[发明专利]用于浓缩卤化氢水性溶液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于浓缩卤化氢水性溶液、特别是盐酸的方法，以及一种用于浓缩卤化氢水性溶液的系统。

背景技术

在许多过程中，例如在化学工业中的生产过程中以及垃圾焚化期间，积累卤化氢水性溶液例如盐酸。在这些情况下，所述溶液一般是相对稀的溶液，不能容易地供以重新使用，这是因为许多化学过程要求使用高度浓缩的卤化氢溶液或甚至卤化氢气体。此外，这种类型的稀溶液的运输成本与更浓的溶液的成本相比相对高，这是因为以卤化氢物质的量计，不得不运输大体积的稀卤化氢溶液。因此，需要例如通过从稀的卤化氢水性溶液分离气态卤化氢来浓缩稀的卤化氢水性溶液。

浓卤化氢水性溶液可以通过对稀卤化氢水性溶液进行蒸馏来获得。由于卤化氢水性溶液、特别是盐酸是共沸混合物，因此可以通过简单蒸馏获得的最高卤化氢含量，无论如何都受到卤化氢与水的混合物的共沸物的限制。因此，稀卤化氢水性溶液的两种组分卤化氢和水不能通过简单蒸馏彼此完全分离开，而是卤化氢含量通过简单蒸馏仅能提升至最高达对应于共沸物的浓度。例如，通过在大气压下简单蒸馏，稀盐酸只能被浓缩至最高达约20重量％的最高氯化氢含量。因此，为了生产更高浓度的氯化氢例如基本上无水的氯化氢气体或纯的氯化氢气体，需要使用另外的方法，例如萃取蒸馏。

在萃取蒸馏中，向稀的卤化氢水性起始溶液例如稀盐酸添加适合的萃取剂，并选择性提高卤化氢水性起始溶液的一种组分的挥发性，也就是说改变分离系数。此外，萃取剂优选地不与任何待分离的组分形成共沸物，并且与待分离的组分相比具有较低蒸气压。通过这种方式，实现了萃取剂在柱底部处的积累，并且不污染积累在顶部处的卤化氢。因此，通过添加萃取剂，可以实现卤化氢水性溶液的浓缩直至卤化氢气体的解吸附。

吸湿性化合物，例如特别是硫酸或盐类例如碱金属氯化物、碱土金属氯化物等，通常作为萃取剂用于卤化氢水性起始溶液的萃取蒸馏。

在技术实施中，通常作为萃取精馏来进行萃取蒸馏，也就是说将含有萃取剂的稀卤化氢溶液在蒸馏柱中从顶部向底部进料，也就是说以与在蒸馏柱底部通过蒸发产生的从下面上升的蒸气成逆流式的方式进料。在这种情况下，由于萃取剂的吸湿性质，含萃取剂的水性溶液从蒸气相吸取水，并在同时将卤化氢气体从水性溶液排出到蒸气相中，因此蒸气相就卤化氢而言被浓缩。因此，在蒸馏柱的上部中或在其顶部处，取决于步骤，获得卤化氢蒸气(即卤化氢气体与水的混合物)或纯的卤化氢气体，将其从蒸馏柱的顶部移除，然后在卤化氢蒸气的情况下，通常将其冷凝以形成浓缩的卤化氢水性溶液，其具有比所使用的稀卤化氢水性起始溶液更高的浓度，或者在仍含有少量水的卤化氢气体的情况下，通常在一个或多个冷凝步骤中将其干燥。

然而，在萃取蒸馏期间从顶部向底部流动的含萃取剂的溶液中萃取剂的浓度，由于从以逆流式方式进料的蒸气相吸收水而降低，使得在蒸馏柱的下部中或底部处移除的溶液具有比在蒸馏柱的上端处导入的含萃取剂的溶液更低的萃取剂浓度。因此，为了重新使用所述含萃取剂的溶液或者为了使它能够再循环，在从蒸馏柱底部排出之后所述溶液就萃取剂而言必须进行浓缩。在实践中，这通常以下述方式发生，该方式使得从蒸馏柱底部移除的稀溶液在安排在蒸馏柱下游的蒸发装置中通过蒸发水进行浓缩，然后将由此浓缩的含萃取剂的溶液返回到蒸馏装置。