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Chlorwasserstoff ist bei Raumtemperatur ein Gas. Lösungen von Chlorwasserstoff in Wasser werden als Salzsäure bezeichnet. Chlorwasserstoff wird in der chemischen Industrie häufig als Reagenz bei der Herstellung anderer Chemikalien verwendet. Das meiste davon fällt als Nebenprodukt bei Reaktionen mit Chlor an.
Verwendungen von Chlorwasserstoff
Unter den vielen Anwendungen in der chemischen Industrie wird Chlorwasserstoff verwendet:
- bei der Herstellung von 1,2-Dichlorethan (Ethylendichlorid) und Chlorethen (Vinylchlorid), die wiederum zur Herstellung von Poly(chlorethen) (PVC) verwendet werden.
- bei der Herstellung von Fluorkohlenwasserstoffen (z.B. Tetrafluorethen, dem Monomer für Poly(tetrafluorethen).
- bei der Herstellung von Chlor. Dies ist faktisch ein Recycling, da der größte Teil des Chlorwasserstoffs als Nebenprodukt bei der Reaktion von Chlor mit einem Reaktanten, z. B. bei der Herstellung von Chlorethen (Vinylchlorid), zur Herstellung von PVC entstanden ist. Überschüssige Säure (siehe unten) kann elektrolysiert werden, um Wasserstoff und Chlor zu bilden. Eine besondere Weiterentwicklung dieser Elektrolyse, die von Bayer in China eingesetzt wird, ist das ODC-Verfahren (oxygen-depleting cathode).
- zum Reinigen der Stahloberfläche („Beizen“), da es die Stahloberfläche in einem besseren Zustand für weitere Behandlungen wie Beschichten und Plattieren belässt. Andere Säuren werden manchmal zum Beizen von Edelstahl verwendet.
- bei der Herstellung von Titan und Magnesium.
- zur Regeneration von Ionenaustauscherharzen.
- zur Herstellung von anorganischen Chloriden (z. B. Aluminiumchlorid).
- zur Einstellung des pH-Wertes in einer Vielzahl von Herstellungsprozessen, einschließlich der Produktion von Trinkwasser und Lebensmitteln.
- bei der Herstellung einiger Farbstoffe.
Herstellung von Chlorwasserstoff
Der überwiegende Teil von Chlorwasserstoff/Salzsäure fällt als Nebenprodukt an. In den USA beispielsweise macht Chlorwasserstoff/Salzsäure als Nebenprodukt etwa 90 % der Gesamtproduktion aus, ein Großteil davon bei der Herstellung von Chlorethen über 1,2-Dichlorethan zur Produktion von Poly(chlorethen), PVC. Dieses wird dann zur Herstellung von weiterem 1,2-Dichlorethan verwendet und steht somit für andere Prozesse nicht zur Verfügung.
Bei der Herstellung von Magnesium durch Elektrolyse von Magnesiumchlorid fällt ebenfalls Säure an, die aber wieder recycelt wird.
Zu den weiteren Prozessen, bei denen Chlorwasserstoff/Salzsäure entsteht, gehört die Chlorierung von Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel die Chlorierung von Methan zu Chlormethan, Ethan zu Chlorethan und Benzol zu Chlorbenzol.
Andere Prozesse, in denen Chlorwasserstoff/Salzsäure erzeugt wird, umfassen die Herstellung von Isocyanaten, die zur Herstellung von Polyurethanen und bei der Herstellung von Fluorkohlenwasserstoffen verwendet werden.
Einige Anlagen, in denen Chlorwasserstoff/Salzsäure erzeugt wird, wurden in der Nähe von Anlagen gebaut, die die Säure verwenden. So wird z. B. die bei der Herstellung von Isocyanaten anfallende Chlorwasserstoff-Salzsäure zu einer PVC-Anlage zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan weitergeleitet.
Die Säure wird auch bei der Herstellung von Kaliumsulfat (als Spezialdünger z. B. für Zitrusfrüchte und Weintrauben) aus Kaliumchlorid und Schwefelsäure gewonnen.
Eine geringe Menge der Säure wird durch die Verbrennung von Chlor in Wasserstoff erzeugt. Beide Reaktanten werden aus der Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Natriumchlorid (Sole) hergestellt. Die Reaktanten werden gemeinsam erhitzt. Die Reaktion ist stark exotherm und es wird große Sorgfalt darauf verwendet, die Reaktion zu kontrollieren, hauptsächlich durch die Kontrolle der Durchflussraten der beiden Gase.
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Beide, Wasserstoff und Chlor, sind sehr rein, wenn sie durch die Elektrolyse von Salzlauge hergestellt werden. Der entstehende Chlorwasserstoff wird entweder als Gas verwendet oder in speziellen Gefäßen, meist aus Graphit, in Wasser absorbiert. Sie wird als konzentrierte Lösung (ca. 30 % HCl) gelagert und ist die reinste hergestellte Salzsäure.