Axít clohydric (HCl) và quy trình sản xuất
Axit clohydric (hay axít clohiđric, axít muriatic) là một axít vô cơ mạnh, do sự hòa tan của khí hiđrô clorua (HCl) trong nước. Ban đầu axit này được sản xuất từ axit sunfuric và muối ăn vào thời Phục Hưng, sau đó được các nhà hóa học Glauber, Priestley và Davy sử dụng trong các nghiên cứu khoa học của họ. Axit HCl được tìm thấy trong dịch vị, và cũng là một trong những yếu tố gây bệnh loét dạ dày khi hệ thống tự bảo vệ của dạ dày hoạt động không hiệu quả.
Axit clohydric đậm đặc nhất có nồng độ tối đa là 40%. Ở dạng đậm đặc axit này có thể tạo thành các sương mù axit, chúng đều có khả năng ăn mòn các mô con người, gây tổn thương cơ quan hô hấp, mắt, da và ruột. Ở dạng loãng, HCl cũng được sử dụng làm chất vệ sinh, lau chùi nhà cửa, sản xuất gelatin và các phụ gia thực phẩm, tẩy gỉ, và xử lý da. Axit clohydric dạng hỗn hợp đẳng phí (gần 20,2%) có thể được dùng như một tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng.
Axit HCl được sản xuất với quy mô lớn vào cách mạng công nghiệp thế kỷ 18, chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để xản xuất nhựa PVC, và các sản phẩm trung gian như MDI/TDI để tạo ra polyuretan. Có khoảng 20 triệu tấn axit clohydric được sản xuất hàng năm.
Dung dịch HCl được sản xuất bằng phương pháp đốt H2 trong Cl2 rồi hấp thụ khí HCl bằng nước vô khoáng.
Dây chuyền công nghệ
Thuyết minh quy trình
Dòng khí H2 và Cl2 sau điện giải được đưa vào buồng đốt của tháp axít. H2 cháy trong Cl2 tạo ra HCl:
Hỗn hợp (HCl và H2 dư) sẽ được hấp thu bằng nước vô khoáng.
Phần khí HCl chưa hấp thu sẽ được đưa vào buồng hấp thu khí thừa.
Dung dịch HCl thành phẩm được chứa ở D604A.
Ngoài ra còn có ejector dùng hơi cao áp tạo chân không cho toàn tháp, nhờ đó dòng khí chuyển động từ dưới lên trên.
Thiết bị chính
Buồng đốt:
Chức năng: Tạo không gian cho quá trình đốt cháy H2 trong Cl2
Cấu tạo: Là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ áo dùng nước giải nhiệt, vỏ ngoài làm bằng thép không gỉ, thân trong bằng than chịu nhiệt, chịu axít, phía dưới là bec đốt bằng thạch anh, Cl2 đi bên trong, H2 đi bên ngoài.
Hoạt động:
Trước khi khởi động phải thông khí N2 đuổi hết H2 trong buồng đốt để đảm bảo an toàn cháy nổ.
Khi khởi động H2 được mồi rồi đưa vào tháp, sau đó dòng Cl2 đi vào tham gia phản ứng cháy với H2 tạo sản phẩm khí HCl.
Buồng hấp thu chính:
Chức năng: Hấp thu khí HCl bằng nước vô khoáng tạo dung dịch HCl.
Cấu tạo: Thành thiết bị là thép không gỉ, bên trong chứa những lớp than xếp chồnh lên nhau, trong các khối than này có những đường ống nhỏ theo chiều dọc và các khe nước làm nguội.
Hoạt động: Khí HCl từ buồng đốt lên sẽ vào các ống than thực hiện quá trình hấp thu màng, dòng nước hấp thu đi từ trên xuống, dung dich HCl (31,5 – 32,5%) theo đường lấy sản phẩm ra ngoài.
Buồng hấp thu khí thừa:
Chức năng: Hấp thu khí HCl sau hấp thu chính còn sót lại.
Cấu tạo: Là thiết bị dạng mâm chóp, có 6 mâm và 6 ống chảy chuyền.
Hoạt động: Quá trình xảy ra tương tự. Dòng HCl đi ra được về buồng hấp thu chính.
Đĩa an toàn:
Chức năng: Kiểm soát an toàn khi tháp làm việc.
Cấu tạo: Đĩa làm bằng graphit, có đầu dò đặt tiếp xúc ở phía trên.
Hoạt động: Áp lực khí tác dụng lên đĩa được đầu dò báo tín hiệu về bảng điều khiển, khi áp suất chân không trên đỉnh lớn hơn -100mmH2O đĩa an toàn sẽ nổ để xả áp.
Thiết bị Ejector
Có chức năng tạo áp chân không cho toàn tháp để dòng khí HCl đi từ dưới lên. Sử dụng hơi cao áp 2,5 – 4kg/cm2
Các thông số kĩ thuật
Áp suất khí Cl2 vào tháp: 80 – 350mmH2O
Áp suất khí H2 vào tháp: 70 – 150 mmH2O
Nhiệt độ nước giải nhiệt vào tháp 33 – 35oC
Một số sự cố thường gặp
Máy tự động ngưng khi: PCl2 < 20mmH2O, PH2 < 20mmH2O, ngọn lửa không cháy, đĩa an toàn bị thủng…
Khắc phục: Giảm Cl2 từ điện phân, ngưng máy.
