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Travailler avec l'acide Chlorhydrique

Présentations commerciales

L'acide chlorhydrique (symbole chimique: HCl), aussi appelé acide muriatique, est proposé soit anhydre soit sous forme de solution aqueuse de concentration:

% poids     degrés Baumé     Masse volumique  
(kg/m3)
  Viscosité à 20°C
(cpo)
20 13 1100 1,28
28 18 1140 1,6
31,5 20 1160 1,75
35 22 1180 1,9
37 23 1190 2,0

Propriétés physiques

N° CAS: 7647-01-0

- HCl anhydre

Température de fusion -114°C
Température d'ébullition -85°C
Tension de vapeur 40,7 bars à 20°C & 84 bars à 51°C
Masse volumique du liquide 830 kg/m3 à 20°C
Masse volumique de la vapeur 1,64 à 0°C & 1,27 à 20°C

- HCl solution

Température de fusion -42°C (32%) & -29°C (37%)
Température d'ébullition 45°C pour la solution 37% & 80°C pour la solution 32%
forme un azéotrope à 20,2% et 109°C sous pression atmosphérique
Tension de vapeur 30mbars pour la solution à 32% & 200mbars pour la solution à 37%
Masse volumique du liquide 1160kg/m3 (32%) & 1190kg/m3 (37%)
Masse volumique de la vapeur 1,53 kg/m3

Classement & Etiquetage:

- HCl anhydre

T: TOXIQUE
C: CORROSIF
R23: Toxique par inhalation
R35: Provoque de graves brûlures
S9: Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé
S26: En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l'eau et consulter un spécialiste.
S36/37/39: Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage. (*)
S45: En cas d'accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible lui montrer l'étiquette).

- HCl solution

C: CORROSIF
R34: Provoque des brûlures.
R37: Irritant pour les voies respiratoires.
S26: En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l'eau et consulter un spécialiste.

Equipement des stockages

Les solutions aqeuses d'acide chlorhydrique émettent des fumées acides et corrosives.
Ces fumées émises en particulier au cours des opérations de remplissage du bac, doivent être collectées et absorbées.
Pour cela on peut employer un venturi alimenté par une solution diluée en recirculation sur un stockage. Une solution plus efficace encore consiste à utiliser une colonne garnie dans laquelle on fait ruisseler de l'eau ou une solution diluée. L'absorbtion de l'acide dans l'eau provoque un important dégagement de chaleur. La solution formée doit être refroidie.
Les organes de respiration du bac, ainsi que les équipements d'abattage des fumées acides doivent résister à la corrosion. Les matières plastiques et en particulier le PVC sont les plus recommandées.

Matériaux de construction

Les capacités peuvent être faites en:
- acier caoutchouté
- acier verré
- acier revêtu de PVDF
- fibre de verre et résine polyester

Les pompes peuvent être faites de:
- PTFE
- PVDF
- acier verré

Les tuyauteries peuvent être en:
- acier revêtu de PTFE, PVDF, polypropylène
- PVC

Les échangeurs de chaleur peuvent être en graphite.

Précautions d'utilisation

Il fait l'objet de la fiche INRS n° 13

Le contact avec la peau ou les yeux cause de sévères irritations ou brûlures. Les zones touchées doivent être lavées abondament à l'eau.
Les limites d'exposition aux vapeurs d'acide chlorhydrique sont:
- 5ppm pendant 8 heures
- 50pppm pendant 1 heure
- 1500ppm est mortel au bout de quelques minutes.

L'acide chlorhydrique n'est pas inflammable mais au contact des métaux il provoque un dégagement d'hydrogène pouvant provoquer une explosion.

En cas d'épandage, la priorité est de diluer la nappe avec de l'eau pour réduire les fumées avant neutralisation. Ne pas utiliser de soude caustique qui réagit trop violemment, pour neutraliser une solution concentrée.

Chaleur de dilution

Le tableau ci-desous donne la chaleur dégagée en kcal par kg de solution initiale lors de la dilution jusqu'à la concentration finale.

Concentration initiale (% poids) Concentration finale (% poids)
35% 30% 20% 10% 0%
100% gaz 390 410 440 470 490
35% dans l'eau 8 19 27 35
25% dans l'eau 4 10 15
15% dans l'eau 2 5

Exemple d'application:

La dilution de 1 kg de solution à 35% à 50°C par 2,5kg d'eau à 20°C conduira à une solution titrant:
(35 x 1)/(1 + 2,5) = 10%
La chaleur dégagée est lue dans le tableau(C. initiale= 35% & C. finale= 10%): 27 kcal
Sachant que 1 kcal fournie à 1kg de solution provoque une augmentation de température de 1°C, l'élévation de température de la solution due à la dilution sera donc approximativement de:
27 / 3,5 = 8°C.
Compte non tenu de la chaleur de dilution, la température finale du mélange serait de:
[(1 x 50) + (2,5 x 20)] / (1 + 2,5) = 28,6°C
L'effet de la chaleur de dilution portera la température de la solution finale à près de 37°C.
Si la solution doit être maintenue à une température <30°C, il faudra éliminer:
3,5 * (37 - 30) = 24,5 kcal.
Si le système de refroidissement permet d'éliminer 100kcal/h, l'opération de dilution devra durer près de 15 minutes.

Rejets autorisés

L'arrêté du 2 février 1998 relatif aux prélèvements et à la consommation d'eau ainsi qu'aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l'environnement soumises à autorisation précise:
Art. 27. - Sous réserve des dispositions particulières à certaines activités prévues par l'article 30, les effluents gazeux respectent les valeurs limites suivantes selon le flux horaire maximal autorisé :
...
5° Chlorure d'hydrogène et autres composés inorganiques gazeux du chlore (exprimés en HCl) : si le flux horaire est supérieur à 1 kg/h, la valeur limite de concentration est de 50 mg/m3.
Art. 52. - La hauteur de la cheminée (différence entre l'altitude du débouché à l'air libre et l'altitude moyenne du sol à l'endroit considéré) exprimée en mètres est déterminée, d'une part, en fonction du niveau des émissions de polluants à l'atmosphère, d'autre part, en fonction de l'existence d'obstacles susceptibles de gêner la dispersion des gaz.
Cette hauteur, qui ne peut être inférieure à 10 mètres, est fixée par l'arrêté d'autorisation conformément aux articles 53 à 56 ou déterminée au vu des résultats d'une étude des conditions de dispersion des gaz adaptée au site.
Cette étude est obligatoire pour les rejets qui dépassent l'une des valeurs suivantes :
...
- 50 kg/h de composés inorganiques gazeux du chlore

Art. 59. - Lorsque les rejets de polluant à l'atmosphère autorisés dépassent les seuils ci-dessous, l'exploitant doit réaliser dans les conditions prévues à l'article 58 une mesure en permanence du débit du rejet correspondant ainsi que les mesures ci-après. Dans le cas où les émissions diffuses représentent une part notable des flux autorisés, ces émissions sont évaluées périodiquement.
...
5° Chlorure d'hydrogène et autres composés inorganiques gazeux du chlore : si le flux horaire dépasse 20 kg/h, la mesure en permanence des émissions de chlorure d'hydrogène est réalisée.

Art. 63. - Les exploitants des installations qui rejettent dans l'atmosphère plus de :
- 50 kg/h de composés inorganiques gazeux du chlore ;
- 50 kg/h d'acide chlorhydrique ;
assurent une surveillance de la qualité de l'air ou des retombées (pour les poussières). 

Abattage des vapeurs acides

Les industries utilisant ou générant de l'acide chlorhydrique sont souvent confrontées au traitement de flux gazeux contenant des vapeurs d'acide. L'acide chlorhydrique est un composé volatils; il est facilement entrainé par l'air ou les gaz de procédé.
Tension de vapeur HCl au dessus d'une solution aqueuseLe lavage à l'eau ou par une solution neutralisante est souvent la solution préconisée pour respecter les normes environnementales de rejet à l'atmosphère des effluents gazeux. Le lavage à l'eau, contrairement aux solutions neutralisantes, permet de produire une solution aqueuse, valorisable, ou recyclable dans le procédé. C'est donc souvent la solution préférée. Si une épuration poussée est recherchée, la solution aqueuse produite devra être peu concentrée (volume d'effluent liquide important), ou bien nécessitera une absorption en plusieurs étages (investissement important). Une solution neutralisante permettra une épuration poussée, en un seul étage d'absorption et génèrera un effluent réduit.
 Exemple d'absorption d'acide chlorhydrique en trois étages:
Schéma de principe d'un absorbeur à trois étages
Le gaz à épurer contient des vapeurs d'acide chlorhydrique, qui doit être absorbé dans l'eau. L'acide absorbé doit être valorisé sous la forme d'une solution concentrée (30 à 35%). Le gaz est épuré en trois étapes successives:
 - lavage par une solution riche en acide dans un venturi alimenté par la solution extraite de l'étage intermédiaire
 - lavage par une solution de concentration intermédiaire (10%) dans un venturi . Cet étage est alimenté en solution pauvre en acide provenant de l'étage final
 - lavage final dans une colonne à garnissage alimenté en eau fraiche, qui permet d'atteindre une épuration poussée
L'absorption étant exothermique, les solutions doivent être refroidies

Exemple de dimensionnement

Un évent d'air chargé en acide chlorhydrique doit être épuré au moyen d'un laveur de gaz sur lequel circule en boucle une solution diluée d'acide. L'objectif est respecter la règlementation qui limite à 50mg/m3 le rejet d'acide à l'atmosphère.
La pression partielle d'acide à atteindre dans l'évent rejeté est:
0,05 / 36,5 * 0,025 *101300 = 3,5 Pa
Si on fait l'hypothèse que l'effluent extrait du laveur sera en équilibre avec la solution d'acide circulant, les courbes de tension de vapeur des solutions aqueuses d'acide montrent que si la température de la solution absorbante est de 60°C, la concentration en acide devra être limitée à moins de 3%, mais que si sa température est limitée à 30°C par un refroidissement efficace, la concentration en acide pourra atteindre 10%.



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