KR20060071274A - 35 % 염산의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 35 % 염산의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아릴클로라이드의 합성 반응에서 발생되는 99.99 %의 염화수소를 동 반응 또는 에피클로로히드린 합성 반응에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 고온 소각하여 얻은 24 %의 염산으로 흡수하여 35 % 염산을 제조함으로써 산업적으로 유용한 용도를 가진 35 % 염산의 제조 공정을 혁신적으로 단축하고 흡수 공정 및 스트립핑 공정에서 발생되던 운전 부하와 운전 정지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시설 유지 및 보수비용과 에너지 비용을 현저히 절감할 수 있도록 개선된, 35 % 염산의 제조방법에 관한 것이다.

아릴클로라이드, 에피클로로히드린, 하이드로카본계 불순물, 35 % 염산

Description

35 % 염산의 제조방법{Method of preparing 35 percent hydrochloric acid}

도 1은 아릴클로라이드 합성 공정에서 생성되는 합성가스에서 99.99 % 염화수소를 분리하고 이를 순수로 흡수하여 35 % 염산을 생산하는 종래 기술에 대한 공정도.

도 2a는 아릴클로라이드 또는 에피클로로히드린의 합성 공정에서 발생되는 하이드로카본계 불순물에서 35 % 염산을 얻는 종래의 기술에 대한 블록도.

도 2b는 24 % 염산을 스트립핑하여 35 % 염산을 제조하는 공정에 관한 종래의 기술에 대한 공정도.

도 3은 99.99 % 염화수소를 24 %의 염산으로 흡수하여 35 % 염산을 제조하는 본 발명의 제조방법을 나타낸 공정도.

본 발명은 35 % 염산의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아릴클로라이드의 합성 반응에서 발생되는 99.99 %의 염화수소를 동 반응 또는 에피클로 로히드린 합성 반응에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 고온 소각하여 얻은 24 %의 염산으로 흡수하여 35 % 염산을 제조함으로써 산업적으로 유용한 용도를 가진 35 % 염산의 제조 공정을 혁신적으로 단축하고 흡수 공정 및 스트립핑 공정에서 발생되던 운전 부하와 운전 정지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시설 유지 및 보수비용과 에너지 비용을 현저히 절감할 수 있도록 개선된, 35 % 염산의 제조방법에 관한 것이다.

35 % 염산은 화학 공장에서 중화처리용 약품, 화학제품의 중간원료, 식첨용 첨가제, 폐수처리장 pH 조절 약품 등으로 널리 사용되는 제품이다. 35 % 염산을 단독으로 얻기 위한 공정도 있으나 다른 제품을 생산하면서 부산물을 이용하여 35 % 염산을 얻을 수 있는 방법에 대하여 그동안 여러 시도가 있어 왔다.

종래에는 아릴클로라이드 제조 공정에서 발생하는 99.99 % 염화수소를 순수로 흡수하여 35 % 염산을 제조하는 방법(도 1 참조)이 있었고, 아릴클로라이드 및 에피클로르히드린 제조 과정에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 고온 소각하여 얻은 24 %의 염산을 농축하여 35 % 염산을 제조하는 방법(도 2a 참조)이 있었는데, 특히 후자의 경우에는 소각 가스를 바로 35 % 염산으로 제조하는 것이 불가능한 것은 아니었으나 설비비 및 운전비가 많이 들어서 비경제적이어서 먼저 24 %의 염산을 제조하고 이를 스트립핑(stripping)하여 35 % 염산을 얻었다.

상기 스트립핑 공정은 도 2b에 나타내었다. 고온 소각 과정에서 얻어진 24 % 염산 용액은 펌프를 이용하여 주입된다. 24 % 염산 예열기에서 스트립퍼 하부에서 배출된 19 % 염산 용액과 접촉하여 100 ℃까지 승온된 후 스트립퍼에 투 입된다. 투입되면 스트립퍼 하부에 설치된 리보일러(Reboiler)에 의해 가열된다. 스트립퍼 상부에서 배출된 35 % 염화수소는 폴링 필름 방식의 응축기(Condenser)에서 순수에 의해 42 ℃ 로 응축되어 중력에 의하여 35 % 염산 드럼에 저장된다. 염산의 농도는 밀도(density)를 측정하여 35 %를 확인한다.

그런데 상기 종래의 기술들은 35 % 염산을 얻기 위한 공정이 복잡하고 흡수탑의 운전 부하로 에너지가 낭비되고 운전 정지가 자주 발생하였다. 또한, 24% 염산을 스트립핑하는 과정에서 144 ℃ 이상에서는 고온의 강산에 의한 컬럼 및 리보일러(Reboiler)의 부식이 발생하여 빈번한 운전 정지 및 보수가 필요하였고, 스트립핑 과정에서 연속적인 증기의 투입이 필요하여 시간당 4 ∼ 5 톤의 증기 생산을 위한 비용이 별도로 필요하다는 문제가 있어서 이를 개선할 필요가 있었다.

이에 본 발명자는 이러한 종래 문제점을 해결하기 위하여 연구, 노력한 결과, 아릴클로라이드 제조 공정에서 발생하는 99.99 % 염화수소를 흡수할 때 순수(pure water) 대신에 아릴클로라이드 합성 반응 또는 에피클로로히드린 합성 반응에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 고온 소각하여 얻은 24 %의 염산을 사용하면 35 % 염산의 제조 공정을 현저히 단축시킬 수 있고 흡수 공정 및 스트립핑 공정에서 발생되던 운전 부하와 운전 정지를 줄일 수 있으며 스트립핑 공정에서 사용하던 증기(steam)의 생산 비용을 절약할 수 있다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 아릴클로라이드의 합성 반응에서 발생되는 99.99 %의 염화수소를 동 반응 또는 에피클로로히드린 합성 반응에서 발생되는 하이드로카본계 불순물로부터 얻은 24 %의 염산으로 흡수하는 단계를 포함하는 35 % 염산의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 99.99 %의 염화수소를 24 %의 염산으로 흡수하는 단계를 포함하는 35 % 염산의 제조방법을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 아릴클로라이드의 합성 반응에서 발생되는 99.99 %의 염화수소를 동 반응 또는 에피클로로히드린 합성 반응에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 고온 소각하여 얻은 24 %의 염산으로 흡수하여 35 % 염산을 제조함으로써 산업적으로 유용한 용도를 가진 35 % 염산의 제조 공정을 혁신적으로 단축하고 흡수 공정 및 스트립핑 공정에서 발생되던 운전 부하와 운전 정지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시설 유지 및 보수비용과 에너지 비용을 현저히 절감할 수 있도록 개선된, 35 % 염산의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 99.99 % 염화수소와 24 %의 염산은 화학적 합성 등의 통상적인 방법으로 얻을 수도 있지만 다음 반응식 1의 아릴클로라이드의 합성 공정에서 발생되는 것을 사용할 수도 있다.

Cl₂ + C₃H₆ → C₃H₅OCl + HCl + 하이드로카본계 불순물

아릴클로라이드의 합성 공정은 염소와 프로필렌을 반응시켜 아릴클로라이드, 99.99 % 염화수소 및 하이드로카본계 불순물을 생성시키는 반응이다. 하이드로카본계 불순물은 염소를 함유한 화합물로서 모노클로로프로판(Monochloropropane), 모노클로로프로펜(Monochloropropene), 디클로로프로판(Dichloropropane), 디클로로프로펜(Dichloropropene), 프로필렌(Propylene) 등을 포함한다. 상기 하이드로카본계 불순물은 아릴클로라이드 제조 공정에서 뿐만 아니라 에피클로로히드린의 제조 공정에서도 얻을 수 있다.

아릴클로라이드 합성 공정이 진행되면 도 3의 합성 가스가 발생된다. 상기 합성 가스를 0.6 ∼ 0.9 kg/cm² G, -76 ∼ -70 ℃로 냉각하여 99.99 %의 염화수소를 증류탑의 상부로 배출 및 분리한다. 배출된 99.99 % 염화수소 중에서 일부의 염화수소는 본 발명에 따라 24 % 염산으로 흡수하여 35 % 염산을 제조하는 공정으로 투입되고 나머지는 종래와 마찬가지(도 1)로 패킹 흡수탑으로 투입시켜 순수(pure water)로 흡수하여 35 % 염산을 제조할 수 있다. 24 % 염산과 반응시키는 99.99 % 염화수소와 종래와 마찬가지로 패킹 흡수탑으로 투입되는 99.99 % 염화수소의 비율은 2 : 8 내지 3 : 7이 바람직하다.

아릴클로라이드 또는 에피클로로히드린의 합성 공정에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 처리하여 24 % 염산을 얻는 방법은 다음과 같다.

먼저 고온 소각 단계를 거치는데, 하이드로카본계 불순물을 액상 소각로 등 에서 공기와 함께 1400 ℃의 고온으로 소각하여 열분해한다. 고온 소각 과정은 반응식 2와 같다.

하이드로카본계 불순물 + 공기 → H₂ + Cl₂ + HCl + CO₂ + H₂ O + N₂

상기와 같이 고온 소각 과정을 거쳐 발생되는 고온의 소각 가스를 55 ∼ 58 ℃이고 350 ∼ 420 mmH₂O의 음압 조건의 패킹 흡수탑을 통과시켜 염화수소를 분리한다. 상기 염화수소를 순수를 이용하여 반복적으로 포집하여 24 % 염산을 제조한다. 흡수 공정을 거친 가스 중에 분리되지 않은 미량의 염산가스는 패킹 흡수탑을 이용하여 순수로 흡수하여 가스로 배출할 수 있다.

본 발명에서는 아릴클로라이드 합성 공정에서 얻은 99.99 % 염화수소를 상기 24 % 염산과 반응시켜 35 % 염산을 제조한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 염화수소 가스를 폴링 필름(Falling Film)를 형성할 수 있는 열교환기의 튜브 상부로 투입하고 24 % 염산을 염화수소 투입구 측에 동시에 분무하여 폴링 필름을 형성한 열교환기의 튜브 내에서 염화수소가 24 % 염산에 흡수되도록 한다.

상기와 같이 농도가 24 % 이상으로 높아진 염산은 하부의 탱크에 모이고 이것을 다시 열교환기의 상부로 순환을 하게 되며 상부 스프레이 중에 24 % 염산을 보충한다. 탱크에 모인 염산은 비중농도계를 이용하여 35 % 임을 확인한 후 저장 탱크로 이송된다.

종래에는 상기 24 % 염산을 스트립핑 컬럼에서 130 ℃로 가열 스트립핑 (stripping)하여 56 % 염산 증기상을 만들고 이를 순수로 흡수하여 35 % 염산을 제조하였는데, 본 발명에 따라 상기 스트립핑 공정이 불필요하게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

비교예의 경우에는 아릴클로라이드합성공정에서 프로필렌(93 톤/일)과 염소(167 톤/일)을 480 ∼ 485 ℃에서 반응하여 아릴클로라이드(135 톤/일) 및 99.99%의 염화수소(71 톤/일) 생산하였다. 이를 이용하여 35 % 염산을 203 톤/일 생산하고, 정제 불순물 33 톤/일을 소각로에서 고온 소각하고 스트립핑 공정을 이용하여 염산을 100 톤/일 제조하였다.

실시예의 경우에는 스트립핑 공정과 99.99 % 염화수소가스 통합 생산을 적용하여 프로필렌(93 톤/일)과 염소(167 톤/일)을 반응시켜 아릴클로라이드 135 톤/일 및 99.99 % 염화수소를 71 톤/일 생산한 후 30 %(20 톤/일)를 소각로 폴링 필름(Falling Film)의 열교환기 측으로 이송하여 소각로서 35 % 염산 160 톤/일을 생산하였다.

기존의 24 % 스트립핑을 이용한 염산 제조시에는 소각로에서 100 톤의 35 % 염산을 생산하기 위하여 스트립퍼을 운전하여 32,000 톤/년의 증기를 사용하였으나 99.99 % 염화수소를 24 % 염산에 흡수 운전 후에는 소각로에서 165 톤/일의 35 % 염산을 생산함과 동시에 스트립퍼(테프론계 + 카본스틸 재질)의 운전시 발생하는 문제점(Leak, 부식 등)이 완전히 제거되어 보수 및 운전비용을 절감할 수 있었고 소각로의 스트립핑 공정의 운전 정지로 32,000 톤/년의 증기를 절감할 수 있게 되었다.

상술한 바와 같이 본 발명의 35 % 염산의 제조방법은 아릴클로라이드의 합성 반응에서 발생되는 99.99 %의 염화수소를 동 반응 또는 에피클로로히드린 합성 반응에서 발생되는 하이드로카본계 불순물을 고온 소각하여 얻은 24 %의 염산으로 흡수하여 35 % 염산을 제조함으로써 산업적으로 유용한 용도를 가진 35 % 염산의 제조 공정을 혁신적으로 단축하고 흡수 공정 및 스트립핑 공정에서 발생되던 운전 부하와 운전 정지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시설 유지 및 보수비용과 에너지 비용을 현저히 절감할 수 있다.

Claims (4)

1. 99.99 %의 염화수소를 24 %의 염산으로 흡수하는 단계를 포함하는 35 % 염산의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 99.99 %의 염화수소는 아릴클로라이드의 합성 반응에서 발생된 것임을 특징으로 하는 35 % 염산의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 24 %의 염산은 염소를 포함하는 하이드로카본계 불순물을 소각하여 얻은 것임을 특징으로 하는 35 % 염산의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 염소를 포함하는 하이드로카본계 불순물은 아릴클로라이드 합성 반응 또는 에피클로로히드린 합성 반응의 부산물인 것을 특징으로 하는 35 % 염산의 제조방법.

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