HCl 氯化氫的水溶液,因由食鹽制得,故稱鹽酸。氯化氫在水中的溶解度很大,40°C時,100g水中可溶解63.07g氯化氫,溶解時放出大量熱,1mol氯化氫氣體的溶解熱(無限稀釋時)為74.852kJ。工業鹽酸按氯化氫含量分31%和35%兩種。濃度過高,氯化氫分壓會過高,揮發損失量增大。工業鹽酸常含氯化鐵和遊離氯,多呈淺黃色。

  性質和用途 鹽酸液面上的氯化氫蒸氣分壓隨鹽酸的的濃度和溫度而異(見表)。鹽酸濃度小於20%時,即使溫度高至110°C,氯化氫分壓仍不大,可忽略不計。鹽酸濃度大於20%時,氯化氫分壓隨溫度和濃度升高迅速增大。20.22%的鹽酸在0.1013MPa(760mmHg)下為恒沸混合物,沸點108.6°C。因此,在約0.1013MPa下加熱蒸發濃鹽酸可得高濃度氯化氫氣體,留下的稀鹽酸濃度最低不會小於20.22%。同樣原因,加熱濃縮稀鹽酸,最終鹽酸濃度也不會大於20.22%。由於氯化氫溶解於水時放出大量熱,因此,在吸收氯化氫氣體制取濃鹽酸時,應在低溫或用水冷卻的情況下進行;而在吸收低濃度氯化氫氣體制取稀鹽酸(小於20%)時,可在絕熱情況下進行,以利用吸收時放出的熱量來蒸發一部分水,提高鹽酸濃度。

鹽酸頁面上氯化氫和水蒸氣分壓(mmHg*

  鹽酸是典型的非氧化性強酸,對很多金屬有強溶解力,並能形成絡合離子。為此,常用於分解礦石,溶解水垢,清洗鋼板,酸化油井,加工食品,凝聚乳膠,水解有機物,中和堿性物等。很多無機和有機氯化物可直接從鹽酸或氯化氫制得。通過電解反應過程,可將鹽酸分解為氯和氫。

  生產方法 早在煉金術時代已發現有氯化氫氣體生成,但到15世紀才有鹽酸這一名詞的報道。1648年德國人J.R.格勞貝爾用硫酸與氯化鈉共熱得硫酸鈉熔塊和氯化氫氣體。由於氯化氫氣體是從熔融物中餾出,故稱此法為熔融幹餾法,也稱曼海姆法,硫酸鈉為主產品,氯化氫為副產品。最初氯化氫未利用,排入大氣,產生嚴重污染。19世紀中葉英國政府通過一項法令,禁止向大氣排放高濃度氯化氫氣體,乃用水吸收,得酸性溶液鹽酸,此法在某些無硫酸鈉資源的國傢中仍然應用。當原料以流化狀態進行反應時,可連續直接獲得粉狀硫酸鈉。如原料硫酸用二氧化硫、氧(由空氣來)和水蒸氣代替,則可變原來的吸熱反應為放熱反應,能耗下降,此法稱哈格裡夫斯法。上述方法所得氣體中的氯化氫含量較低,為10%~60%(體積)。由氯和氫直接燃燒可得濃度為95%以上的氯化氫氣體,用水吸收可得高濃度、高純度鹽酸,此法稱合成法。氯和氫可從電解食鹽水制燒堿時獲得。大量氯化氫也可從有機氯化物生產(如由苯制氯苯、二氯乙烷制氯乙烯等)中作為副產品獲得,稱副產法。

  1984年幾個主要生產鹽酸國傢(美國、聯邦德國、法國、日本等)的產量(按100%氯化氫計)達5000kt以上,其中以副產法鹽酸居多,中國鹽酸產量約1500kt。

  合成法 工業上高純度鹽酸的生產以合成法為主。其典型生產過程(見圖),主要包括氯化氫的合成和吸收。

  氫氣先經阻火器,再通過燒嘴點燃後,於合成爐(見彩圖)中與氯氣反應,生成氯化氫。反應氣中氫氣稍過量,以盡量降低產品中的遊離氯。采用帶有水夾套的碳鋼制合成爐時,爐內溫度應維持在露點(250°C)以上,以減少腐蝕。如氫氣與氯氣配比控制不當,會有爆炸危險。為此,合成爐頂部有防爆裝置,下部有光導眼,爐內一旦熄火,通過光電轉換器,立即關閉氣體的進口閥,並發出警報。 合成爐出口氣溫度在200~300°C,在管道中經空氣和水冷卻至150°C左右後,進入水冷式列管吸收塔頂部與由尾氣洗滌塔來的稀鹽酸呈膜狀並流而下,從塔底可得溫度約50°C,濃度為32%~35%氯化氫的濃鹽酸產品。吸收後的尾氣進入尾氣洗滌塔的底部與由頂部流下的原料水逆向流動,以回收殘餘的氯化氫氣體。塔底可得濃度約為20%氯化氫的稀鹽酸。洗滌後的廢氣含氯化氫應少於300ppm,經真空水泵或蒸氣噴射泵放空。

氯化氫合成爐

  副產回收 是將含有機物的高濃度氯化氫氣體,先用稀鹽酸吸收得約32%的粗鹽酸,再經氣提脫除有機物後,得約31%的工業副產濃鹽酸。含低濃度氯化氫的有機物經水洗可回收得5%~10%稀鹽酸。

  貯運 鹽酸有強腐蝕性,含有雜質的副產鹽酸腐蝕性更大。陶瓷、石英、玻璃、不透性石墨、橡膠、塑料、鉬-鎳合金、鉭、鈦及其合金等是常用的耐腐蝕貯運材料。工業鹽酸含大量水,一般不宜長途運輸。