CN110092352A - 利用曼海姆法生产硫酸钾过程中的氯化氢气体制备盐酸的方法 - Google Patents
利用曼海姆法生产硫酸钾过程中的氯化氢气体制备盐酸的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用曼海姆法生产硫酸钾过程中的氯化氢气体制备盐酸的方法，曼海姆炉中产生的气体经冷却后，进入喷淋塔进行喷淋洗涤，再经第一除雾器除雾处理后依次进入一级洗涤塔、第二除雾器、二级洗涤塔、第三除雾器、三级降膜吸收塔及四级洗涤塔连续洗涤后排空；用去离子水对四级洗涤塔的气体进行洗涤吸收后得到的洗涤液1进入三级降膜吸收塔进行洗涤吸收，得到盐酸A；环保尾气用去离子水洗涤，洗涤液依次进入二级洗涤塔、一级洗涤塔和喷淋塔对曼海姆炉出来的气体进行洗涤，喷淋塔内喷淋洗涤液达到一定浓度后排出用KOH溶液中和得到硫酸钾和氯化钾混合溶液，混合溶液经喷雾干燥后进入曼海姆炉生产硫酸钾。该工艺简单，得到的盐酸纯度高。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，涉及氯化氢的高效回收利用，具体涉及一种利用曼海姆法生产硫酸钾过程中氯化氢气体制备盐酸的方法。
背景技术
曼海姆法生产硫酸钾是用硫酸和氯化钾在曼海姆炉内，在高温条件下发生反应，产生硫酸钾，并生成氯化氢，氯化氢被水吸收产生盐酸，硫酸钾冷却后为产品。曼海姆法是迄今为止技术最成熟可靠、质量最稳定的生产硫酸钾的方法。
但是由于曼海姆法产生氯化氢气体中含有少量的水蒸气、硫酸气、硫酸钾粉尘、氯化钾粉尘等杂质，这些杂质与氯化氢气体以雾状形式存在，按照目前成熟的技术方法 (如图1)吸收后得到的盐酸杂质含量高，质量低下，用途有限，企业甚至还需要另外出费用来委托他人消耗使用，为企业带来一定的经济损失。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用曼海姆法生产硫酸钾过程中氯化氢气体制备盐酸的方法，其工艺简单，成本低，得到的盐酸纯度高，质量好。
本发明采取的技术方案是，一种利用曼海姆法生产硫酸钾过程中氯化氢气体制备盐酸的方法，包括以下步骤：
盐酸的制备在氯化氢气体洗涤吸收系统中进行。氯化氢洗涤吸收系统依次为旋流板喷淋塔、第一除雾器、一级洗涤塔、第二除雾器、二级洗涤塔、第三除雾器、三级降膜吸收塔及四级洗涤塔、引风机和环保尾气洗涤塔组成。首先在每个塔的内循环储液槽中加入储液槽总容积的二分之一到五分之三的去离子水，曼海姆炉中产生的氯化氢气体经过吸收系统尾端的引风机引入冷却器冷却，然后进入旋流板喷淋塔进行喷淋洗涤，再经第一除雾器除雾处理后依次进入一级洗涤塔、第二除雾器、二级洗涤塔、第三除雾器、三级降膜吸收塔及四级洗涤塔连续洗涤后排空；用去离子水对四级洗涤塔的气体进行洗涤吸收后得到的洗涤液1进入降膜吸收塔进行洗涤吸收，得到盐酸A；环保尾气(收集的曼海姆法制备硫酸钾生产环境中的气体)用去离子水洗涤，洗涤液进入二级洗涤塔对氯化氢气体进行环洗涤得到洗涤液2，洗涤液2的一部分在塔内循环洗涤，一部分进入一级洗涤塔对氯化氢气体进行洗涤得到洗涤液3，洗涤液3的一部分在塔内对氯化氢气体循环洗涤，一部分进入喷淋塔对喷淋塔内气体进行循环喷淋洗涤，同时排出一部分喷淋洗涤液得到喷淋废液，喷淋废液用KOH溶液中和得到硫酸钾和氯化钾混合溶液，混合溶液经喷雾干燥后进入曼海姆炉生产硫酸钾。
进一步地，所述的旋流板喷淋塔为具有多级旋流板和喷淋头的喷淋塔。
进一步地，所述的旋流板喷淋塔中，喷淋液的内循环流量与从曼海姆炉出来的气体的流量比为1:100～1:270。
进一步地，用于环保尾气洗涤的去离子水的流量是进入四级洗涤塔去离子水流量的 5％～20％。
进一步地，喷淋废液的排出量、进入喷淋塔的洗涤液的流量、进入一级洗涤塔的洗涤液的流量、进入二级洗涤塔的洗涤液的流量与用于洗涤环保尾气的去离子水的流量相等。
进一步地，所述第一除雾器、第二除雾器和第三除雾器均为旋流板除雾器。
进一步地，所述一级洗涤塔、二级洗涤塔和四级洗涤塔中的填料为马蹄形瓷环。
进一步地，所述KOH溶液的浓度为5％～40％。
本发明具有以下有益效果：
1、通过在一级洗涤塔前设置具有多级旋流板和喷淋头的旋流板喷淋塔，对经冷却后的曼海姆炉出来的气体进行反复的旋流洗涤，使气体中含杂质的雾滴和粉尘在旋流的过程中逐步聚集成大尺寸的雾滴和颗粒，在喷淋液的洗涤下可尽可能将气体中的SO3、硫酸钾、氯化钾等可溶性杂质去除，喷淋废液采用KOH溶液进行中和，得到硫酸钾和氯化钾混合溶液，混合溶液经喷雾干燥得硫酸钾和氯化钾的混合固体，混合固体直接进入曼海姆炉作为原料制备硫酸钾，既可以回收气体中的SO3、硫酸钾和氯化钾，又能避免这些成分与氯化氢一起吸收进入盐酸A中，影响其质量。同时，也避免了低质量的盐酸B的产生。
2、通过第一除雾器、第二除雾器和第三除雾器的设置，可以减少含杂质的水滴、水雾进入后一级洗涤塔和三级降膜吸收塔的量，让杂质尽可能的在旋流板喷淋塔和一级洗涤塔被吸收，进一步保证了盐酸A的质量。
3、通过控制减少进入环保尾气洗涤去离子水的流量和喷淋废液的排出量，增加一级洗涤塔和二级气体洗涤塔的内循环量，使得洗涤液中溶质的浓度逐步升高，粘度也逐步增加。同理，喷淋液的粘度也逐步增加。洗涤液和喷淋液粘度的增加有利于对杂质的吸收。由于排出的喷淋废液与进入喷淋塔的洗涤液的流量相等，且进入喷淋塔的洗涤液的浓度比喷淋废液的浓度低，喷淋液的粘度增加至一定程度即不再增加，这样也避免了杂质浓度过高而堵塞喷嘴。同时，洗涤液和喷淋液中的氯化氢的浓度也能达到饱和，此时，洗涤液和喷淋液对杂质有吸收作用，对氯化氢气体没有吸收，大量的氯化氢气体进入三级降膜吸收塔，因此增加进入四级洗涤塔的去离子水的流量，这样就保证了氯化氢气体在降膜吸收塔被吸收而生成盐酸A的量，从而避免了低质量的盐酸B的产生，尾气也能达标排放。
4、本发明工艺通过增加洗涤液内循环流量，提高洗涤液和喷淋液的粘度，提高了洗涤效率，使得后期收集的盐酸纯度高，该工艺成本低，而且处理过程几乎无三废排放，投入小，效果好。
附图说明
图1为采用本发明方法前曼海姆炉出来的气体吸收工艺流程图。
图2为本发明曼海姆法生产硫酸钾过程中氯化氢的吸收工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，进一步阐明本发明。
对比例(以湖北香青化肥有限公司日产30吨硫酸钾曼海姆生产线工艺为例)：
如图1所示，从曼海姆炉出来的气体(流量为13500L/min,流速3.7m/s,HCl含量约50％) 经冷却器进行冷却，然后依次经一级洗涤塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量 40L/min)、二级洗涤塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量40L/min)、三级降膜吸收塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量40L/min)和四级洗涤塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量 40L/min)洗涤后排空，去离子水(流量为9.44L/min)从四级洗涤塔进行洗涤吸收氯化氢气体，然后进入三级降膜吸收塔吸收氯化氢气体得到32％的盐酸A，盐酸A的产量为20 吨/天。曼海姆法生产硫酸钾过程中收集的生产环境中尾气采用去离子水(流量为7.08 L/min)进行洗涤，洗涤后收集的洗涤液依次经二级洗涤塔、一级洗涤塔洗涤吸收后从一级洗涤塔排出，得到32％的盐酸B，盐酸B的产量为15吨/天。
进入二级洗涤塔、一级洗涤塔的洗涤液的流量为7.08L/min。
经检测，所得盐酸的质量如下表1所示：
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.02 | 0.0008 | 32.2 | 微黄 |
| 盐酸B | 1.25 | 0.003 | 32.3 | 黄色 |
表1
尾气中氯化氢的含量为：5.11mg/m3，符合环保排放标准。
本发明提供的一种利用曼海姆法生产硫酸钾过程中氯化氢气体制备盐酸的方法，工艺流程如图2所示，盐酸的制备在氯化氢气体洗涤吸收系统中进行。氯化氢洗涤吸收系统由喷淋塔、第一除雾器、一级洗涤塔、第二除雾器、二级洗涤塔、第三除雾器、三级降膜吸收塔、四级洗涤塔、引风机和环保尾气洗涤塔组成。首先在每个塔的内循环储液槽中加入储液槽总容积的二分之一到五分之三的去离子水，从曼海姆炉中出来的气体 (流量为13500L/min，流速3.7m/s，HCl含量约50％)经过吸收系统尾端的引风机引入冷却器冷却，然后进入旋流板喷淋塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量50～135L/min)进行喷淋洗涤，再经第一除雾器除雾处理后依次进入一级洗涤塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量50～135L/min)、第二除雾器、二级洗涤塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量 50～135L/min)、第三除雾器、三级降膜吸收塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量50～ 135L/min)及四级洗涤塔(塔高10m，塔径1.45m，内循环量50L/min)连续洗涤后排空；用去离子水(流量为13.2～14.8L/min)对四级洗涤塔的气体进行洗涤吸收后得到的洗涤液1进入三级降膜吸收塔进行洗涤吸收，得到盐酸A，盐酸A的产量为28～30.1吨/天；环保尾气(收集的曼海姆法制备硫酸钾生产环境中的气体，含有极少量的氯化氢)用去离子水(流量为0.7～3.0L/min)洗涤，洗涤液进入二级洗涤塔对氯化氢气体进行环洗涤得到洗涤液2，洗涤液2的一部分在塔内循环洗涤，另一部分进入一级洗涤塔对氯化氢气体进行洗涤得到洗涤液3，洗涤液3的一部分在塔内对氯化氢气体循环洗涤，另一部分进入喷淋塔对喷淋塔内气体进行循环喷淋洗涤，同时排出一部分喷淋洗涤液得到喷淋废液，喷淋废液用KOH溶液中和得到硫酸钾和氯化钾混合溶液，混合溶液经喷雾干燥得混合固体。混合固体的产量为294～301kg/天。
所述的旋流板喷淋塔为具有多级旋流板和喷淋头的喷淋塔。
喷淋废液的排出量、进入喷淋塔的洗涤液的流量、进入一级洗涤塔的洗涤液的流量、进入二级洗涤塔的洗涤液的流量与用于洗涤环保尾气的去离子水的流量相等。
所述第一除雾器、第二除雾器和第三除雾器均为旋流板除雾器，控制参数压降 <500Pa，临界分离粒径10～20μm，叶片仰角30°。
所述一级洗涤塔、二级洗涤塔和四级洗涤塔中的填料为马蹄形瓷环。
所述KOH溶液的浓度为5％～40％。
经检测盐酸A的质量如下表2所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.007～0.013 | 0.0004～0.0007 | 32.1～33 | 无色 |
表2
尾气中氯化氢的含量为：4.93～5.17mg/m3，符合环保排放标准。
具体案例如下：
实施例1：
对四级洗涤塔的气体进行洗涤的去离子水的流量为14.8L/min，内循环量100L/min，盐酸A的产量30.1吨/天。洗涤环保尾气的去离子水的流量为0.7L/min，从喷淋废液得到的混合固体的产量为294kg/天。
经检测盐酸A的质量如下表3所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.008 | 0.0005 | 32.1 | 无色 |
表3
尾气中氯化氢的含量为：5.17mg/m3，符合环保排放标准。
实施例2：
对四级洗涤塔的气体进行洗涤的去离子水的流量为13.2L/min，内循环量115L/min，盐酸A的产量28.0吨/天。洗涤环保尾气的去离子水的流量为2.6L/min，从喷淋废液得到的混合固体的产量为299kg/天。
经检测盐酸质量如下表4所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.007 | 0.0005 | 32.6 | 无色 |
表4
尾气中氯化氢的含量为：4.93mg/m3，符合环保排放标准。
实施例3：
对四级洗涤塔的气体进行洗涤的去离子水的流量为14.8L/min，内循环量135L/min,盐酸A的产量29.3吨/天。洗涤环保尾气的去离子水的流量为3.0L/min，从喷淋废液得到的混合固体的产量为301kg/天。
经检测盐酸A的质量如下表5所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO42-,％) | Fe3+(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.007 | 0.0004 | 32.4 | 无色 |
表5
尾气中氯化氢的含量为：4.98mg/m3，符合环保排放标准。
实施例4：
对四级洗涤塔的气体进行洗涤的去离子水的流量为13.6L/min，内循环量50L/min,盐酸A的产量28.7吨/天。洗涤环保尾气的去离子水的流量为0.74L/min，从喷淋废液得到的混合固体的产量为295kg/天。
经检测盐酸A的质量如下表6所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.013 | 0.0007 | 33.0 | 无色 |
表6
尾气中氯化氢的含量为：5.03mg/m3，符合环保排放标准。
实施例5：
对四级洗涤塔的气体进行洗涤的去离子水的流量为14.0L/min，内循环量80L/min,盐酸A的产量为29.1吨/天。洗涤环保尾气的去离子水的流量为1.5L/min，从喷淋废液得到的混合固体的产量为296kg/天。
经检测盐酸A的质量如下表7所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.009 | 0.0006 | 32.5 | 无色 |
表7
尾气中氯化氢的含量为：5.12mg/m3，符合环保排放标准。
实施例6：
对四级洗涤塔的气体进行洗涤的去离子水的流量为14.5L/min，内循环量90L/min,盐酸A的产量为29.6吨/天。洗涤环保尾气的去离子水的流量为2.0L/min，从喷淋废液得到的混合固体的产量为297kg/天。
经检测盐酸A的质量如下表8所示:
| 项目 | 硫酸盐(SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,％) | Fe<sup>3+</sup>(％) | HCl(％) | 颜色 |
| 盐酸A | 0.010 | 0.0006 | 32.4 | 无色 |
表8
尾气中氯化氢的含量为：5.13mg/m3，符合环保排放标准。
Claims (8)
1.利用曼海姆法生产硫酸钾过程中的氯化氢气体制备盐酸的方法，盐酸的制备在氯化氢气体洗涤吸收系统中进行，其特征在于：曼海姆炉中产生的气体经冷却后进入喷淋塔进行喷淋洗涤，再经第一除雾器除雾处理后依次进入一级洗涤塔、第二除雾器、二级洗涤塔、第三除雾器、三级降膜吸收塔及四级洗涤塔连续洗涤后排空；用去离子水对四级洗涤塔的气体进行洗涤吸收后得到的洗涤液1进入三级降膜吸收塔进行洗涤吸收，得到盐酸A；环保尾气用去离子水洗涤，洗涤液进入二级洗涤塔对气体进行洗涤得到洗涤液2，洗涤液2的一部分在塔内循环洗涤，另一部分进入一级体洗涤塔对气体进行洗涤得到洗涤液3，洗涤液3的一部分在塔内对气体循环洗涤，另一部分进入喷淋塔对喷淋塔内气体进行循环喷淋洗涤，同时排出一部分喷淋洗涤液得到喷淋废液，喷淋废液用KOH溶液中和得到硫酸钾和氯化钾混合溶液，混合溶液经喷雾干燥后进入曼海姆炉生产硫酸钾。
2.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述的喷淋塔为具有多级旋流板和喷淋头的旋流板喷淋塔。
3.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述的喷淋塔中喷淋液的内循环流量与从曼海姆炉出来的气体的流量比为1:100～1:270。
4.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述的环保尾气是曼海姆法生产硫酸钾过程中收集的生产环境中的尾气。
5.根据权利4所述的方法，其特征在于：用于环保尾气洗涤的去离子水的流量是进入四级尾气洗涤塔去离子水流量的5%~20%。
6.根据权利1所述的方法，其特征在于：喷淋废液的排出流量、进入一级洗涤塔的洗涤液的流量、进入二级洗涤塔的洗涤液的流量与用于洗涤环保尾气的去离子水的流量相等。
7.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述第一除雾器、第二除雾器和第三除雾器均为旋流板除雾器。
8.根据权利1所述的方法，其特征在于：曼海姆炉中产生气体采用四级洗涤塔后面的引风机引入冷却器进行冷却，经喷淋塔、第一除雾器、一级洗涤塔、第二除雾器、二级洗涤塔、第三除雾器、三级降膜吸收塔及四级洗涤塔连续洗涤后排空。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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