PT95368A - Processo para a obtencao de acido cloridrico puro a partir de gases de combustao contendo hc1 - Google Patents

Description

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Em muitas reacções de cloração aparecem resíduos que têrn de ser queimados como, por exemplo, no caso da produção de cloreto de vinilo ou de hidrocarbonetos clorados. Nestes resl..... duos a percentagem de cloro é, por vezes, superior a 50% do peso. Alérn disso, os resíduos contêm frequentemente apenas pouco ou nenhum hidrogénio, o que faz com que a formação de água na combustão fique limitada a urn mínimo,, No presente invento torna-se possível, através de uma adequada condução do processo, obter na combustão l-ICl gasoso.. A patente DE--0S 22 82 875, por exemplo, descreve um processo deste tipo, no qual se forma ácido clorídrico concentrado que é separado por desabsorção ern HC1 gasoso e em ácido clorídrico azeotrppico. 0 processo descrito para a obtenção de l-ICl gasoso só é, no entanto, aplicável quando o material que se pretende queimar contêm muito cloro e pouco hidrogénio. Além disso, Trata-se ern geral de instalações menores que apenas têm de processar uma quantidade limitada de resíduos.. Estas instalações são, no que se refere a custos de investimento e numero de pessoal empregado, muito menos rentáveis; do que as grandes insta 1 ações..

Isla prática e no que se refere â combustão de detritos especiais trata-se, em regra, de grandes instalações em que são tratados em quantidades variáveis residuos de diversas composições, quer contendo, quer isentos de cloro., Por esse motivo, o gás de combustão contém quantidades variáveis de l-ICL e de HpG.. Alérn disso, também estão presentes com frequência outros compostos, por exemplo, SOp, .compostos de mercúrio, de cádmio e de arsénio e, por vezes, tarnbérn os halogéneos cloro, bromo e iodo. A purificação dos gases de combustão começa, regra geral, com a eliminação do pó por meio de filros, em particular de filtras eléctricos. Para se separar por lavagem o l-ICl e o SOp do gás de 7

dois passos, tal "Chernie AnlLagen combustão, utiliza-se geralmente um processo em corno é descrita, par exemplo, por G.. Klinke em und Vertahren" ((Instalações químicas e processos?), 1978, n9 8, pág.. 94-88.. Neste caso, α gãs de combustão é lavado com agua no primeiro passo, o que praticamente quase elimina o cloreto de hidrogénio quando se divide este primeiro passo em lavagem principal e lavagem posterior (ambas com água). 0 ácido clorídrico que assim se forma tem, ern geral, urn teor relativamente reduzido ern l-ICl, que pode atingir cerca de 3 g de HCl/kg de ácido clorídrico até rnais de 100 g/kg. A concentração do ácido clorídrico azeotrópico (202 g de HCl/kg) não ê, no entanto, atingida em tais instalações de combustão de resíduos. No segundo passo da instalação de purificação do gás de combustão o SO^ é então lavado com uma solução de soda cáustica. 0 ácido clorídrico obtido no primeiro passo não é utilizável sob a forma em que é obtido. Por urn lado contém impurezas derivadas da lavagem do gás de combustão corn água e, por outro, a concentração relativamente reduzida de ácido clori..... drico irnpede um aproveitarnento sígn íficativo. A tarefa do presente invento consiste, por isso, ern preparar a partir do ácido clorídrico diluído e impuro, tal corno o que é obtido no primeiro passo da lavagern do gás de combustão, urn ácido clorídrico azeotrópico ou quase azeotrópico o mais puro possível e tecnicamente aproveitável. Os gases de combustão podem derivar da combustão de diversos materiais.. Ern instalações de combustão de lixo caseiro formam-se, por exemplo, gases de combustão contendo l-ICl. A quantidade de HCL que tern de ser extraída por lavagem do gás de combustão está na proporção do •teor de cloro do lixo» Gere:a de 0, 7% do cloro no entulho dão Λ. 4

cerca de 5 kg de l-ICI/tonelada de lixo. Aquando da combustão de lixo especial de composição variada, por exemplo, o que provêm de diversos processos de produção de uma grande fábrica quirnica, o gás de combustão contém quantidades variáveis de l-ICI as quais, por tonelada de entulho podem atingir dez vezes o valor previsto numa combustão de lixo caseiro» Em média, o teor em cloro dos detritos que irão ser processados numa destas instalações de combustão de resíduos atinge, com frequência, cerca cie 5%.. Para estes casos com um teor ern HC1 variável mas, de urn modo geral, relatÍvamente elevado, é necessário urn processo que permita uma obtenção certa do produto ácido clorídrico, mesmo em condições difíceis. De um modo geral, as águas de lavagem do primeiro passo de uma lavagem de gás de combustão têm teares de HC1 de cerca de 1.....15% em peso, de preferência de 3-1.0% em peso,. As aguas de lavagem contêm como impurezas tudo quanto resultou sob a forma gasosa no decorrer da combustão e que se dissolve na água ácida (através do l-ICI) de lavagem, bem corno partículas de resíduos da poeira dos filtros, na medida ern que esta não ficou retida nos electrofiltros» 0 rnesrno é válido para os resíduos de aerossóis que se dissolvem na água ácida de lavagem,. Numa destas águas ácidas de lavagern podern, por exemplo, estar presentes:: compostos de arsênio e de metais pesados, por exemplo, de zinco, cádmio e chumbo e, ern particular, sobretudo cloretos de mercúrio ou também mercúrio metálica e, além disso, compostos de bromo e iodo, bern como sulfatos ou sulfitos.

Surpreendentemente é possível obter destas águas de lavagem impuras um ácido clorídrico azeotrópico ou quase azeotro— pico muito puro»

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Constitui o objecto do presente) invento apresentar um processo para a obtenção de ácido clorídrico puro corn um teor de cerca de 18 a 20% a partir de ácido clorídrico impuro corn um teor de 1 a 17%, obtido por lavagem ou por arrefecimento brusco de gás de combustão contendo MCI, caracterizado por, num primeiro passo, o ácido clorídrico impuro ser convertida em ácida clorídrico com urn teor de cerca de 18 - 20% por meio de destilação a partir da água e por, num segundo passo, ele ser destilado a partir das impurezas que permanecem no pântano,.

Mo primeiro passo a água de lavagem dos gases de combustão é concentrada por evaporação o tempo suficiente para a concentração de l-ICl na solução evaporada corresponder a urn ácido clorídrico azeotrõpico ou quase azeotrõpico, isto é, conter cerca de 18 a 20% ern peso,. De preferência, evapora-se a água suficiente para se obter um ácido clorídrico azeotrõpico. Quando se encontram presentes grandes quantidades de arsénio ou de brometos ou de iodetos na água de lavagem, é frequente recarnendar-se a adição de um produto de oxidação a água, nomeadamente antes ou durante a concentração por evaporação. A quantidade do produto de oxidação eventualmente adicionado regula-se pelo teor ern compostos de arsénio, brometos e iodetos na água de lavagem, muito embora urn excesso do rnesrno não prejudique. Corno produto de oxidação pode utilizar-se, por exemplo, cloro (introdução de gás de cloro), hipoclorito ou peroxido de hidrogénio. Mo decorrer da evaporação o bromo e o iodo passam ã fase gasosa e assim, finalmente, para o condensado a partir do qual podem eventualmente ser outra vez obtidos. 0 produto de oxidação eventualmente adicionado tem tarnbérn como tarefa a de converter os compostos de arsénio presentes do grau de valência três para o de valência cinco, evitando deste modo a remoção por destilação do As-ClNo ϊ

decorrer da combustão de resíduos contendo pouco arsénio pode, no entanto, prescindir-se da adição de produtos de oxidação.. Grande parte do brorno e do iodo não passam, então, para o vapor de? agua e permanecem no pântano de destilação:) no segundo passa que se segue..

Isio segundo passo o ácido clorídrico obtido no primeiro passo é superdestilado, bastando nesse caso que um pântano fique com um volume de apenas 1 5%, com frequência de apenas 1-2%, do volume inicial de agua de lavagem, 0 produto de destilação assim obtido· tem uma concentração de HC1 de cerca de 18 a 20% em peso e é muito puro. Surpreendentemente as impurezas apenas se encontram numa concentração de tal modo baixa que faz com que, nestas circunstâncias, o ácido esteja conforme às exigências da farmacopeia Alemã, 9§, edição, 0 pântano de destilação que contém praticamente o conjunto de impurezas (excepto o bromo e o iodo, caso seja adicionado urn produto de oxidação) e ern particular os metais pesados, pode deste modo ser tratado. Uma vantagem particular do processo de acordo com o invento consiste em se formar apenas um volume muito reduzido de material pantanoso. Tal corno atrás se indicou, estos é muita© vezes inferior a 2% do volume inicial de agua de lavagem, por exemplo, cerca de 1,5%, quando a água que se pretende processar têm urn teor em HC1 dos 5%, 0 pântano de destilação pode ser levados para urn valosr de pH de 9 a 10 com cal ou com soda cáustica, a firn dos se verificar uma precipitação:) dos hidróxido; os hidróxidos de metais pesados podern ser separados por filtração,. Pode também ser significativa urna precipitação dos metais pesados corn 1, 3, 5~-triazin-2, 4, 8-tritio'l (TMT) quando se pretende, nomeadamente, que urna parte dos metais pesados sos ·% ligue constituindo urn complexo,. Contudo, é também possível concentrar por evaporação o material pantanoso neutralizado o qual tem já um volume relativamente reduzido. Em ambos os casos, os resíduos sólidos são conduzidos quer para um depósito de detritos, quer para uma instalação de recuperação de metais.

Também se pode eliminar do material pantanoso não neutralizado o mercúrio que? se encontra sob a forma de complexo de cloro por meio de um perrnutador de icies fortemente básico» Este perrnutador, que não é susceptivel de regeneração, deposita--se após a carga com mercúrio.. 0 material pantanoso que a partir de então se encontra isento de mercúrio pode também ser depositado» ΐ ΐ

EííiieMJL

Numa instalação para a combustão de resíduos de di.versas instalações produtivas de urna fabrica química formou.....se gás de combustão o qual, apôs filtração numa primeira etapa de lavagem foi lavado com água.. A água de lavagem ácida que seguidamente se pretendeu processar (ver a composição no Quadro 1) continha cerca de 5% ern peso de HGIL 7 kg desta água de lavagem foram vertidos num balão de 10 1 susceptivel de ser aquecido sobre o qual se encontrava colocada uma coluna de enchimento (35 x 3,5 cm) provida de aneis de Raschig., Q conteúdo do balão foi aquecido para 100 - 108°0, o que fez com que a água se separasse por destilação, A velocidade de destilação foi de 750 g/h.. Apõs a separação por destilação de 5081 g de um produto destilado praticamente isento de ácido clorídrico, restaram no balao 1933 g de ácido clorídrico bruto,, Numa segunda destilação o ácido clorídrico bruto foi destilado a partir de um balão de 2 1 através da já descrita coluna de enchimento (280 g/h). Passaram 1838 g de ácido clorídrico puro, ficando 95 g de material pantanoso (ver composição no Quadro 1).

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Quadro 1 tmipan entes Agua de lavagem Produto Produto Resíduo do gás de corn..... destilado destilado rnat, pan..... bus; tão do 19passo do 29passo tanoso) do 22 passo HC1 5%/peso 0 19, 1%/ peso 16, 6%/peso Impurezas (mg/kg):: Flúor 9 2, 5 16 120 Bromo 500 100 2 32000 Iodo <10 0 <100 Sulfato(SQ ή") 590 <1 não deterrn.. Arsénio 8 <0, 005 16 300 Cãdrnio 0, 03 <0, 005 <10 Cromo 0, 5 <0, 005 30 Cobre 0, 7 <0, 005 30 Ferro 14., 5 o o 900 Mercúrio 0, 02 0, 003 0, 003 0, 87 Níquel J;.., tí <0, 005 60 Chumbo 0, 8 <0, 01 45 Zin co 24 0, 03 1400

Exemplo......2

Verteram.....se num balão de 4 litros susceptível de ser aquecido e sobre o qual. estava colocada urna coluna de enchimento 4 4

x 3,5 cm) provida de aneis de Raschig, 2 kg da agua de lavagem descrita no Exemplo 1, obtida da lavagem de gés de combustão,, 0 conteúdo do balão foi aquecido para 100 - 108° C„ Atingida a temperatura de ebulição, foi continuamente adicionada, durante todo o periodo de destilação, uma solução de hipoolorito de sódio (com 20 g de cloro activo/l). Mo espaço de 200 rnin.. foram separados por destilação 1448 g do primeiro produto destilado que continha praticamente todo o bromo. 0 consumo de hipoolorito de sódio (calculado como cloro activo) foi de 740 g„

No balão ficaram 580 g de ácido cloridrico bruto. Numa segunda destilação o ácido cloridrico bruto foi destilado num balão de 1 1 através da já descrita coluna de enchimento (240 g/h). Passaram 548 g de ácido cloridrico puro e ficaram no material pantanoso 34 g„ 0 Quadro 2 mostra a composição do destilado e do material pantanoso. ψ

Quadro 2 Componentes Agua de lavagem do gás de? com..... bustáo Produto destilado do ISpasso Produto destilado do 22passo Resíduo mat, pantanoso) de. 29 passo H Cl 5, 3%/peso 18, 3%/peso 15%/peso Impurezas (mg/kg):: Fluor 9 2., 4 17 120 Bromo 500 590 <2 <200 Iodo <10 0 0 <100 Arsénio 8 <0., 005 1, 6 Cádmio 0., 03 <0, 005 Cromo 0, 5 <0, 005 Cobre 0, 7 <0, 005 Ferro :1..4., 6 0, 04 Mercúrio 0, 02 0., 003 0, 003 0, 9 Niquel 1, 8 <0, 005 Chumbo 0., 8 <0, 01 Zin ca 24 0, 03

Claims (1)

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   s: ςί.ύ> REIVINDICAÇÕES 1§ - Processo para a obtenção de ácido clorídrico puro, com urn teor de cerca de 18 - 20%, a partir de ácido clorídrico impuro, com um teor de cerca de 1 - 17%, através da lavagem ou arrefecimento brusco de gases de combustão contendo HC1, caracte-rizado por, num primeiro passo, o ácido clorídrico impuro ser convertido em ácido clorídrico com um teor de cerca de 18 ~ 20% por meio de destilação a partir cia água e por, num segundo passo, ser destilado a partir das impurezas que permanecem no pântano.. 2ã - Processo de acordo com a Reivindicação 1, caracte-rizado por antes- ou depois do primeiro passo se adicionar urn agente de oxidação. 3ã -- processo de acordo com a Reivindicação 2, caracte-rizado por o agente de oxidação ser cloro ou hipoclorito.. Lisboa, 20 de Setembro de 1990

   J. PEREIRA DA CRUZ Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 10-A 3* 1200 useoA