数十年内研制了大量处理硝酸的工艺,诸如:
预浓缩硝酸
制造高达99.8wt% 的高浓度硝酸
漂白硝酸
用 NOx 制造硝酸
从各种废料流中回收硝酸
从硝化工艺中回收硝酸和硫酸
从硝酸中分解并清除有机组分
将硝酸纯化至电子级
我们始终关注现场使用的工具,努力优化工艺设计。
我们可以根据您产品的进料流和质量规范,用我们的测试设备优化和调整工艺。
回收硝酸的脱硝塔
硝酸浓缩塔
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