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盐酸制备氯气

氯化氢氧化制氯气技术的开发成功，不仅对于氯碱平衡、氯资源利用和环境保护

以及氯产品生产创新性工艺的开发意义重大，其经济效益也是令人瞩目的。按照离子

膜法生产氯碱工艺的电耗2000-2400千瓦小时/吨氯气计算，如果将每年副产的100万吨

氯化氢氧化成氯气，则可节约20-24亿度/年，节约能源的量是相当可观的，由此产生

的经济效益将达到10亿元以上。另外氧化制得的氯气量与副产氯化氢量基本等值，即

由100万吨氯化氢可得到近100万吨氯气，其价值可达20亿元。

氯化氢制取氯气的工艺路线：

（1）电解法；

（2）无机试剂直接氧化法；

（3）Deacon反应工艺工程及其改进。

一、电解法：

电解盐酸溶液的工艺是由赫司特公司、拜耳公司和伍德公司发展成熟起来的，具

有以下特点：（1）从氯化氢原料中回收氯；（2）无污染操作，因为氯化氢已经转化

成能再用的高质产品；（3）无需用中和或其它办法来处理盐酸；（4）操作中很少依

靠外部提供氯；（5）低能耗；（6）低维修成本；（7）操作简单；（8）节省人力；

（9）产量很容易在20%～100%的范围内调节，以满足上游或下游产品的要求；

（10）电解槽元件耐用，长期与工厂生产者合作而得的经验，以及伍德公司对世界

100余家氯碱厂所提供的产品具有简单而又高度灵活的设计，赫司特公司、拜耳公司

于伍德公司协力合作，使其技术取得持续发展。

赫斯特-拜耳-伍德电解槽：盐酸电解槽由多组石墨电极组成，他们以串联的方式连接

起来，组成石墨-隔膜-石墨重叠的电解单元，安装形式如同一个压力过滤器。盐酸的

离解发生在竖直的石墨电极两极，电极的一面为阳极，释放氯气；另一面为阴极，释

放氢气。气体沿着竖直的电极上升，在电极板顶部分散，然后通过输送系统到出口。

氯气和氢气分别汇集在阳极和阴极引出气总管。由特殊PVC布制成的隔膜固定在固定

框架上，阻止两种气体混合。

盐酸电解工艺：

氯化氢气体由底部进入盐酸吸收塔，塔顶向下喷淋稀盐酸（质量分数17%）或

水，通过等温或绝热吸收，生成质量分数为28%～33%的浓盐酸，氯化氢吸收塔材质

为石墨或玻璃钢等防腐材料。浓盐酸经过冷却器、活性炭过滤器后与电解后的稀盐酸

混合，以保证加入电解槽中的盐酸浓度。

在电解槽内，盐酸在电极表面上分解为氯气和氢气，产生的氯气和氢气分别进入

各自的处理单元。电解使用的隔膜可以渗透液体，而气体的渗透程度要小的多。为防

止氢气通过隔膜进入氯气一侧，通过控制阴极、阳极的压差，使阳极压力微高于阴极

压力，能有效地氢气进入氯气一侧。

从阳极出来的氯气，先进入硫酸干燥塔干燥，得到水质量小于2.0×10-5的氯气，

再经过氯气洗涤塔出去其中的杂质。通过氯气压缩机将氯气增压，带有压力的氯气可

以直接用于生产中，也可以生成液氯储存在液氯贮槽中。从阴极出来的氢气先利用稀

盐酸冷却和吸附其中的氯化氢气体，再在不同洗涤塔内分别用氢氧化钠溶液和硫代硫

酸钠溶液洗涤，除去氯化氢气体和氯气。

盐酸电解的不利因素是盐酸电解过程对氯化氢废气中含有的杂质很敏感，而在副

产物中通常含有一定量的杂质气体，而且运行成本高，电解槽中的电极板和隔膜都需

从德国进口，每台生产能力为3000t/a氯气的盐酸电解槽价格约400万人民币。采用的

电解隔膜1～2年就需更换一次。虽然盐酸电解原材料消耗低，但考虑到盐酸电解的运

行成本略高于氯碱电解（但低于目前市场液氯的价格）。虽然盐酸电解能有效地处理

生产中过剩的氯化氢气体，但在考查盐酸电解的经济型时，必须考虑到因市场等原因

致使氯化氢气体或盐酸过量而影响生产所付出的不必要的费用。

二、催化氧化工艺：

催化氧化法是在催化剂存在下以空气或氧气作为氧化剂氧化HCl生成C1的方

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法，其化学计量式可以表示为

HCl(g)+1/4O1/2HO+1/2C1+6.8kcal.

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这是一个放热可逆的过程，具有能耗低、操作简单等优点，因而一直得到研究者

的关注，目前是最容易实现工业化的方法。

传统的催化氧化法存在平衡制约问题、腐蚀问题和催化剂流失问题。

1.针对催化剂流失问题，可以对催化剂进行改进，在催化剂中