DE1171878B - Verfahren zum Reinigen waessriger Salzsaeure - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: COIb

Deutsche Kl.: 12 i-7/08

Nummer: 1 171 878

Aktenzeichen: F 34398 IV a /12 i

Anmeldetag: 11. Juli 1961

Auslegetag: 11. Juni 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von wäßriger Salzsäure durch Entfernen von darin gelösten oder suspendierten flüchtigen Stoffen, wie z. B. elementarem Chlor oder organischen, insbesondere chlorierten organischen Verbindungen, wie sie beispielsweise in Salzsäure, die aus organischen Chlorierungsprozessen stammt, enthalten sind.

Es ist bereits bekannt, solche Verunreinigungen durch Absorbentien, z. B. durch Aktivkohlefilter, zu entfernen. Die Anlagen zur Durchführung dieser bekannten Arbeitsweisen sind jedoch apparativ aufwendig, zumal stets zwei abwechselnd arbeitende Filteranlagen erstellt werden müssen, außerdem ist die Regenerierung der Filter kostspielig.

Weiterhin ist es bekannt, die Verunreinigungen durch Ausblasen der Salzsäure mit Luft zu entfernen. Hierbei werden jedoch aus der Salzsäure zwangläufig erhebliche Mengen Chlorwasserstoffgas mit ausgeblasen, die mit den ausgetriebenen Verunreinigungen vermischt und mit großen Luftmengen verdünnt anfallen und deren Wiederaufarbeitung schwierig ist. Auch ist in vielen Fällen, abhängig von der Art der Verunreinigungen, der Reinigungseffekt unbefriedigend.

Es wird nun ein Verfahren zum Reinigen wäßriger, gelöste oder suspendierte flüchtige Verunreinigungen enthaltender Salzsäure vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die verunreinigte Salzsäure in verteiltem Zustand mit Wasserdampf in Berührung bringt, die hierbei verdampfenden Verunreinigungen zusammen mit gleichzeitig aus der Salzsäure entweichenden Chlorwasserstoffdämpfen einem in verteiltem Zustand befindlichen Heißwasserstrom entgegenführt, der hierbei teilweise verdampft und so die verdampften Verunreinigungen abführt, während die Chlorwasserstoffdämpfe von dem Wasser absorbiert werden und die so erhaltene wäßrige Salzsäure mit der zu reinigenden Salzsäure vereinigt wird. Die zu behandelnde Salzsäure besitzt entweder von vornherein schon höhere Temperatur, oder sie wird, sofern sie kalt angeliefert wird, erhitzt, und zwar zweckmäßig bis zur Siedetemperatur. Es wird auch schon ein Reinigungseffekt erzielt, wenn die Salzsäure kalt aufgegeben wird; jedoch ist der Reinigungseffekt, insbesondere bei hochsiedenden Verunreinigungen, um so geringer, je kälter die Säure aufgegeben wird. Die im Einzelfall zweckmäßige Temperatur richtet sich im wesentlichen nach der Art der Verunreinigungen und kann jeweils ohne weiteres festgestellt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf einer Verdampfung der Verunreinigungen, wobei Verfahren zum Reinigen wäßriger Salzsäure

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M.

Als Erfinder benannt:

Dr. Franz Brandmair, Rain/Lech,

Dr. Ernst Kolbe, Frankfurt/M.-Griesheim,

Dr. Werner Kunzer,

Ludwigshafen/Rhein-Friesenheim

gleichzeitig ein Teil des Chlorwasserstoffgases mit verdampft wird. Dieser Anteil wird jedoch im weiteren Verlauf des Verfahrens durch Wasserdampf ersetzt, so daß die auszutreibenden Verunreinigungen letztlich mit Wasserdampf so weit verdünnt sind, daß keine Kondensation oder nennenswerte Lösung der Verunreinigungen in der flüssigen Phase mehr erfolgen kann. Das zunächst mit den Dämpfen ausgetriebene Chlorwasserstoffgas wird dabei derart durch aliphatische Absorption zurückgewonnen, daß die gereinigte flüssige Salzsäure keine Konzentrationseinbuße erleidet oder allenfalls nur eine für die praktischen Verhältnisse erträgliche.

Gegenüber den bisher bekannten Verfahren zum Reinigen wäßriger Salzsäure ist es möglich, mit dem Verfahren gemäß der Erfindung eine praktisch beinahe verlustfreie kontinuierliche Reinigung der wäßrigen Salzsäure unter Aufwendung geringer Betriebsmittel zu erzielen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an Hand der Abbildung erläutert.

1 und 2 stellen Füllkörpersäulen dar, wobei die untere Füllkörpersäule 1 einen größeren Durchmesser aufweist als die darüber, angeordnete Säule 2. 3 ist ein als Verdampfer arbeitender Wärmetauscher, der als Fallfilmapparat ausgebildet und mit dem Sammelgefäß 4 sowie der Füllkprpersäule 1 zu einem einheitlichen Baukörper vereinigt ist. Es ist möglich, an Stelle des FallfUmapparates einen anderen Wärmetauschertyp zu benutzen und die Apparateteile auch in anderer Weise anzuordnen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird die verunreinigte Salzsäure zunächst, sofern sie kalt angeliefert wird, in

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einem nicht gezeigten Wärmetauscher bis zur Siedetemperatur erhitzt. Falls die gereinigte wäßrige Salzsäure zur Erzeugung reiner HCl-Gase durch Destillation bestimmt ist, kann als Heizmedium für die kalte verunreinigte Säure mit Vorteil die aus der Destillation abfließende heiße, ausgedampfte Säure verwendet werden.

Die heiße oder die in der vorstehend oder auch in anderer Weise aufgeheizte verunreinigte Säure wird durch die Einspeisung 5 auf die untere Füllkörpersäule 1 aufgegeben, die sie durchrieselt, während ihr im Gegenstrom die im Verdampfer 3 erzeugten Chlorwasserstoff- und Wasserdämpfe entgegenkommen, die die Verunreinigungen austreiben und mitnehmen, so daß im Sammelgefäß 4 eine gereinigte heiße Säure anfällt. Im Falle der beabsichtigten Erzeugung reiner HCl-Gase durch Destillation kann diese sogleich auf die hierfür vorgesehene Destillationskolonne aufgegeben werden.

Die mit den Verunreinigungen beladenen Chlorwasserstoff- und Wasserdämpfe, deren Gehalt an Chlorwasserstoff, insbesondere bei der Reinigung hochkonzentrierter Säuren, beträchtlich sein kann, treten nach Verlassen der Füllkörpersäule 1 in die Füllkörpersäule 2 ein, die durch die Einspeisung 6 am Kopf mit Wasser beschickt wird, das vorzugsweise Siedetemperatur besitzt. Es wird auch schon ein Reinigungseffekt erzielt, wenn das Wasser kalt aufgegeben wird; jedoch ist der Reinigungseffekt, insbesondere bei hochsiedenden Verunreinigungen, um so geringer, je kälter das Wasser aufgegeben wird. Die im Einzelfall zweckmäßige Temperatur richtet sich im wesentlichen nach der Art der Verunreinigungen und kann jeweils ohne weiteres festgestellt werden. In der Füllkörpersäule 2 werden die aus der Säule 1 entweichenden Chlorwasserstoffgase durch das Wasser absorbiert, wobei nach dem Prinzip der adiabatischen Salzsäureabsorption eine der Absorptionswärme äquivalente Wassermenge verdampft. Dieser Wasserdampf tritt an die Stelle des absorbierten Chlorwasserstoffgases als Träger für die Verunreinigungen, so daß am Kopf 7 der Füllkörpersäule 2 ein Gemisch von Wasserdampf mit den gasförmigen Verunreinigungen austritt, während der in die Füllkörpersäule 2 als Dampf eintretende Chlorwasserstoff in Form einer wäßrigen Salzsäure wieder in die Füllkörpersäule 1 zurückfließt und dort mit der frisch zugeführten Salzsäure vereinigt wird.

Die entweichenden, mit den Verunreinigungen beladenen Wasserdämpfe können gegebenenfalls kondensiert und das Kondensat zwecks Rückgewinnung der mitgeführten Fremdstoffe in ein Abscheidegefäß gebracht werden.

Die bei 6 eingespeiste Wassermenge wird vorteilhafterweise so bemessen, daß aus der Füllkörperkolonne 2 eine etwa 30- bis 32%ige Salzsäure abfließt. Bei geringeren Wassermengen treten Verluste an Chlorwasserstoff auf.

Zweckmäßig wird die Dimensionierung der Füllkörpersäule 2 und die Bemessung der dem Verdampfer 3 zugeführten Wärmemenge so vorgenommen, daß die für die Berieselung der Füllkörpersäule 2 erforderliche Wassermenge nicht wesentlich größer ist als die am Kopf 7 austretende Menge Wasserdampf; dabei ist darm die in das Sammelgefäß 4 gelangende gereinigte Säure gegenüber der bei 5 aufgegebenen Rohsäure nur ganz geringfügig verdünnt.

Man kann auch so verfahren, daß unter Weglassung des Verdampfers 3 die Austreibung der Verunreinigungen durch direktes Einblasen von Wasserdampf in die Füllkörpersäule 1 erfolgt. Die dabei auftretende stärkere Verdünnung der abfließenden Säure kann in manchen Fällen in Kauf genommen werden.

Die Teile der zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzten Apparatur, die korradierenden Beanspruchungen unterworfen sind, werden mit Vorteil unter Verwendung von Werkstoffen aus mit Kunstharz imprägniertem Graphit hergestellt.

Beispiel

Eine in einer Menge von 9700 kg/Std. anfallende, im Mittel 34%ige Salzsäure, die eine Temperatur von etwa 40° C hat, enthält als Verunreinigung etwa 5 kg/Std., also rund 0,05 %, eines Gemisches verschiedener chlorierter Propane und Propylene, enthaltend etwa 2-Chlorpropylen (Kp. 22,7° C), 3,3-Dichlorpropylen (Kp. 36,5° C), 2-Chlorpropan (Kp. 84,4° C) und 1,2,3-Trichlorpropan (Kp. 157° C). Die letztgenannte Verbindung, die wegen des hohen Siedepunktes ausschlaggebend für den Erfolg der

as Reinigungsbehandlung ist, ist in Mengen bis zu 0,6 kg anwesend. Das Volumen der Verunreinigungen in dampfförmigem Zustand beträgt etwa 1,3 Nm³.

Die verunreinigte Salzsäure wird zunächst durch Wärmeaustausch mit der aus der Reinigungsapparatür abfließenden, gereinigten Salzsäure von 40 auf etwa 65° C erwärmt. Die gereinigte, mit etwa 70° C siedend aus der Apparatur abfließende Säure kühlt sich hierbei auf etwa 45° C ab. Die so vorgewärmte verunreinigte Säure wird am oberen Ende der unteren Füllkörpersäule aufgegeben, die sie durchrieselt. Der unter dieser Füllkörpersäule angeordnete, als Verdampfer arbeitende Wärmeaustauscher wird im Mantelraum mit Sattdampf von 3 atü = 142° C beheizt, während die Saure durch die Rohre läuft.

Der Wärmeaustauscher ist so bemessen, daß auf die durchrieselnde Säure etwa 60 000 Kilokalorien pro Stunde übertragen werden. Am Kopf der oberen Füllkörpersäule werden 180 kg/Std. Wasser von Siedetemperatur eingespeist, und es entweichen etwa 50 kg/Std. Wasserdampf, die die Verunreinigungen austragen.

Die aus der unteren Füllkörpersäule abfließende gereinigte Säure hat einen Gehalt von im Mittel 33,55% HCl. Der Restgehalt an Verunreinigungen liegt niedriger als 0,0002 %. Wird die verunreinigte Salzsäure ohne vorherige Aufwärmung mit einer Temperatur von 40° C der unteren Füllkörpersäule aufgegeben, dann müssen im Wärmeaustauscher statt 60 000 Kilokalorien pro Stunde etwa 225 000 KiIokalorien pro Stunde übertragen werden. Die Menge der in der gereinigten Säure noch verbleibenden Verunreinigungen würde dann in diesem Falle noch etwa 0,001% betragen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen wäßriger, gelöste oder suspendierte flüchtige Verunreinigungen enthaltender Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man die heiße verunreinigte Salzsäure in verteiltem Zustand mit Wasserdampf in Berührung bringt und die dadurch verdampften Verunreinigungen zusammen mit gleichzeitig

aus der Salzsäure entweichenden Chlorwasserstoffdämpfen einem in verteiltem Zustand befindlichen Heißwasserstrom entgegenführt, der hierbei teilweise verdampft und so die verdampften Verunreinigungen abführt, während die Chlorwasserstoffdämpfe von dem Wasser absorbiert und die so erhaltene wäßrige Salzsäure mit der zu reinigenden Salzsäure vereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Salzsäure und der Heißwasserstrom in Füllkörpersäulen verteilt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf für die Austreibung der Verunreinigungen nur durch Verdampfung der verunreinigten Salzsäure mittels eines Verdampfers erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austreibung der Verunreinigungen durch direkte Zufuhr von Wasserdampf in die Füllkörpersäule (1) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißwasserstrom in seiner Menge so bemessen wird, daß der nichtverdampfte Teil des Heißwasserstromes nach Absorption der Chlorwasserstoffdämpfe als 30-bis 32°/oige Salzsäure der zu behandelnden Salzsäure zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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