2020-2026年氯化氫（HCl）市場投資前景預測及工藝技術

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氯化氫（HCl）學名氫氯酸。是無色有刺激性氣味的氣體，空氣中常以鹽酸煙霧的形式存在。據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國氯化氫市場競爭策略及投資可行性研究報告》統計數據顯示：氯化氫的水溶液稱鹽酸，最高濃度可達43.4％；實驗室常用濃鹽酸的濃度為38％，相對密度1.19。含氯化氫20.24％的水溶液在110℃沸騰時組成不變，是共沸混合物。

液態氯化氫的蒸氣壓：

氯化氫的物化特性：

①無色、有毒、刺激性、窒息性、不可燃氣體；

②強吸濕性，吸收空氣中的水分后，生成鹽酸，具有強腐蝕性；

③比空氣重，在濕空氣中生產酸霧，強烈發煙；

④以液化氣體形式儲存于鋼瓶中，壓力（3-6Mpa）恒定，其職與氣溫有關；

⑤氯化錫、三氯化磷、溴化磷等無機化合物可溶于氯化氫中；

⑥石蠟、乙醇、乙醚、乙醛、酮、酸、酯、亞硝基、氰基等有機化合物能很好的溶解于氯化氫中，并可發生附加反應或脫水反應；

⑦純液態氯化氫不與大多數金屬發生反應，但與堿金屬、鋁、錳、鐵、銅、錫、鉛、鋅等金屬發生反應，并在其表面產生一層氯化物保護膜，當有水存在時，與金屬發生反應，生成金屬氯化物，并產生氫氣。

（2）主要用途：目前，市場上化學級氯化氫產品主要用于醫藥中間體、農藥及精細化學品制造業。電子級(VLSI)氯化氫產品主要用于半導體器件生產中單晶體硅片的清洗、氣象拋光、外延基座腐蝕及硬質合金的制造。超純氯化氫產品，主要用作標準物質和科學研究。

（3）產品包裝：目前，國內大部分氯化氫產品采用HCL專用鋼瓶包裝，鋼瓶符合國際GB5099-1994或DOT3AA標準，瓶閥為316L不銹鋼隔膜式閥，接口為CGA330。

氯化氫主要生產技術路線：根據研究資料，目前氯化氫主要工藝路線有：

（1）實驗室制取氯化氫工藝：一般是用固體氯化鈉和濃硫酸起反應，不加熱或稍微加熱，分別生成硫酸氫鈉和氯化氫。

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然后在500℃到600℃的條件下，繼續起反應而生成氯化氫和硫酸鈉。

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總的化學方程式可以表示如下：

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制備原理：高沸點(難揮發)酸制低沸點(易揮發)酸。

（2）工業制取氯化氫工藝：大規模的工業制造（氯堿工業）氯化氫方法是：通過電解食鹽水得到燒堿的同時,可得到氯氣和氫氣。經過水分離后的氯氣和氫氣,通入合成爐進行燃燒生成氯化氫氣體,經冷卻后用水吸收制得鹽酸成品，尾氣經吸收后排空。

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工業合成氯化氫原材料要求：

（3）副產物制取氯化氫/鹽酸工藝：目前，工業領域如鋼鐵、石化、氯堿工業、有機氯化學、化工行業、電鍍行業等領域的副產物都含有氯化氫。其中，國內成規模的有機氯化學品如異氰酸酯、甲烷氯化物、氯化石蠟、環氧氯丙烷和氯乙酸等產品副產氯化氫的量比較大（異氰酸酯副產的氯化氫占副產氯化氫總量的50%左右）。對于副產氯化氫氣體，工業上主要通過壓縮、吸附、精餾等工序制得高純氯化氫產品，用于平板顯示、光纖、集成電路等領域。

副產氯化氫生產高純氯化氫工藝流程圖

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氯化氫技術路線對比：

（1）生產路線對比：目前，實驗室制取氯化氫工藝生產規模小，設備要求高，且氯化鈉與濃硫酸產生的混合物較為堅硬，制取過程不方便。工業生產路線雖然可以大規模生產氯化氫，但對合成爐的要求較高。一般國內采用鐵合成爐、“二合一”爐、“三合一”合成爐生產氯化氫。

（2）工業合成氯化氫（鹽酸）過程合成爐的確定：

①鐵合成爐制取氯化氫工藝的特點：鐵合成爐制取鹽酸的特點是本體不帶冷卻水套，氯、氫在鐵合成爐內反應生成氯化氫，氯化氫氣體直接和鐵合成爐的內壁接觸，造成對爐體氧化腐蝕較嚴重，導致鐵離子進入氯化氫氣體中，經吸收后制取的鹽酸中含鐵量偏高。顏色發黃，影響產品質量;鐵合成爐因材質問題，易造成合成爐燃燒嘴腐蝕，燃燒嘴更換頻繁；冷卻盤管利用空氣進行自然冷卻,冷卻盤管也易被腐蝕，容易形成三氯化鐵堵塞空氣冷卻盤管及石墨冷卻器入口,增加系統阻力，降低生產能力；由于反應過程放出大量的熱量，在空氣中自然冷卻，合成爐周圍的操作環境溫度高。

②“二合一”合成爐制取氯化氫工藝的特點：氯氣和氫氣由合成爐的下部送入,采用向上燃燒方式。從合成爐頂出的氯化氫氣體進入石墨冷卻槽進一步冷卻后,進入吸收塔吸收成合格鹽酸送入鹽酸儲槽。

“二合一”爐是一種鋼制石墨合成爐。合成爐的外壁采用鋼板結構，內襯石墨，鋼板和內壁之間是冷卻水夾套。氯、氫2種氣體在合成爐內反應時放出大量的反應熱由爐體夾層冷卻水吸收；氯化氫氣體不與鋼鐵部分接觸，無三氯化鐵生成，生產的氯化氫質量提高;合成爐周圍環境溫度保持常溫，操作入員的工作環境得到改善;裝置的生產能力較過去大為提高：出合成爐的氯化氫氣體采用鋼制石墨冷卻水冷卻，和鋼制冷卻盤管相比冷卻效果大大提高；“二合一”爐的熱水廢熱可再次利用。

③“三合一”合成爐制取氯化氫工藝的特點：原料氣體由合成爐的上部送入，燃燒方向為下向燃燒。生成的氯化氫氣體立刻在下部的吸收段被水順流吸收，成品鹽酸由下部排出。未被吸收的氯化氫氣體在尾部塔中進行逆流高效吸收，惰性氣體等廢氣由水流泵抽出經處理后排空。

“三合一”合成爐是由燃燒噴嘴、燃燒室和降膜吸收塔構成的上下為一體的設備，鹽酸制取的3個階段(合成段、冷卻段、吸收段)在1個設備內完成。燃燒噴嘴采用透明石英制的套管，向下安裝在燃燒室最上部的不透性石墨支架內，內管通氫氣氣，外管通氯氣。氯氣和氫氣在套管內混合燃燒，無論負荷大小火焰都能保持穩定。在合成段內外壁加工出環形或螺旋形強化傳熱槽，提高傳熱面積，有效地降低了氯化氫氣體及合成段的溫度；冷卻段采用強化傳熱技術，在水夾套內增設導流板迫使冷卻液成螺旋狀圍繞石墨爐筒外壁流動，提高流速；將水質點的運動由直線運動改為曲線運動，提高了水側的傳熱效率，減緩了水垢的沉積，大大提高了合成爐的合成量，降低酸溫和能耗；吸收段采用溢流管加外側穩壓環技術,使降膜吸收塔各吸收管內均有吸收液分布,提高了吸收效果和鹽酸的單位產量，同時保障了鹽酸的合格率。但是此合成爐結構復雜，不易清理結垢和檢修。

總結：三種制取鹽酸的合成爐都有各自的特點。鐵合成爐由于生產過程中產生的大量熱量直接在空氣中冷卻，造成操作環境溫度高，鹽酸產品中鐵離子的含量高、質量低，已被許多的企業淘汰。

石墨“三合一”爐具有結構緊湊、傳熱效率高、拆裝方便、使用壽命長、操作彈性強、鹽酸質量好等優點，被廣泛采用,但是此合成爐結構復雜，不易清理結垢和檢修，由于其產量較小所以一般不用做大型氯化氫生產設備，而一般作為工業鹽酸的生產設備。

“二合一”爐合成、冷卻在爐體內完成，吸收在爐體外進行，其產量較大適合作為大型生產設備。而其既可以生產氯化氫氣體，又可以部分吸收生產鹽酸，可以滿足不同的需要，具有更廣闊的應用前景。