تولید اسید کلریدریک
تولید اسید کلریدریک در مقیاس بزرگ تقریباٌ همیشه در قالب محصول جانبی محصولات شیمیایی دیگر در مقیاس گسترده است. برای مثال در صنعت کلر- قلیا، محلول نمک الکترولیز می‌گردد تا گازکلر خالص Cl2 و سدیم هیدروکسید و هیدروژن بدست آید. سپس کلر خالص می‌تواند مجددا با هیدروژن ترکیب شده و هیدروکلریک خالص بدست آید، سپس گاز HCl آزاد شده در آب جذب می‌شود.
Cl2 + H2 → ۲HCl
این فرآیند، شدیدا گرمازا است (دمای شعله بیشتر از ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد) و بویژه هنگامی از آن استفاده می‌شود که هیدروژن کلراید فوق العاده خالص (هیدروکلریک اسید) مثلا در بخش مواد غذایی مورد نیاز باشد. بکارگیری این شیوه نیازمند سرمایه گذاری زیادی بر روی مواد ساختمانی واحد تولیدی خواهد بود. (خصوصا بخش احتراق که ترجیحا از جنس کوارتز یا گرافیت می‌باشد). وقتی هیدروژن خشک و کلر به کار گرفته شوند، کوره سنتز و خنک کننده همراه، می‌توانند از جنس فولاد ساخته شوند.در سال‌های اخیر، از طریق فرآیند فوق در ایالات متحده آمریکا ۲۴۰- ۲۲۰ هزار تن هیدروژن کلرید تولید شده که تقریبا ۸ درصد کل تولید را به خود اختصاص می دهد.
عمده‌ترین تولید هیدروکلریک اسید به همراه تشکیل ترکیبات کلر و نیز ترکیبات آلی فلوئور مانند تفلون‌ها، فرئون‌ها ،PVC، کلرواستیک اسید و ترکیبات CFC می‌باشد. مانند آنچه در واکنش‌های زیر دیده می‌شود:
R-H + Cl2 → R-Cl + HCl
R-Cl + HF → R-F + HCl
در روش‌های فوق، هیدروکلریک اسید تولید شده می‌تواند به صورت مستقیم استفاده شود یا در آب جذب شده و برای مصارف بعدی نگهداری شود.
به عنوان فرآورده های فرعی در واکنش‌های کلردار کردن و تعویض هالوژن و در تولید مواد آلی و معدنی، برای مثال :
- تولید اسید فسفریک و استرهای اسید فسفرو
- تولید کلروهیدروکربنهای آلیفاتیک و آروماتیک
- تولید فلوئوروهیدروکربن‌ها توسط واکنش کلروهیدروکربن‌ها با فلوئورید هیدروژن
- تولید ایزوسیانات‌ها توسط واکنش آمین‌ها با فسژن ( Phosgene : فسژن یا کلرور کربونیل، COCl2 : یک گاز سمی جنگی است)
- تولید سیلیکای با سطح ویژه بالا توسط هیدرولیز شعله ای تترا کلرید سیلسیم
هیدروژن کلرید به عنوان فرآورده فرعی در واکنش سدیم کلرید با سولفوریک اسید برای تهیه سدیم سولفات نیز تولید می شود:
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl
NaHSO4 + NaCl → Na2SO4 + HCl
___________________________________
۲NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
گوگرد دی‌اکسید و اکسیژن هوا می‌توانند به جای اسید سولفوریک مورد استفاده قرار گیرند (روش هارگریوز Hargreaves Process ). در آمریکا حدود ۵۰- ۴۰ هزار تن( ۱ تا ۲ درصد کل تولید) در سال با همین روش تولید می‌گردد.
روش راکتورهای مانهایم
در فرآیند تولید اسید کلریدریک به روش راکتورهای مانهایم، نمک و اسید مواد اولیه می‌باشند .اسید سولفوریک با غلظت ۹۸ درصد در تانک‌های ذخیره نگهداری می‌شوند و توسط خطوط اولیه و پمپ به پیمانه اندازه‌گیری اسید انتقال می‌یابند و از آن‌جا به ظرف واکنش هدایت می‌شوند .نمک نیز به صورت پودر خریداری شده و در یک انبار مسقف نگهداری می‌شود .نمک به وسیله نوار نقاله به سیلوی تغذیه وارد می شود و توسط نوار حلزونی که درزیر سیلو قرار دارد به راکتور فرستاده می‌شود. راکتور توسط یک کوره که در پائین قرار دارد گرم می‌شود(کوره مانهایم)درجه حرارت مورد نیاز در راکتور ۱۵۰ درجه سانتی گراد است و واکنش طی دو مرحله انجام می‌شود.
H2SO4+NaCl→ NaHSO4+HCl
NaHSO4+NaCl→ Na2SO4+HCl
درجه تبدیل مواد در این راکتور حدود ۸۰ درصد می باشد .از قسمت انتهای راکتورسو لفات سدیم مذاب و ناخالصی‌های دیگر خارج می‌شود. زمان ماندن مواد در راکتور حدود شش ساعت می‌باشد .بر اساس نوع طراحی پس از هر سه مرتبه سیکل بارگیری ،با حرارت دادن به ظرف واکنش سولفات سدیم به صورت مذاب تخلیه می‌گردد.در این حالت دمای ظرف واکنش حدود ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد است .گاز هیدروژن کلرید حاصل از بالای راکتور خارج شده وتوسط لوله های پلی اتیلن به برج های جذب هدایت می‌شود و جذب کلرید هیدروژن در آب به شدت گرمازاست، جذب می‌تواند به صورت ایزوترمال با استفاده از سیستم جذب آب سرد یا بصورت آدیاباتیک با استفاده از برج‌های آکنه صورت گیرد .در عمل می‌توان ترکیبی از دو روش را استفاده کرد .در خط تولید واحد مورد بحث از دو برج جذب به صورت سری استفاده می‌شود.گاز خروجی از راکتور، از پائین برج اول وارد شده و پس از طی کردن ارتفاع برج مازاد آن از بالا خارج شده و به طرف پایین برج دوم هدایت می‌شود .به منظور جلوگیری از آلوده شدن محیط،گاز خروجی از بالای برج دوم به یک مخزن ذخیره مواد قلیایی انتقال می‌یابد تا با pH خنثی وارد محیط گردد. آب لازم جهت عملیات جذب ابتدا در یک مخزن ذخیره می‌گردد، سپس تولید پمپ به بالای برج‌های جذب روانه می‌گردد و با عددی مشخص برای هر برج وارد آن می‌گردد و از پایین برج‌ها به مبدل حرارتی انتقال یافته و پس از افت درجه حرارت مجدداً به تانک ذخیره برگشته و سیکل قبلی را تکرار می‌کند .شرایط عملکرد برج در فشار ۲٫۵ اتمفسر و درجه حرارت حد اکثر ۶۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. جداره خارجی برج از جنس ورق St37 و در جداره داخلی از پوشش لاستیکی استفاده شده‌است درصد غلظت اسید خروجی از برج بین ۳۸-۳۱ می‌باشد.
مبدل حرارتی از نوع پوسته و لوله (sheiland tube) می‌باشد و جنس لوله ها که اسید در آن جریان دارد از نوع ضد اسید است .پس از پایان زمان انجام واکنش و جذب کلیه گازکلرید هیدروژن، اسید ذخیره شده در تانک به مخازن بزرگ پلی لتیلن منتقل می‌شود. در مرحله آخر اسید را از مخازن به سمت دستگاه پرکن هدایت و در ظروف پلی اتیلن سی لیتری بسته بندی می‌شوند. سولفات سدیم مذاب را پس از تخلیه با چرخ دستی به انبار آن انتقال می‌د‌هند و سپس به صورت فله‌ای به فروش می‌رسند.