JP3558101B2

JP3558101B2 - 無水塩酸の製造方法

Info

Publication number: JP3558101B2
Application number: JP28232995A
Authority: JP
Inventors: 忠雄小野田; 伸好高橋
Original assignee: 日鉄化工機株式会社
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2015-09-26
Also published as: JPH0986901A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、原料となる比較的希薄な塩酸水溶液から、蒸留により無水塩酸を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
塩化水素（ＨＣ１）あるいはこれを水に溶解した塩酸は、重要な基礎化学薬品であり、多くの産業分野で利用されている。これらは使用に際して、３５％塩酸として用いられる他、化学工業において原料として使用される必要上無水塩酸とされることも多い。
【０００３】
塩化水素の無水物である無水塩酸を製造する方法としては、液体塩素と水素を直接燃焼させて無水塩酸ガスを得、これを冷却脱湿する方法と、多くの化学プロセスの副産物として発生する粗塩酸や、塩化ビニル樹脂の製造工程から生ずる有機塩化物を含有する廃液を熱分解した際に得られる粗塩酸等を使用し、これから蒸留を繰り返して無水塩酸を得る方法が知られている。
【０００４】
塩酸は蒸留の工程で、その圧力において一定の濃度の共沸組成物を形成することが知られており、例えば大気圧下での共沸組成は塩酸濃度２０．３重量％である。このため、通常の蒸留法によって濃縮する場合には、出発原料の塩酸濃度に関係なく、共沸組成に相当する濃度の塩酸が生成するため、蒸留法による塩酸の濃縮は難しいとされており、種々の改良法が提案されている。例えば、各種の抽出剤を用いた抽出蒸留法や、特公昭５０−２１３１８号公報の減圧蒸留と加圧蒸留の組合せ、特開昭５５−６７５０４号公報の断熱吸収と蒸留の組合せ等である。
【０００５】
従来の蒸留を利用した無水塩酸の製造における基本的な方法を図面を用いて説明する。
図２は、通常の蒸留法によって粗塩酸等から無水塩酸を得るプロセスの模式図であり、塩化水素を含む原料ガス３を吸収塔１の下部に導入し、塔の上部から水４または希薄な塩酸を散布して塔内で気液接触を行なって塩化水素を吸収させ、吸収塔１の底部に溜る粗塩酸を管１１により蒸留塔２に給送する。
【０００６】
蒸留塔２では、蒸留された塔頂からの蒸気は、水冷コンデンサー６およびブラインコンデンサー７で分縮され乾燥状態となり、さらに圧縮機８で加圧された無水塩酸ガス２０となる。このときに分縮された液は管１５を通して蒸留塔に還流される。蒸留塔２の底部には、蒸留時の圧力に相当する共沸組成濃度の希塩酸が得られるので、これを管１２を介して吸収塔１の上部にリサイクルして塩化水素の吸収に利用し、全体としてこのサイクルを繰り返す方法である。前記の特公昭５０−２１３１８号公報の発明では、吸収塔１に代えて減圧蒸留塔を用い、塔底に共沸組成濃度の希塩酸を得、これを蒸留塔に送る方法である。
【０００７】
前述した従来の蒸留法では、生成する塩化水素のガスの圧力は大気圧から２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ程度である。このガスを化学工業等で反応に用いる場合には、４〜７ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇの圧力が必要であることが多く、実際には圧縮機で圧力を上げて使用されていた。ところが、塩酸のように腐食性の強いガス用の圧縮機は高価であり、その運転や保守にも手間がかかるため、蒸留を高圧で行なって反応に必要とされる圧力の塩化水素のガスを得ることが要望されていた。
【０００８】
しかしながら、蒸留時の温度・圧力を上げる場合には、高温における塩酸に対する耐食材料としてタンタル、炭素、黒鉛等が知られているものの、高温高圧下では耐塩酸材質に問題があるし、実験室的なレベルは別にして工業的な規模を対象にすると設備的にも困難があり、付属するリボイラー等の機器も対応が難しいため、これまで蒸留時の圧力は２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ程度で実施されていた。
【０００９】
【発明の目的】
この発明は、工業的なレベルの新たな無水塩酸の製造方法を提供するものである。これまでより高圧で塩酸の蒸留を行なうに際し、温度が高くならないように、従来に比べ蒸留条件を緩和し、設備への負荷をできるだけ少なくする方法としたものである。さらには、圧縮機を不要にするとともに、トータルとしての熱エネルギーが、これまでと遜色のないようにすることを意図した方法である。
【００１０】
【発明の構成・作用】
本発明は、２基の蒸留塔からなる蒸留設備を備え、（１）第一蒸留塔に原料となる操作圧力下で共沸組成以上の濃度の塩酸を供給して、大気圧から２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ以下の圧力にて蒸留し、塔底に共沸組成の希塩酸と、塔頂より高濃度の塩酸を得る工程、（２）第一蒸留塔で得られた高濃度の塩酸を第二蒸留塔に供給して、２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ超の加圧下に温度１６０℃以下で蒸留、分縮して、塔頂より無水塩酸を得ると共に、塔底より前記圧力に相当する共沸組成より若干高い濃度の塩酸を得る工程、（３）第二蒸留塔の塔底より得られた塩酸を第一蒸留塔に供給する工程から成ることを特徴とする無水塩酸の製造方法である。
【００１１】
上述の第一蒸留塔の塔頂より得られる塩酸の濃度は、３０〜４２重量％、好ましくは３２〜３６重量％である。第一蒸留塔の塔頂より得られる塩酸の濃度は、高い方が全体の効率が良くなるものの、４２重量％を越えると第一蒸留塔の圧力を上げなければならなくなり、設備的な負担が増大する。
【００１２】
第二蒸留塔の塔底より得られる塩酸の濃度としては、蒸留の際の圧力に相当する共沸組成より高く３５重量％以下の範囲であることが望ましい。第二蒸留塔の塔底より得られる塩酸の濃度を共沸組成とすると、塔底の温度が上昇し、設備の材質選定が実用上非常に困難であるため、本発明では塔底における塩酸の濃度をやや高くして温度を下げ、１６０℃以下で操業するようにして設備への負担を低減したものである。
【００１３】
本発明は、蒸留塔を２基使用し、第一蒸留塔にて原料として供給する操作圧力下で共沸組成以上の濃度の塩酸から、効率よく無水塩酸を製造できるようにするために、これまでの蒸留法の前段の処理のごとく塔底から共沸組成濃度の希塩酸を得て、これを蒸留するのではなく、塔頂よりできるだけ高濃度の塩酸を抽出するようにした。これと共に、第二蒸留塔の塔底より得られる塩酸の濃度としては、蒸留の際の圧力に相当する共沸組成より高い濃度で取り出すようにしたことに特徴がある。これは、第一蒸留塔を大気圧から２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ以下の範囲の圧力で運転し、より高い濃度の塩化水素濃度に到達させるものであり、第二蒸留塔の蒸留条件を高温・高圧のうちの温度条件を可能なかぎり緩和して、設備への負荷の軽減を図ったものである。
【００１４】
本発明の詳細な内容を図１に基づいて説明する。
本発明で用いる蒸留塔のうち、第一蒸留塔２１は大気圧から２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ以下の範囲の圧力で、第二蒸留塔２２では加圧蒸留を行なうものである。第一蒸留塔の圧力としては、大気圧下でよいが、大気圧から１．５ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ程度のわずかの加圧状態とすることでもよい。
【００１５】
第一蒸留塔の材質としては、フッ素樹脂ライニングを施した鋼製またはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製であってもよいが、第二蒸留塔は不浸透性黒鉛材料を用いて製作することが望ましい。
【００１６】
第一蒸留塔２１の上部に、図示していない吸収塔等で得られた、原料となる操作圧力下で共沸組成以上の濃度の塩酸２３（原料塩酸）を導入し、リボイラー
２５からスチームや電気加熱により熱エネルギーを供給して蒸留を行なう。第一蒸留塔で塔頂よりできるだけ高濃度の塩酸を抽出するため、原料塩酸２３は操作圧力下で共沸組成以上の濃度のものが必要である。尚、第一蒸留塔の塔底から得られる共沸組成の塩酸は、管２８を経由して図示していない吸収塔等へ還流して塩化水素の吸収等に利用する。第一蒸留塔２１から第二蒸留塔２２へ供給する塩酸の濃度としては、次の蒸留工程の負荷を軽減するためにできるだけ高濃度とし、３０〜４２重量％、好ましくは３２〜３６重量％とする。
【００１７】
第一蒸留塔の塔頂よりの塩化水素ガスは、水冷コンデンサー２６により凝縮され、高濃度塩酸となって管１７を通して第二蒸留塔に送られる。この際に、原料塩酸２３の一部を管１８を経由して水冷コンデンサー２６に送り、水冷コンデンサーの内部で塩化水素ガスの凝縮・吸収に利用してもよい。
【００１８】
第二蒸留塔２２の蒸留条件をできるだけ温和なものとし、設備的な負荷を少なくするために、塩酸の腐食条件に大きく影響する蒸留温度をできるだけ下げ、
１６０℃以下、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１４０℃以下とし、圧力は２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ超、好ましくは３．５〜７ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ、より好ましくは３．５〜５ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇとする。蒸留された第二蒸留塔２２の塔頂からの蒸気を、水冷コンデンサー６およびブラインコンデンサー７で分縮し、乾燥された無水塩酸ガス２０とすることと、分縮された液を管１５を通して第二蒸留塔２２に還流することは、これまでの蒸留の際と同様である。
【００１９】
しかし、第二蒸留塔２２の塔底より塩酸を抜き取るときには、蒸留時の圧力に相当する共沸組成より若干高い濃度の塩酸を取り出すようにする。これは、第二蒸留塔２２における蒸留条件を緩和するために必要な点であり、この発明の特徴の一つである。第二蒸留塔２２の塔底から取り出された塩酸（還流塩酸）は、濃度が蒸留時の圧力に相当する共沸組成より若干高い濃度で３５重量％以下、好ましくは共沸組成より若干高い濃度で３０重量％以下で管２７を経て第一蒸留塔に還流される。
【００２０】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明するが、本発明はこの実施例だけではなく、これまで説明してきた発明の趣旨に沿ったもので、部分的な改善、改良を図ったものを包含するものである。
【００２１】
実施例１
化学プラントにおいて塩素含有有機化合物を含む廃液を燃焼し、発生した塩化水素を吸収塔（図示していない）にて処理して２４．５重量％塩酸を得、これを原料として第一蒸留塔２１へ供給した。第一蒸留塔では大気圧下に以下の条件で蒸留を行ない、塔頂より５０℃，３５重量％塩酸を得、管１７を通して第二蒸留塔２２の上部に供給した。また、第一蒸留塔の塔底から得られた共沸組成の
２０．３重量％，１０８℃の希塩酸は、図示していない吸収塔へ還流して塩化水素の吸収に利用した。
【００２２】
第二蒸留塔２２の蒸留は、塔底の蒸留温度１４０℃、圧力４ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇで行なった。尚、第二蒸留塔の材質は、黒鉛に樹脂含浸を行なった不浸透性黒鉛を用いた。蒸留された第二蒸留塔２２の塔頂からの蒸気を、水冷コンデンサー６およびブラインコンデンサー７で分縮し、乾燥された水分含有量５０ｐｐｍ以下の塩酸ガス２０を得、分縮された液は管１５を通して第二蒸留塔２２に戻した。第二蒸留塔２２の塔底よりは、蒸留時の圧力に相当する共沸組成より高い濃度の２７．５重量％塩酸を取り出し、管２７を経て第一蒸留塔に還流させた。
【００２３】
原料塩酸６．５Ｔｏｎ／Ｈｒに対し、第一蒸留塔で３．３Ｔｏｎ／Ｈｒの３５重量％塩酸を得、第二蒸留塔で３４０ｋｇ／Ｈｒの無水塩酸を得た。第一蒸留塔の塔底からは６．３Ｔｏｎ／Ｈｒの２０．３重量％希塩酸を吸収塔へ戻した。今回の蒸留に必要なスチーム量は２．４Ｔｏｎ／Ｈｒであった。
【００２４】
実施例２
化学工業の製造工程で生成した２８重量％の副生塩酸を原料として第一蒸留塔２１へ供給した。第一蒸留塔では大気圧下に以下の条件で蒸留を行ない、塔頂より５０℃，３５重量％塩酸を得、第二蒸留塔２２の上部に供給した。また、第一蒸留塔の塔底から得られた共沸組成の２０．３重量％，１０８℃の塩酸は、図示していない副生塩酸回収設備へ戻して塩化水素の吸収に利用した。
【００２５】
第二蒸留塔２２の蒸留は、塔底の蒸留温度１４５℃，圧力４．５ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇで行なった。尚、第二蒸留塔の材質は、実施例１と同じ不浸透性黒鉛である。蒸留された第二蒸留塔の塔頂からの蒸気を、水冷コンデンサー６およびブラインコンデンサー７で分縮し、水分含有量５０ｐｐｍ以下の塩酸ガス２０を得、分縮された液は管１５を通して第二蒸留塔２２に還流させた。第二蒸留塔２２の塔底よりは、蒸留時の圧力に相当する共沸組成より高い濃度の２８重量％塩酸を取り出し、管２７を経て第一蒸留塔に還流させた。
【００２６】
原料の副生塩酸４Ｔｏｎ／Ｈｒに対し、第一蒸留塔で約４Ｔｏｎ／Ｈｒの３５重量％塩酸を得、第二蒸留塔で３９０ｋｇ／ｈｒの無水塩酸を得た。第一蒸留塔の塔底からは３．６Ｔｏｎ／Ｈｒの２０．３重量％希塩酸を得た。蒸留に必要なスチーム量は１．４Ｔｏｎ／Ｈｒであった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、取扱いが容易で移送にも経済的である無水塩酸を製造するための工業的なレベルの新たな方法が得られた。従来に比べ塩酸の蒸留条件を緩和したため、工業規模での高圧蒸留が可能となった。設備的に圧縮機が不要となるので、設備に要する費用はこれまでのものと同じ程度で無水塩酸を製造できるようになった。また、エネルギーとしては、これまでと遜色のない結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無水塩酸の製造方法を示す説明図である。
【図２】従来の蒸留法によって粗塩酸等から無水塩酸を得るプロセスの模式図である。
【符号の説明】
１吸収塔
２蒸留塔
３原料ガス
４水
５リボイラー
６水冷コンデンサー
７ブラインコンデンサー
８圧縮機
１１〜１８管
２０無水塩酸
２１第一蒸留塔
２２第二蒸留塔
２３原料の塩酸
２５リボイラー
２６水冷コンデンサー
２７，２８管

Claims

２基の蒸留塔からなる蒸留設備を備え、（１）第一蒸留塔に原料となる操作圧力下で共沸組成以上の濃度の塩酸を供給して、大気圧から２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ以下の圧力下にて蒸留し、塔底に共沸組成の希塩酸と、塔頂より高濃度の塩酸を得る工程、（２）第一蒸留塔で得られた高濃度の塩酸を第二蒸留塔に供給して、２ｋｇ／ｃｍ^２・Ｇ超の加圧下に温度１６０℃以下で蒸留、分縮して、塔頂より無水塩酸を得ると共に、塔底より前記圧力に相当する共沸組成より若干高い濃度の塩酸を得る工程、（３）第二蒸留塔の塔底より得られた塩酸を第一蒸留塔に供給する工程から成ることを特徴とする無水塩酸の製造方法。
第一蒸留塔の塔頂より得られる塩酸の濃度が、３０〜４２重量％である請求項１記載の無水塩酸の製造方法。
第二蒸留塔の塔底より得られる塩酸の濃度が、蒸留の際の圧力に相当する共沸組成より高く３５重量％以下の範囲にある請求項１または２記載の無水塩酸の製造方法。
第二蒸留塔の蒸留温度が１５０℃以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の無水塩酸の製造方法。