CN113614028B - Hcl回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于从包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体(31)中回收氯化氢的装置(1)，所述装置具有：蒸发装置(30)，用于从液体(31)形成含有氯化氢的蒸汽(32)和掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的液体浓缩物(33)；第一蒸馏装置(10)，用于将含有氯化氢的蒸汽(32)分离成第一顶部产物(12)和第一底部产物(13)；以及第二蒸馏装置(20)，用于将含有氯化氢的水性流体(21)分离成第二顶部产物(22)和第二底部产物(23)，这两个蒸馏装置中的一个被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，这两个蒸馏装置中的另一个被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏，并且第一蒸馏装置(10)与第二蒸馏装置(20)流体传导连通，使得至少部分的第一底部产物(13)能够形成至少部分的含有氯化氢的水性流体(21)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从包含盐酸并掺杂有(contaminated with)低挥发性或无挥发性化合物的水性液体中回收氯化氢(HCl)的装置和方法，该液体特别是作为氧化铝生产中的副产物流而产生的。
背景技术
氧化铝可以从铝土矿中回收。主要用于此目的的是拜耳法，其中铝土矿在压力下用氢氧化钠浸提(例如7bar，180℃)，分离出不溶性掺杂物(contaminants)，并从上清液中沉淀出氢氧化铝。氢氧化铝通过煅烧转化为氧化铝。这个过程需要大量的能量。开发此过程后，可以获得足够数量的铝含量高的矿石。
如今剩余的含铝矿石有时具有非常低的铝含量。正在开发替代的、有效的过程，其中可以从剩余的矿石中获得所需纯度的氧化铝。
在AU 2014 253 487A1和AU 2018 101 228A4中，描述了从高岭土开始的过程。在不同的工序中使用气体形式和盐酸形式的氯化氢。使用盐酸从粉碎和煅烧的矿石中提取铝。矿石中含有的其它金属也会溶解。然后通过固液分离从溶液中分离不溶性组分，例如SiO2。除了大量溶解的铝之外，获得的上清液还包含其它溶解的金属，例如痕量的铁、镁、锰、钙、钠和/或钾。通过增加已经是盐酸的上清液的HCl含量(例如通过引入HCl气体)将铝与其它溶解的金属分离，这会导致六水合氯化铝沉淀。将六水合氯化铝与六水合氯化铝沉淀的上清液分离，通过加热至1300℃转化为α-氧化铝，其中含有氯化氢的焙烧气体被排出。
在这种HCl驱动的氧化铝生产过程中，会产生富含HCl的副产品或副产品流。这些包括来自六水合氯化铝沉淀的上清液，其具有高HCl浓度，还包含未共沉淀的铝和其它未共沉淀的金属。还产生了含有氯化氢的焙烧气体。该气体非常难以处理，因为它非常热且具有很强的腐蚀性。对于处理这些富含HCl的副产品流，尚未提出完全令人满意的建议。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于所描述的、HCl驱动的氧化铝回收过程的装置，借助于该装置确保了氧化铝的高纯度，同时实现了特别有效的过程控制。特别是，与HCl驱动的过程相配合，该装置应能有效地消除矿石中所含金属进入氧化铝的任何残留。这将在不从外部供应新鲜HCl和对掺杂有氯化氢的副产品进行尽可能少的处置工作的情况下基本上得到实现。
这一目的是通过一种用于从包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体中回收氯化氢的装置来实现的，所述装置具有：
-蒸发装置，用于从液体形成含有氯化氢的蒸汽和掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的液体浓缩物；
-第一蒸馏装置，用于将含有氯化氢的蒸汽分离成第一顶部产物和第一底部产物；以及
-第二蒸馏装置，用于将含有氯化氢的水性流体分离成第二顶部产物和第二底部产物，其中，
-这两个蒸馏装置中的一个被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，这两个蒸馏装置中的另一个被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏，并且
-第一蒸馏装置与第二蒸馏装置流体传导连通，使得至少部分的第一底部产物(atleast part of the first bottom product)能够形成至少部分的含有氯化氢的水性流体(at least part of the hydrogen-chloride-containing aqueous fluid)。
被配置用于高于环境压力的蒸馏的蒸馏装置的顶部产物含有非常丰富的氯化氢并且包含例如至少90wt.％的氯化氢。它(几乎)不含低挥发性或无挥发性掺杂物，例如金属。因此，该顶部产物可优选用于从含铝溶液中沉淀出六水合氯化铝，例如在分离SiO2之后从AU 2018 101 228A4的过程中获得的上清液中沉淀出六水合氯化铝。顶部产物取代了新鲜的HCl，否则就必须添加HCl。在根据本发明的某些装置中，整合了液滴分离装置，蒸馏装置(其被配置用于高于环境压力的蒸馏)的顶部产物通过该液滴分离装置。这使得能够实现低于10ppmw的金属掺杂物总含量。
可将由HCl浓度增加产生的六水合氯化铝沉淀的任何上清液(例如在HCl驱动的回收氧化铝的过程中获得的六水合氯化铝的上清液)用作包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体。低挥发性或无挥发性掺杂物则包括未共沉淀的铝和未共沉淀的其它金属。然而，在本发明的装置的帮助下，也可以处理包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的任何其它水性液体；例如，包含盐酸并在酸性浸提中与矿石接触的任何水性液体。
令人惊奇地，已发现当根据本发明的装置运行时，在蒸馏装置底部积聚的第一和/或第二底部产物各自代表了用于吸收更多氯化氢的理想吸收液。例如，在来自AU 2018 101228A4的过程中，产生了含有氯化氢的焙烧气体，通过吸收到至少一种底部产物中，可从该焙烧气体中将氯化氢气体至少部分地分离。因此，根据本发明的装置同样适用于处理包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体，以及用于处理含有氯化氢的气体。
本发明可广泛用于需要HCl和/或盐酸并且产生水性副产物的任何过程，所述水性副产物包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物。
本发明在蒸发装置的类型方面不受限制。为了从水性液体形成含有氯化氢的蒸汽，可以使用本领域技术人员已知的对氯化氢和盐酸具有足够耐腐蚀性的蒸发装置。特别地，当在下述蒸发装置中从水性液体形成含有氯化氢的蒸汽时，获得了良好的结果，所述蒸发装置包括选自如下的至少一个蒸发器：自然循环蒸发器、强制循环蒸发器(forcedcirculation evaporator)、釜式蒸发器(kettle evaporator)、降膜蒸发器(falling filmevaporator)以及以上蒸发器的任何组合。特别优选强制循环蒸发器。其中几乎没有结晶(结垢)。然后，可以进一步浓缩所形成的液体浓缩物，从而获得掺杂有低挥发性或无挥发性化合物(例如金属)且有待后续处理的体积特别少的液体。如果蒸发装置包括强制循环蒸发器，则还可以在其下游连接闪蒸蒸发器(flash evaporator)。
尽管在本发明的范围内蒸发装置基本上可以具有多阶段设计，但是单阶段蒸发装置是特别优选的。
关于蒸发装置，与单阶段相比，多阶段意味着至少有一个上游蒸发器阶段和一个下游蒸发器阶段。一部分含有氯化氢的蒸汽在上游蒸发器阶段形成。这部分含有氯化氢的蒸汽为下游蒸发器阶段的运行提供至少一部分热能。在下游蒸发器阶段中，尚未在第一蒸发器阶段中蒸发的部分液体被蒸发。下游蒸发器阶段通常在比上游蒸发器阶段更低的压力和/或更低的温度下运行。
由于仪器简单，优选单阶段蒸发装置。此外，本发明还通过单阶段蒸发装置实现了两阶段蒸发中固有的能量回收。这是因为含有氯化氢的蒸汽有助于加热第一蒸馏装置的底部。
为了保护蒸发装置免受含有盐酸的水性液体的腐蚀，与液体和/或含有氯化氢的蒸汽接触的蒸发装置的内表面至少部分地优选由石墨、碳化硅、含碳纤维的复合材料、氟化聚合物、搪瓷、玻璃、玻璃纤维增强塑料(FRP)和/或涂胶钢(rubberised steel)制成，其中特别优选石墨、碳化硅和/或聚四氟乙烯。这增加了蒸发装置的寿命。石墨优选用树脂(如酚醛树脂)等浸渍。聚四氟乙烯可以作为涂层或薄膜应用于内表面。
当蒸发装置运行时，液体被浓缩以形成液体浓缩物。优选地，蒸发装置具有液体排出部分(liquid draw-off)，用于排出所形成的液体浓缩物。术语液体浓缩物表示低挥发性或无挥发性掺杂物在其中以比在液体中更高的浓度(即具有更高的质量分数)存在。液体浓缩物还可包含固体，例如分散的金属盐。排出所形成的液体浓缩物意味着低挥发性或无挥发性物质(例如溶解在其中的金属离子或分散的金属盐)不被经由液体排出部分供给到蒸馏装置中的一个。最终，这使得能够产生高纯度的HCl气体。
蒸发装置可以具有相分离器。蒸发过程中产生的蒸汽流入相分离器。液体在相分离器中积聚并以液滴的形式被蒸汽带走。优选地，相分离器具有回流管线，以使积聚的液体返回到蒸发装置。这具有以下优点：更少的低挥发性或无挥发性物质(例如溶解的金属离子)被带入第一蒸馏装置，否则它们将在第一蒸馏装置的底部积聚。因为没有底部产物或仅很小比例的底部产物需要排出以消除低无挥发性或无挥发性物质(例如底部产物中溶解的金属离子)的不期望的积累，因此根据本发明的装置变得更加有效。
根据本发明，蒸发装置与第一蒸馏装置流体传导连通，使得至少部分的含有氯化氢的蒸汽(优选全部的含有氯化氢的蒸汽)可进入第一蒸馏装置。例如，可以通过从蒸发装置通向第一蒸馏装置的管线来提供两个装置之间的流体传导连通。可将液滴分离装置整合到流体传导连通中。在液滴分离装置中，液滴被分离，否则这些液滴将携带一定量的低挥发性或无挥发性物质(例如溶解的金属离子)进入第一蒸馏装置。也可以转移部分的含有氯化氢的蒸汽。
蒸发装置和第一蒸馏装置之间的流体传导连通优选通向第一蒸馏装置的下部区域。已发现当流体传导连通通向第一蒸馏装置的下部区域时，可将蒸发装置中用于蒸发的热量与蒸汽一起带入第一蒸馏装置，并用于加热底部。令人惊讶的是，这节省了大部分能量，否则这些能量将不得不从外部供应以加热第一蒸馏装置的底部。
根据本发明的装置具有第一蒸馏装置。任何可将含有氯化氢的蒸汽分离成第一顶部产物和第一底部产物的蒸馏装置均适合作为第一蒸馏装置。第一顶部产物是低沸点的气体馏分，第一底部产物是高沸点的液体馏分。第一蒸馏装置优选为第一塔。
根据本发明的装置还具有第二蒸馏装置。任何可将含有氯化氢的水性流体分离成第二顶部产物和第二底部产物的蒸馏装置均适合作为第二蒸馏装置。第二个顶部产物是低沸点的气体馏分，第二个底部产品是高沸点的液体馏分。第二蒸馏装置优选为第二塔。
本领域技术人员知晓对盐酸和含有氯化氢的气体的影响具有足够耐腐蚀性的内部固定装置、填充材料和衬里，并相应地对第一和第二蒸馏装置或塔进行装备，例如通过PTFE作为它们的衬里。
根据本发明，第一蒸馏装置与第二蒸馏装置流体传导连通，使得至少部分的第一底部产物能够形成至少部分的含有氯化氢的水性流体。例如，可以通过从第一蒸馏装置的底部通向第二蒸馏装置的管线提供两个装置的流体传导连通。然后，第一底部产物形成含有氯化氢的水性流体。优选地，将罐整合到管线中，其中一部分管线从罐的下部区域通向第二蒸馏装置。这确保了即使在上游方法步骤中出现波动，也可将恒定的含有氯化氢的水性流体流供给到第二蒸馏装置。表述“至少部分的第一底部产物能够形成至少部分的含有氯化氢的水性流体”表示流体传导连通可例如具有分支，并且第一底部产物的可分支部分不供给到第二蒸馏装置，而是从该装置排出，从而例如去除低挥发性或无挥发性掺杂物(在蒸发过程中在蒸发装置中携带的)。可替代地或另外地，可以例如经由通向管线或罐的进料管线将另外的流体供给到流体传导连通，使得并非由第一底部产物形成的、另外部分的含有氯化氢的水性流体返回到可进料的液体中。
根据本发明，对两个蒸馏装置进行不同地配置。两个蒸馏装置中的一个被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，并且这两个蒸馏装置中的另一个被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏。
配置为在高于环境压力下运行的蒸馏装置(例如塔)必须密封，以防止流体从内部流出到外部。此外，它们的壁必须以使它们能够承受与超压相关的拉伸载荷而不变形的方式进行整体设计。
相比之下，配置为在环境压力以下运行的蒸馏装置(例如塔)必须密封，以防止环境空气流入塔中。此外，它们的壁必须以使它们能够承受与负压相关的压力载荷而不变形的方式进行整体设计。
第一蒸馏装置可设计成将可返回到蒸馏装置中的流体和含有氯化氢的蒸汽分离成第一顶部产物和第一底部产物。除了用于含有氯化氢的蒸汽的入口之外，它还具有用于可返回的流体的额外入口，该额外入口优选地布置在用于含有氯化氢的蒸汽的入口上方。通常，然后使第二蒸馏装置与第一蒸馏装置以如下方式流体传导连通：使至少部分的第二底部产物(at least part of the second bottom product)能够形成至少部分的可返回的水性流体(at least part of the returnable aqueous fluid)。例如，可以通过从第二蒸馏装置的底部通向第一蒸馏装置的管线提供两个装置的流体传导连通。然后，第二底部产物形成可返回的水性流体。优选地，将罐整合到管线中，其中一部分管线从罐的下部区域通向第一蒸馏装置。这确保了即使在第二蒸馏装置中发生波动，也可以将恒定的水性流体流供给到第一蒸馏装置。表述“至少部分的第二底部产物能够形成至少部分的可返回的水性流体”表示流体传导连通可以例如具有分支，并且第二底部产物的可分支部分不供给到第一蒸馏装置，而是从根据本发明的装置排出。可替代地或另外地，可以将另外的流体供给到流体传导连通，例如经由通向管线或罐的进料管线，使得并非由第二底部产物形成的、另外部分的可返回的水性流体返回到可进料的液体。
根据本发明的用于回收氯化氢的装置的特定实施方式，可以提供盐酸提取装置，底部产物中的一种的部分或部分含有氯化氢的蒸汽可以通过该盐酸提取装置进行传送。合适的盐酸提取装置是本文提到的分支或罐。提取的盐酸可以再循环到HCl驱动的过程中以回收氧化铝，并用于例如从粉碎和煅烧的矿石中溶解铝。
然而，根据本发明，特别优选获得所有盐酸和所有氯化氢气体，将它们再循环到HCl驱动的过程中，用于从配置为在高于环境压力下运行的蒸馏装置的顶部产物中回收氧化铝，必要时供应水以形成盐酸。这确保了几乎没有低挥发性或无挥发性掺杂物被再循环到氧化铝回收中。这确保了氧化铝是特别纯的。
以上所强调的是，当根据本发明的装置运行时，在蒸馏装置底部积聚的第一和/或第二底部产物各自代表用于吸收更多氯化氢的理想吸收液体。在此基础上，提出了根据本发明的装置的优选实施方式，其也适用于从含有氯化氢的气体中回收氯化氢，该装置具有用于将氯化氢气体从气体中吸收到吸收剂中以便获得富氯化氢吸收剂和贫氯化氢气体的吸收装置。含有氯化氢的气体可以是例如在用于氧化铝生产的HCl驱动过程中产生的焙烧气体。蒸馏装置中的至少一个优选与吸收装置流体传导连通，使得两个底部产物中的至少一个的至少部分(at least part of at least one of the two bottom products)能够用作吸收装置中的吸收剂。
允许氯化氢可测量地吸收到吸收液中的任何装置均可视为吸收装置。当在含有氯化氢的气体与底部产物中的一种之间建立甚至只是轻微的密切接触时，这是经常发生的情况。例如，猝灭器(quencher)也可用作吸收装置。优选的吸收装置具有在气体和液体之间引起紧密传质接触的内部固定物和/或填料。
吸收装置可以是其中焙烧气体和吸收剂逆流流动或焙烧气体和吸收剂并流流动的吸收装置。
因此，本发明的另一方面涉及盐酸用于从热分解过程中形成的含有氯化氢的气体中吸收氯化氢的用途。用于吸收的盐酸优选含有至少21wt.％、特别是至少22wt.％的氯化氢。该数字与吸收前存在的盐酸有关。热分解包括例如金属氯化物的热分解(例如在水的存在下)，优选金属氯化物水合物的热分解，特别是六水合氯化铝的热分解。因此，根据相关化学计量，将氯离子完全转化为HCl所需的质子可以例如完全地或部分地源自某些金属氯化物水合物的水化膜中配位的水分子。吸收可以在气体和盐酸逆流流动或气体和盐酸并流流动的吸收装置中进行。
第二蒸馏装置优选与吸收装置流体传导连通，使得至少部分的第二底部产物可用作吸收装置中的吸收剂。例如，第二蒸馏装置可以经由吸收装置与第一蒸馏装置流体传导连通，使得第二底部产物能够作为吸收剂起作用并且富含氯化氢的吸收剂能够形成至少部分的可回收的水性流体。
可替代地，可以将吸收装置以如下方式整合到蒸馏装置(优选第二蒸馏装置)的底部循环中：使所述蒸馏装置的部分底部产物(优选第二底部产物)能够作为吸收剂起作用。
在特别优选的实施方式中，吸收装置与蒸馏装置(该蒸馏装置被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏)流体传导连通，使得可以从该吸收装置中排出贫氯化氢气体以进入此蒸馏装置中。吸收装置与此蒸馏装置的流体传导连通优选处于气体侧，使得在蒸馏装置中普遍存在的降低的压力允许气体从该吸收装置稳定地流入此蒸馏装置(例如通过阀门)。这转而引起含有氯化氢的气体(例如焙烧气体)随后流入吸收装置。这一特别优选的实施方式具有如下令人惊奇的优点：可以特别可靠地避免焙烧气体泄漏到环境中。产生和携带焙烧气体的氧化铝生产设备的任何设备部分都可以配置为在环境压力下运行。这是以利用环境压力下运行的蒸馏装置中普遍存在的负压的这种特别经济的方式完成的。
在根据本发明的优选装置中，第一蒸馏装置被配置为能够在其中进行高于环境压力的蒸馏，并且第二蒸馏装置被配置为能够在其中进行低于环境压力的蒸馏。
在根据本发明的另一个装置中，第二蒸馏装置被配置为能够在其中进行低于环境压力的蒸馏，并且第一蒸馏装置被配置为能够在其中进行低于环境压力的蒸馏。
本发明还涉及一种用于从包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体中回收氯化氢的方法，其中，
-在蒸发装置中由所述液体形成含有氯化氢的蒸汽和掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的液体浓缩物，
-在第一蒸馏装置中将含有氯化氢的蒸汽分离成第一顶部产物和第一底部产物，
-在第二蒸馏装置中将含有氯化氢的水性流体分离成第二顶部产物和第二底部产物，其中，
-在这两个蒸馏装置中的一个中进行高于环境压力的蒸馏，在这两个蒸馏装置中的另一个中进行低于环境压力的蒸馏，并且
-第一底部产物形成至少部分的含有氯化氢的水性流体。
通常，至少部分的第二底部产物返回到第一蒸馏装置。
优选地，该方法不是萃取蒸馏法。基于输出流，两个蒸馏装置的底部产物基本上不含添加剂(例如盐)，或含有显著较低浓度的盐。两种底部产物中除氯化氢和水之外的添加剂的比例优选为至多20wt.％，特别优选为至多6wt.％，非常特别优选为至多3wt.％。这具有下述效果：在高于环境压力下运行的蒸馏装置的HCl顶部产物几乎完全不含因添加剂而夹带的掺杂物，并且令人惊讶地发现，这是可以可靠地获得所需纯度的氧化铝的唯一原因。
在根据本发明的某些方法中，蒸馏装置(其中在高于环境压力下实施蒸馏)的顶部产物通过液滴分离装置。这使得该顶部产物中金属掺杂物的总含量降至10ppmw以下。
包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体通常具有至少0.5wt.％(例如至少1wt.％)的溶解金属和至少10wt.％(特别是至少15wt.％、优选至少20wt.％，例如至少25wt.％)的氯化氢含量。
包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体可含有0.1wt.％至12wt.％(特别是0.3wt.％至9wt.％，例如0.5wt.％至7wt.％)的铝；0.1wt.％至12wt.％(特别是0.3wt.％至9wt.％，例如0.5wt.％至7wt.％)的其它金属；以及10wt.％至37wt.％(特别是15wt.％至35wt.％，例如20wt.％至35wt.％)的氯化氢。在液体中，金属以离子形式存在，例如具有水化膜或具有配位的或以其它方式缔合的氯化物反离子。
铝和其它金属的质量分数在每种情况下都是指铝或金属盐以相关金属的最高稳定氧化态的氯化物形式存在(因此，铁被视为FeCl3)。其它金属的质量分数是指除铝以外的所有金属的质量分数之和。根据本发明方法的特别优选的实施方式，通过增加富铝水性溶液的氯化氢含量(例如通过引入含有HCl的气体并通过固液分离将析出的氯化铝分离出来)，以形成包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体。含有HCl的气体优选至少部分地由在高于环境压力下进行蒸馏的蒸馏装置的顶部产物形成。
本文描述的与根据本发明的装置相关的本发明的实施方式也适用于根据本发明的方法，反之亦然。
根据本发明的方法还优选用于从含有氯化氢的气体(例如含有氯化氢的焙烧气体)中回收氯化氢，其中，使含有氯化氢的气体在吸收装置中与吸收剂接触。例如，吸收剂可以然后至少部分地由两个底部馏分(bottom fraction)中的至少一个的至少部分形成。毫无疑问的是，此处的底部馏分与底部产物是同义的。
第一蒸馏装置优选在高于环境压力下运行，并且第二蒸馏装置优选在低于环境压力下运行。可替代地，第二蒸馏装置可在高于环境压力下运行，并且第一蒸馏装置可在低于环境压力下运行。本领域技术人员知晓可以如何配置特定蒸馏装置，以在超压或欠压下运行。
本发明还涉及一种用于构建根据本发明的用于从水性液体中回收氯化氢的装置的套件(例如组件)，所述水性液体包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物；所述套件包含：
-蒸发装置(30)，所述蒸发装置(30)具有
入口，
出口，以及
液体排出部分，
-第一蒸馏装置(10)，所述第一蒸馏装置(10)具有
入口，
上部出口，以及
下部出口，
-第二蒸馏装置(20)，所述第二蒸馏装置(20)具有
入口，
上部出口，以及
下部出口，
其中，这两个蒸馏装置中的一个被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，并且这两个蒸馏装置中的另一个被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏，并且如针对根据本发明的装置所描述的，所述套件(例如组件)被配置用于使蒸发装置和两个蒸馏装置互连。所述套件(例如组件)可以包含连接元件，例如用于建立从蒸发装置的出口到第一蒸馏装置的入口的流体传导连通的管线、和/或用于建立从第一蒸馏装置的下部出口到第二蒸馏装置的入口的流体传导连通的连接元件。
毫无疑问的是，套件(例如组件)也可以包含本文描述的吸收装置。吸收装置通常具有液体入口、液体出口、气体入口和气体出口。然后，如针对具有吸收装置的根据本发明的装置所描述的，将具有吸收装置的套件(例如组件)设计成与蒸发装置和两个蒸馏装置互连。套件(例如组件)还可以包含至少一个连接元件，通过该连接元件可以建立从蒸馏装置之一的至少一个下部出口到吸收装置的液体入口的流体传导连通。
本文描述的与根据本发明的装置相关的本发明的实施方式也适用于根据本发明的套件(例如根据本发明的组件)，反之亦然。
附图说明
通过以下附图对本发明进行说明，但不限于此。
图1、图2和图3示出了根据本发明的用于回收HCl的装置的不同实施方式。
图1示出了用于从水性液体31回收氯化氢的装置1，该水性液体31包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物(在这种情况下是溶解的铝和其它金属)。装置1具有蒸发装置30，用于从液体31形成含有氯化氢的蒸汽32和液体浓缩物33。未示出蒸发装置的细节，例如用于提供蒸发所需热量的加热装置、用于使含有夹带的金属的液滴返回的相分离器。装置1还具有用于将含有氯化氢的蒸汽32分离成第一顶部产物12和第一底部产物13的第一蒸馏装置10。装置1还具有用于将含有氯化氢的第二水性流体21分离成第二顶部产物22和第二底部产物23的第二蒸馏装置20。含有氯化氢的水性流体21由第一底部产物13形成，其中，排出第一底部产物13的支流19以消除蒸馏装置中金属掺杂物的积累。由第二底部产物23形成返回到第一蒸馏装置10的上部区域的流体11。图中所示的蒸馏装置10、20是塔。出于简单起见，未示出用于加热塔底部的加热装置和用于冷却塔顶部的冷却装置。在此处所示的实例中，第一蒸馏装置10被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏。第二蒸馏装置20被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏。泵18逆着压力梯度输送底部产物23。未指明相关柱的特定运行压力所需的密封件、壁厚和柱材料。也未示出抵抗盐酸或氯化氢气体作用的各种装置的内衬。也未示出罐和热交换器。
在图2和图3中，相同的附图标记具有与图1中相同的含义。图2和图3所示的根据本发明的用于回收氯化氢的装置1还具有吸收装置40。吸收装置用于将氯化氢从含有氯化氢的气体41(例如焙烧气体)中吸收到吸收剂42中，从而得到富氯化氢吸收剂43和贫氯化氢气体44。
在图2的装置1中，第二蒸馏装置20与吸收装置40以如下方式流体传导连通：使第二底部产物23在吸收装置40中用作吸收剂42。吸收装置40与第一蒸馏装置10流体传导连通，使得富氯化氢吸收剂43形成返回的流体11。未在吸收装置40中转变为贫氯化氢气体44的、部分的第二底部产物23因此形成部分的返回的水性流体11，其中，流体11还包括含有氯化氢的气体41的吸收部分。在吸收装置40中，与上升气体41逆流，自上而下地引导吸收剂42。
在图3的装置1中，以如下方式将吸收装置40整合到第二蒸馏装置20的底部循环中：使部分的第二底部产物23作为吸收剂42。贫氯化氢气体44在第二蒸馏装置20中被提取，如上文针对图1所述，所述第二蒸馏装置20被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏。
参考符号列表：
氯化氢回收装置 1
第一蒸馏装置 10
可返回的水性流体 11
第一顶部产物 12
第一底部产物 13
泵 18
支流 19
第二蒸馏装置 20
含有氯化氢的水性流体 21
第二顶部产物 22
第二底部产物 23
蒸发装置 30
包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体 31
含有氯化氢的蒸汽 32
液体浓缩物 33
吸收装置 40
含有氯化氢的气体 41
吸收剂 42
富氯化氢吸收剂 43
贫氯化氢气体 44
Claims (13)
1.一种用于从包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体（31）中回收氯化氢的装置（1），所述装置具有：
-蒸发装置（30），用于从所述水性液体（31）形成含有氯化氢的蒸汽（32）和掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的液体浓缩物（33）；
-第一蒸馏装置（10），用于将所述含有氯化氢的蒸汽（32）分离成第一顶部产物（12）和第一底部产物（13）；以及
-第二蒸馏装置（20），用于将含有氯化氢的水性流体（21）分离成第二顶部产物（22）和第二底部产物（23），其中，
-这两个蒸馏装置中的一个被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，这两个蒸馏装置中的另一个被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏，并且
-所述第一蒸馏装置（10）与所述第二蒸馏装置（20）流体传导连通，使得至少部分的所述第一底部产物（13）能够形成至少部分的所述含有氯化氢的水性流体（21），
所述蒸发装置（30）具有用于排出所述液体浓缩物（33）的液体排出部分，以便使所述液体浓缩物不被供给到所述蒸馏装置中的一个。
2.根据权利要求1所述的装置（1），所述装置具有：
-所述第一蒸馏装置（10），用于将可返回所述第一蒸馏装置（10）的流体和所述含有氯化氢的蒸汽（32）分离成所述第一顶部产物（12）和所述第一底部产物（13），其中，
-所述第二蒸馏装置（20），所述第二蒸馏装置（20）与所述第一蒸馏装置（10）以如下方式流体传导连通：使至少部分的所述第二底部产物（23）能够形成至少部分的可返回的水性流体（11）。
3.根据权利要求1或2所述的装置（1），所述装置用于从包含盐酸并掺杂有所述低挥发性或无挥发性化合物的所述水性液体（31）中回收氯化氢，并用于从含有氯化氢的气体（41）中回收氯化氢，所述装置具有：
-吸收装置（40），用于从所述含有氯化氢的气体（41）中将氯化氢气体吸收到吸收剂（42）中，以获得富氯化氢吸收剂（43）和贫氯化氢气体（44）。
4.根据权利要求3所述的装置（1），其中，所述蒸馏装置（10、20）中的至少一个与所述吸收装置（40）流体传导连通，使得所述两个底部产物（13、23）中的至少一个的至少部分能够用作所述吸收装置（40）中的所述吸收剂（42）。
5.根据权利要求4所述的装置（1），其中，所述第二蒸馏装置（20）与所述吸收装置（40）流体传导连通，使得至少部分的所述第二底部产物（23）能够用作所述吸收装置（40）中的所述吸收剂（42）。
6.根据权利要求3所述的装置（1），其中，所述第二蒸馏装置（20）经由所述吸收装置（40）与所述第一蒸馏装置（10）流体传导连通，使得所述第二底部产物（23）能够作为所述吸收剂（42）起作用，并且所述富氯化氢吸收剂（43）能够形成至少部分的所述可返回的水性流体（11）。
7.如权利要求5所述的装置（1），其中，将所述吸收装置（40）整合到所述第二蒸馏装置（20）的底部循环中，使得部分的所述第二底部产物（23）能够作为所述吸收剂（42）起作用。
8.根据权利要求3所述的装置（1），其中，所述吸收装置（40）与所述蒸馏装置（10、20）流体传导连通，所述蒸馏装置（10、20）被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏，使得所述贫氯化氢气体（44）可以从所述吸收装置（40）排出到所述蒸馏装置（10、20）中。
9.根据权利要求1所述的装置（1），其中，所述第一蒸馏装置（10）被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，并且所述第二蒸馏装置（20）被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏。
10.根据权利要求1所述的装置（1），其中，所述第二蒸馏装置（20）被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，并且所述第一蒸馏装置（10）被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏。
11.一种用于从包含盐酸并掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的水性液体（31）中回收氯化氢的方法，其中，
-在蒸发装置（30）中由所述水性液体（31）形成含有氯化氢的蒸汽（32）和掺杂有低挥发性或无挥发性化合物的液体浓缩物（33）；
-在第一蒸馏装置（10）中将所述含有氯化氢的蒸汽（32）分离成第一顶部产物（12）和第一底部产物（13）；
-在第二蒸馏装置（20）中将含有氯化氢的水性流体（21）分离成第二顶部产物（22）和第二底部产物（23），其中，
-在这两个蒸馏装置中的一个中进行高于环境压力的蒸馏，并在这两个蒸馏装置中的另一个中进行低于环境压力的蒸馏，并且所述第一底部产物（13）形成至少部分的所述含有氯化氢的水性流体（21），
所述蒸发装置（30）具有用于排出所述液体浓缩物（33）的液体排出部分，以便使所述液体浓缩物不被供给到所述蒸馏装置中的一个。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法用于从包含盐酸并掺杂有所述低挥发性或无挥发性化合物的所述水性液体（31）中回收氯化氢，并用于从含有氯化氢的气体（41）中回收氯化氢，其中，所述含有氯化氢的气体（41）在吸收装置（40）中与吸收剂（42）接触。
13.一种用于构建根据权利要求1-10中至少一项所述的装置的套件，所述套件包含：
-蒸发装置（30），所述蒸发装置（30）具有
入口，
出口，以及
液体排出部分，
-第一蒸馏装置（10），所述第一蒸馏装置（10）具有
入口，
上部出口，以及
下部出口，
-第二蒸馏装置（20），所述第二蒸馏装置（20）具有
入口，
上部出口，以及
下部出口，
其中，这两个蒸馏装置中的一个被配置为能够在其中实施高于环境压力的蒸馏，并且这两个蒸馏装置中的另一个被配置为能够在其中实施低于环境压力的蒸馏，
并且所述套件被设计成使所述蒸发装置和所述两个蒸馏装置互连以形成根据权利要求1-10中至少一项所述的装置。
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