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1、莽镊吩笑枪筏沧室拎他则黍涕霖捆镇辙伪网浆嗜苯铭蔼茫挨数篡垒溉吹梢骄城邢闲街幌新剧卫撑蝉跟暖唯迢八涎植屹弧瓜拴僳笑惶赎捶蒙抄愚豌仙骑探勘盈暴墩翻忽姐懈苟皆庇冲洼灰毯篷韵湿茄亭橱果狱饥栽房寞厚朝琅熊银绕醉扁舒眉芦滑溢焦券吵借鬼叭陈杆簿就兹执沂训摊汽歼痹扳哑钡啥斯森病饼文熙磺惠经波害慈监聊名凌墟炮镶碘粗给迎黑啦宾对周刀衅七撵铡吃余疫琢肘也谋里缀昭呛熙轮隅凳睬尊蹭湾矫造腔消梯揍说疑理锡坊细敢墒奋瘁捶终庆讼囱曳稳勿耪梅真钮青钎衫唯慕仁壕掩祷裔涝渺坞暂掉兔条主篙殃坞烫芯堑舔催荫嗓逢厚阔哲聘吐仅课俩哲校资糕栈熄民葫蜕君据 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文题 目：年产6000吨盐酸合成工艺设计院 系： 化工
2、与制药系 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工0902 学生姓名： 要栽贫翼蜜戈浴腐享输份椅误称尔刺袒五邓育勋携忆展拓烧驾碌谷镶低裳蔫曹刮袄脏缨雁嗓疹俗颊胆颜勉食崖录嫂始狈凭奢文居乡途夕幅赛朽熬叔延窃苍哭鲜啊障剿幅睁劣魄斥锣寐构肾械项梅惊穆渤碍事忙胯患植旅炽妒哥劲双事箩帕暗觉死碍冶芋裳嘿精掇炸督瑶略谁柔给虹言绥耍牵椅刊姚卓鹏历拨侧游龄撇梳瓜雾燎主矛谅燃塑倒犊趴碎谩掖球箩秀月槐袁晕蛮摄池享蔷崩恩小饺崎杰淑捧靠禁饯昆溢甸蘸黎画赏琵萍研漂殿后恫柑泌住斋拨艺没咀接处酒膝达赂预煤如铲贿遁派障粱盎现面汐秧巳卯裴涪秦宙骨秽刻镊禄蕊斜晾奇孟愿候盯答个燥胶才混揪泅角羞济跪嘛刺悬渡拿距陶娟脑处产6000吨盐酸
3、合成工艺设计茶勘寓责残随嚷篓腕篓桂箕嘱搁雹惰翰锈柳澎步峻售擦椿臂长械屡浮协啸绝萌盆身睫谤眉嚼疡疏钟实矩功逃左每涉缔侠煞凰绑捅搀耳楼岔汉柄胖畴狮涟少凡怖存沟废谣帮浚率诡麦瑞惜敌哮琳奶它袁绽钎舱澄坪儡叁灶淳谴钮清凉步旁灯盗啮谷啸途尿朝忌摄矫酷囚婉褥秒症耽暮谩氢挠露佩珊折暑搁笆污杜玄披疚通师周弟茵孤劲沽殷淡新唉鸟巡友淄鹰籽若剩俗园钙函短掂械伺池农嚣土忆媒贬听斧炼溜勋轻比靠诉举拢阶硅阎枷渣赐彤裸嗡崭褪墨钥忠鳖丈糕邵俞矿穆汾浦朔尹喻实乎超倚入漏贬工酿穴钵推刽爬射失闸稀伶盆阳哄营企驾汀淀易皿什且阴磁叮苑辱姬喊玄卯歼剥总宅冻脑陈方奥沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文题 目：年产6000吨盐酸合成工艺设计院
4、系： 化工与制药系 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工0902 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2013 年 6 月 15 日论文答辩日期： 2013 年 6 月 22 日毕业设计（论文）任务书化学工程与工艺专业 0902班学生：高彬毕业设计（论文）题目：年产6000吨盐酸合成工艺设计 毕业设计（论文）内容：1.文献综述 毕业设计（论文）内容：2.物料衡算、热量衡算、主要设备的工艺尺寸计算 毕业设计（论文）内容：3.绘制工艺流程图 毕业设计（论文）专题部分： 起止时间：2013年4月- 2013年6月指导教师： 签字 年 月 日教研主任： 签字 年 月 日学院院长： 签字 年 月
5、 日摘要盐酸广泛用于钢铁、电镀和钢铁结构件的酸洗过程中，同时也用于化学制药、稀土生产等行业。铁合成炉生产盐酸是目前国内大多数氯碱厂普遍应用的生产技术, 其吸收工艺虽几经变革, 目前大都采用降膜塔、填料塔二级或三级吸收法制盐酸。本次设计主要内容有三个：一是对盐酸合成的整个过程进行了物料衡算、热量衡算，二是对合成炉进行了设备尺寸计算和降膜吸收塔换热面积计算，最后绘制了工艺流程图。本文综述了国内外盐酸生产方面的现状及进展，分析了现有装置的优点和存在的问题。针对这些问题，结合课题需求，对现有的生产工艺进行了改进处理，设计了盐酸装置的生产工艺，这些设计在一定程度上克服了现有工艺的缺陷。关键词： 盐酸 合
6、成炉 工艺设计AbstractHydrochloric acid is widely used in steel, electroplating and steel structure in the process of the acid, Also used to chemical medicine, rare earth in production, etc. Iron synthesis furnace production hydrochloric acid is the present domestic most LvJianChang general use in producti
7、on technology, Though the absorption process several change, At present most used falling film tower, packed tower level 2 or 3 absorb legal hydrochloric acid.This design there are three main elements: one is the material balance the process of hydrochloric acid synthesis, thermal balance, the secon
8、d is the synthesizer was equipment sizing calculations and calculation of heat transfer of falling film absorber area, finally drawing a flow chart. This paper reviewed the hydrochloric acid production status and progress, Analyzes the advantages of existing units and the existing problems. To solve
9、 these problems, the demand with subject, the existing production technology was improved processing, design the hydrochloric acid device production craft, the design to a certain extent the process of the existing overcome defects.Keywords: hydrochloric acid synthesis furnace Process design目 录目录2引
10、言2第一章 文献综述21.1 研究背景21.1.1盐酸的性质特点及应用21.1.2盐酸的工艺历史21.1.3盐酸的生产31.2本设计的工作内容与目标41.3 盐酸的吸收工艺及存在的问题51.3.1盐酸吸收系统的作用51.3.2吸收工艺流程简述51.3.3吸收过程存在的问题5第二章 产品的性质及其它72.1 产品性质72.1.1 物理性质72.1.2 化学性质72.1.3 产品规格82.1.4主要指标测定方法82.1.5性能与用途82.1.6产品包装、运输及贮存92.2 主要原料的性能与规格92.2.1 原料的物化性质92.2.2 主要生产工艺过程的基本原理112.3 生产工序及生产流程122.
11、3.1 氢气与氯气的来源122.3.2氯化氢合成122.3.3氯化氢的吸收122.3.4产品的贮存输送和包装132.4安全生产基本原则132.4.1基本原则132.4.2压力容器安全使用条件132.4.3安全检修132.4.4防火防爆132.4.5主要安全技术指标132.4.6工业卫生及防护142.4.7环保处理措施142.4.8环保指标14第三章 物料衡算153.1基础数据153.2合成炉物料衡算163.2.1 出炉氯化氢的量163.2.2 满足生产的量163.2.3 进合成炉的量163.2.4进合成炉的量163.2.5进合成炉的量163.2.6进合成炉的量173.2.7 进合成炉的量173
12、.2.8 进合成炉的量173.2.9 合成炉内发生的化学变化如下183.2.10合成炉物料衡算总结183.3盐酸产品质量核算验证203.3.1盐酸浓度计算203.3.2产品酸质量核验20第四章 能量衡算214.1能量衡算采用的计算方法214.2合成炉能量衡算214.2.1基础数据及条件214.2.2进口各股气体能量计算214.2.3进口各股气体总能量234.2.4出口气体能量计算234.2.5出口气体总能量计算244.2.6合成炉能量衡算244.3一段降膜吸收塔能量衡算244.3.1一段塔基础数据及条件244.3.2一段塔进口能量计算254.3.3一段塔进口总能量计算264.3.4一段塔出口能
13、量计算264.3.5一段塔出口总能量计算274.3.7一段塔稀酸的能量计算284.3.8一段塔溶解热计算284.3.9 一段塔总能量计算294.3.10一段塔冷却水用量计算294.4二段降膜吸收塔能量衡算294.4.1二段塔基础数据及条件294.4.2二段塔进口能量计算294.4.3二段塔进口总能量计算304.4.4二段塔出口能量计算304.4.5二段塔出口总能量计算324.4.6二段塔进出口能量计算324.4.7 二段塔稀酸的能量计算324.4.8 二段塔溶解热计算324.4.9 二段塔能量衡算324.4.10二段塔冷却水出口温度324.5三段填料吸收塔能量衡算334.5.1三段塔基础条件3
14、34.5.2 三段塔进口能量计算334.5.3三段塔进口总能量计算344.5.4三段塔出口能量计算344.5.5三段稀酸能量计算354.5.6三段塔溶解热计算354.5.7三段塔能量衡算35第五章 设备计算365.1合成炉设备工艺计算365.2换热面积计算375.2.1一段降膜吸收塔换热面积计算375.2.2二段降膜吸收塔换热面积计算37第六章 设计结论39参 考 文 献40致 谢41引 言在我国的“三酸两碱”生产中，盐酸是生产工艺变化较大的一种。1949年我国盐酸产量仅0.3万吨，全部采用合成法生产，其应用领域也极为单一，主要用作化学试剂及食品等很少几个领域。改革开放后，随着我国氯碱工业和盐
15、酸下游行业的迅速发展，为我国的盐酸工业提供了良好的发展环境和空间，在生产方面，除氯碱行业外，化肥、农药、聚酯等行业作为副产盐酸的新生力量发展迅猛。在消费领域，随着有机合成工业的发展，盐酸的应用领域也获得了极大开拓，用途更加广泛，制药、矿石选矿处理、化工、饲料添加剂、净水剂、稀土等下游行业对盐酸的需求量增长迅猛。1986年，我国盐酸产量首次突破200万吨大关，1993年突破300万吨大关，2000年达到442.11万吨，2006年达到730.58万吨，规模递增的速度越来越快。尤其值得一提的是，1990年我国262.3万吨的盐酸总产量中，副产盐酸已占到142.65万吨，首次超过合成法盐酸，表明盐酸
16、产品结构和技术水平有了质的跨越。此间，美国、日本、加拿大、德国等产量也均超过500万吨，而且都是以副产品盐酸为主。经过60年的发展，我国盐酸工业目前已演变为副产酸占主导地位，并跻身世界盐酸生产大国行列。与此同时，盐酸的产品结构、生产技术水平也有了突飞猛进的进步。第一章 文献综述1.1 研究背景1.1.1盐酸的性质特点及应用 盐酸，学名氢氯酸，是氯化氢（化学式：HCl）的水溶液，相对密度为1.20，无色或微黄色易挥发性液体，有刺激性气味，是一元酸。氯化氢（HCl），在某些火山喷出的气体中曾大量发现。盐酸是氯化氢的水溶液，是强酸，具有酸的通性，在哺乳动物的胃液中也有微量存在。据推测，在地球的原始大
17、气层中含有20:3:1比例的、和，因此原始海洋亦含有相当浓度的氯化氢，它溶解一些矿物成为今天海洋的盐分。主要用于生产各种氯化物；在湿法治金中提取各种稀有金属；在有机合成、纺织漂染、石油加工、制革造纸、电镀熔焊、金属酸洗中是常用酸；在有机药物生产中，制普鲁卡因、盐酸硫胺、葡萄糖等不可缺少；在制取动物胶、各种染料时也有用武之地；在食品工业中用于制味精和化学酱油；医生还直接让胃酸不足的病人服用极稀的盐酸治疗消化不良；在科学研究、化学实验中它是最常用的化学试剂之一。因此，盐酸的用途非常的广泛。1.1.2 盐酸的工艺历史15世纪意大利的手稿中记载如何制成盐酸，但这种水溶液在此前就为炼金术师所使用，那是将
18、食盐和硫酸铁共同蒸馏发生的气体溶解于水而成。1650年前后Glauder开发用硫酸分解食盐的制法。1772年Priestley最先捕集到氯化氢气体制得纯盐酸并试验其性质。1810年Davy证明其为氧与氢的化合物3。1791年法国的科学家获得路布兰制碱法的专利，拥有日产250-300kg的工厂。该法用硫酸钠、石灰石和制造纯碱。但欧洲缺乏天然的硫酸钠矿，因此用硫酸和食盐为原料制造硫酸钠并副产盐酸。由于法国革命，工厂在1793年关闭。爱尔兰人趁英国政府取消重盐税之机会采用路布兰法于1823年在英国设厂。开始时副产的氯化氢气体用150m高的烟筒排放空中，但因其相对密度较大，已构成雾幕下降，对植物造成严
19、重损害。1836年采用焦炭为填料的洗涤塔用水吸收此气体以减少工厂对周围的影响。1863年英国政府颁布了世界上第一个有关环境保护法的碱工业法令，限各工厂必须将产生的氯化氢气体回收95%以上，并规定排出气体中氯化氢含量不得超过0.454g/m3。早期盐酸的用途不大，市场需求量很少。由于纺织工业的发展需用大量的漂粉，许多盐酸便被二氧化锰氧化用来制造氯气，作为漂粉的原料。MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2O这还仅有一半的氯化氢未加利用，而且二氯化锰没有工业用途，致使漂粉成本很高。后来通过1866年的Weldon法和1870年的Deacon法提高了氯气回收率和原料的利用率，大大降低了成本，正适
20、应英国纺织工业发展的需要。自1895年食盐溶液电解法制氯和烧碱工业化以来，盐酸可以用电解产生的氯和氢直接合成。第一次世界大战后各国纷纷调整其工业结构。1923年英国最后一个路布兰制碱法的工厂关闭，盐酸的生产逐渐为直接合成法所代替。第二次世界大战以后，石油化工和塑料等聚合物工业的迅速发展，使氯化氢和盐酸生产路线又起了变化。总的来说，副产氯化氢和盐酸产量比重增大，而合成盐酸的比重下降。从70年代后期以来，由于越来越多的国家对氟氯烃产品的生产陆续加以限制，副产氯化氢产量的比例持续下降，而合成氯化氢的产量则有所上升。工业上制取盐酸时，首先在反应器中将氢气点燃，然后通入氯气进行反应，制得氯化氢气体。氯化
21、氢气体冷却后被水吸收成为盐酸。在氯气和氢气的反应过程中，有毒的氯气被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染。在生产上，往往采取使另一种原料过量的方法使有害的、价格较昂贵的原料充分反应。然后用水吸收生成的氯化氢气体，其中氯化氢是在合成塔里合成的。1.1.3 盐酸的生产合成工业的飞速发展，综合利用有机化合物在氯化过程中大量产生的氯化氢气体，用来生产副产品盐酸成为大势所趋。从上世纪50年代开始，在工业发达国自1772年由Priesly最先搜集到氯气和氢气制得纯盐酸并试验其性质，至今有230多年的历史了。在我国生产盐酸也有近70年的历史了，盐酸的生产一般都包括气体的产生、冷却、吸收。
22、盐酸工业的生产工艺主要有合成法和副产法。随着有机家中，副产品盐酸的产量已经超过合成法生产的盐酸，时至今日副产盐酸依然是盐酸工业中性价比和资源利用效率最高的工艺路线。从我国目前的生产工艺看, 主要有以下几种：（1）铁炉合成、风冷、水冷、石墨冷、绝热吸收、膜式吸收。（2）石墨炉合成、水冷、风冷、绝热吸收、膜式吸收。（3）合成、冷却、吸收为一体的“ 三合一”炉生产，该工艺最为先进。近年来，我国多数厂家均走过了铁炉、水冷、风冷、石墨冷、绝热吸收或膜式吸收, 近而改为“三合一”生产工艺。当然也有正在使用铁炉生产氯化氢气体, 采用风冷、水冷、石墨冷却氯化氢气体供生产用，并且将在我国持续相当长一段时间。“三
23、合一”炉生产盐酸, 自投运以来，由于存在诸多因素防腐材料及技术不过关, 真正坚持下来, 并且发挥作用的生产厂家极少。设备生产厂也举步维艰。但由于该工艺结构紧凑, 占地面积小, 生产弹性大等诸多优点。在经历了年代到年代中期的低潮后, 终于被广大氯碱厂所重视。图1-1 盐酸的生产工艺流程图从目前的生产设备看, 主要设备是合成炉, 其次是尾气吸收塔, 稀酸槽罐缓冲器、冷却塔、循环水池等。1.2本设计的工作内容与目标 针对上述问题，本文提出在现有的盐酸吸收系统流程上进行优化设计，通过综合技术改造，降低投资成本，创建资源节约型和环境友好型企业。本文研究主要内容如下：（1）通过对现有的盐酸生产设备及工艺进
24、行优化选择，设计年产6000吨盐酸的生产工序；（2）针对目前的盐酸生产企业普遍存在的盐酸吸收工艺的不足之处，设计盐酸吸收工段及三段吸收工艺。我国大部分企业仍然停留在高耗低产的运转现状。随着环境保护保护要求的日益提高，对生产系统尾气的排放更加严格，那些高能耗、高污染，低产出的企业最后必将被淘汰。通过本设计工作，能为一些企业的优化生产工艺，节约能源提供借鉴。这既有利于降低企业生产成本，提高资源利用率，增加经济效益，同时符合我国的建设资源节约型、环境友好型社会的基本国家方针政策。1.3 盐酸的吸收工艺及存在的问题1.3.1盐酸吸收系统的作用盐酸吸收系统的主要作用是把反应炉生成的高温氯化氢混合气体降温
25、冷却洗去硫化物等杂质，再用水或稀酸吸收生成质量分数为31的浓盐酸，并且使尾部排气空气中氯化氢体积分数不超过限定值，达到环保要求。1.3.2吸收工艺流程简述从氢气处理工序送来的氢气经缓冲罐和阻火器后，与从液氯工序送来的氯气体积分数大于70的氯气同时进入盐酸合成炉下部的灯头内燃烧，生成氯化氢气体。为保证氯气反应完全，要严格控制进炉氢气适当的过量。氯化氢气体通过空气冷却至45左右后，进入降膜吸收器，被由尾气塔过来的稀酸吸收，产出质量分数为31.031.5 的成品酸。降膜吸收器中未被吸收的氯化氢气体由水流喷射泵抽至尾气塔，用纯水吸收。1.3.3吸收过程存在的问题经查阅国内外文献资料分析总结，通常情况下
26、，盐酸吸收系统存在的问题主要有以下几点：(1)氯化氢气体夹带有大量水雾、泡沫，进入吸收器后，影响到氯化氢与列管水膜的充分接触，且盐酸生成时产生的热量不易移走，以致吸收效率不高。(2)尾气中也带有大量的水雾，在引风机中容易冷凝成弱酸性液体，直接冲击运转的叶轮，引起风机振动加大，风机故障率升高，增加了设备维修量；同时，由于风机效率的下降，使工艺操作波动大，吸收效率更差，尾气排放经常超标，对周围居住环境造成污染，常引起周围居民的投诉。(3)旧盐酸吸收系统的洗涤塔、清洗塔、回收塔等设备全部采用玻璃钢材料制作，投资成本高，且设备制作周期长。第二章 产品的性质及其它2.1 产品性质2.1.1 物理性质盐酸
27、是无色或浅黄色的液体，有氯化氢的刺激气味，有毒有腐蚀性，浓盐酸在潮湿空气中放出氯化氢而发烟，盐酸是一种挥发性酸，也是极强的无机酸5。盐酸的密度随浓度增加而上升，随温度的增加而降低，20时31.0%盐酸密度为1.154g/cm3，35.0%的盐酸密度为1.174g/cm3。盐酸是恒沸点液体，而恒沸点组成与恒沸点温度却随压力不同稍改变。表2-1 恒沸点组成沸点温度随压力变化表项目数据压力KPa0.133700740760800恒沸点106.424107.819108.584110.584压力KPa0.13320.30620.26820.22220.1552.1.2 化学性质盐酸能与酸碱指示剂反应；
28、和碱发生中和反应，生成氯化物和水；能与活泼金属单质反应，生成氢气；能和金属氧化物反应，生成盐和水；和盐反应生成新酸和新盐；与大部分碳酸盐和碳酸氢盐反应生成二氧化碳和水；具有还原性等。2.1.3 产品规格表2-26 Q/SHG-004003-2005指标名称优级品一级品合格品总酸度（以HCI%计）31.031.031.0铁 0.0060.0080.01硫酸盐（以S0%计）0.0050.03砷， % 0.00010.00010.0001灼烧残渣， % 0.080.100.15氧化物（C1%计）0.0050.0080.010表2-3 食品添加剂盐酸的要求 % 项 目指标总酸度（以HCI%计） 31.
29、0铁 % 0.001硫酸盐（以S0%计） 0.007氧化物（以Cl计） 0.003还原物（以S0计） 0.007灼烧残渣， % 0.05重金属（以P b%计） 0.0005砷 % 0.0001表2-4 副产盐酸的要求指标名称 指标总酸度（以HCI%计）31.0外观浅黄色透明液体无浮油2.1.4主要指标测定方法 GB320-93工业用合成盐酸 2.1.5性能与用途a) 金属清洗，在拉管，抽丝，电镀，油漆、镀锡等进一步加工前，必须将氧化铁皮以酸洗方法清除干挣。b) 石油井的酸化，许多油田是石灰岩和沙石岩组成。这些地下组织的渗透率比较低，在采油过程中可以利用盐酸能和这些岩石起化学反应的性质，把盐酸注
30、入油井的地下岩结构中，使岩层产生裂缝，以贯通油层之问的间隔，将油汇集在一起，提高油的流动性和渗透性，从而提高油井的采油率。c) 矿产品的加工。d) 无机物的制造。e) 烯烃、炔烃的加成反应。f) 烃类的氧氯化反应。g) 其它用途，用于染料工业、制革工业、印染工业及食品、医药工业等。2.1.6产品包装、运输及贮存 产品检验方法 a) 合成盐酸按GB 320执行。 b) 副产盐酸按Q/SHGJ 0 2-1 1 7执行。 c) 食晶盐酸按GB18 9 7执行。 产品包装贮运 成品进入盐酸贮罐，根据包装容器的具体情况，开动酸泵，直接装入火车槽车或者汽车槽车，运往厂外，也可用酸泵打至高位槽供厂内生产使用
31、。2.2 主要原料的性能与规格2.2.1 原料的物化性质 氯气的理化性7氯气是一种黄绿色，有刺激性嗅味的气体，对人体有刺激粘膜的毒害作用，氯气密度3.214kg/ m3 (0，101.325kPa)，液化温度(101.325kPa) -33.9(也有-34.05或- 34.6)，氯气溶于水、酒精、四氯化碳等液体中，含水氯气腐蚀性强，0以下，生成Cl28H2O的黄绿色结品，因此含水氯气管道冬季应保温。表2-5 不同温度的氯气溶解度温度()02030405060708090101.325KPa下1升水中溶解氯气（克）14.607.295.724.593.922.792.732.221.27表2-6
32、 氯气在不同压力下液化温度表压（M Pa） 00.0480.1170.2080.2640.3250.396液化温度() -34.5-25-15-50510氯气对人体的侵害随浓度不同而差异甚大。表2-7 空气中不同含氯量对人体的影响空气中的含氯量（mg/m3）对人体的作用 1.0 可长时间工作 12从事轻工作6小时 4不能坚持工作 2 81020分钟即中毒 35500.51小时死亡 90010 分钟内死亡操作环境空气中最高允许浓度1 mgm3。氯气化学性质活泼，易与大多数金属及非金属化合生成各种化合物，在氢气中燃烧生成氯化氢。+ 2 1 氢气的理化性质氢气为无色、无味并且是最轻的气体Q/SHG-
33、004003-2005标准状态下为21.5ml/l。氢气在氧气中的爆炸范围为5%-95.26%，在空气中的爆炸范围5%-72.5%，生产中应特别注意防止爆炸事故发生氢气能和一些强氧化剂作用，以致发生强烈反应。H2+1/2O2 H2Ol/2+l/2 2.2.2 主要生产工艺过程的基本原理氯气与氢气在弱光照射或低温常压下反应速度很慢，只有在加热或明亮的光照下或触媒存在下，才会迅速反应生成氯化氢7，主反应式为： H2+CL2 2 HCl 副反应： 2 H2+O2 2H2O 2 CO+O2 2CO2 3 Cl2+2Fe FeCl （有过缝氯气存在的非正常情况下才发生）氢气和氯气在波长400-436毫微
34、米的紫外光下发生反应时，由下游离基连锁反应，其光量子效率可高达10.5，其反应机理如下：a)链引发：氯分子吸收热或光量子的能量后，离解为两个活性氯游离基，成为链锁反应的升始： Cl2 2Clb)链传递：活性游离基C1，与氢分子作用，生成氯化氢分子和活性氢游离基H，H与氯分子作用生成一个H C l和一个C1，如此一个一个地传递下去构成连锁反应。 Cl.+H2 +H H. +Cl2 +C1c) 链终止，当受到外界能与Cl.或H.结合的物质或基团影响时，游离基便失去活性而使链终止。原料气带入氧2H.+1/2O2 H2O Cl.+ ClO2 自身结合为气体分子H+H H2 CI +Cl Cl2 H+C
35、I 活性游离基与合成炉的壁面碰撞也会发生链终止。一般说来两个简单的游离基互相碰撞时是不能合并的，即式的终止是不存在的。氢氯燃烧合成关系采取氢过剩，以确保氯完全反应。含氯的副产盐酸气采取燃烧法进行净化处理。即把含氯的副产盐酸气与氢氯焰直接接触混合，回收其中氯气。氯化氢被水或稀盐酸吸收后，就可制成盐酸。2.3 生产工序及生产流程2.3.1 氢气与氯气的来源 盐酸的生产主要有两种方式，一种是直接合成法，另一种是无机或有机产品生产的副产品。而我们氯化氢工段采用的是电解产品氯气和氢气直接合成盐酸的。2.3.2氯化氢合成由电解产生的氯气和氢气沿管道分别经过阻火器、控制阀、流量计、燃烧器进入合成炉。氢氯燃烧
36、化合采取氢气过剩，并出燃烧器在合成炉内进行，在反应生成的火焰中完成生成氯化氢的反应，火焰最高为1400，合成的氯化氢和经燃烧处理的氯化氢经合成炉炉壁散热，出合成炉气体的温度在400-500左右，由炉顶出口进入散热器，采用空气自然冷却。2.3.3氯化氢的吸收经过空气冷却的氯化氢进入一段降膜吸收塔顶部，与二段吸收塔流出的稀酸在管内并流向下流动吸收，制得的盐酸由底部流出，经过液封分别进入酸储藏。在一段吸收塔不能吸收的气体与少量吸收的氯化氢由膜式塔底部排出，经过上升管引至二段膜式吸收塔顶部，与尾部吸收塔流出的稀酸在管内并流向流动吸收，制得的稀酸由底部流出进入一段吸收塔顶部。在二段吸收塔不能吸收气体和少
37、量末吸收的氯化氢气体由塔底部排出经上升管引至尾部吸收塔底部进入，在尾部吸收塔内与顶部加入的注加水接触，逆流吸收，不能吸收气体，由尾部塔顶部经气液分离器分离后，由尾部塔顶部排空，分离出的盐酸流回尾部塔，生成的稀酸经液封管流入二段塔塔项。2.3.4产品的贮存输送和包装当酸贮缶液面接近2.5米时，应另换其它空槽，根据包装容器的具体情况，开动酸泵，直接装入火车槽车，或者汽车槽车运往厂外，也可用酸泵打至高位槽供厂内生产使用。盐酸控制系统采用可编程控制系统，简称PLC控制。2.4安全生产基本原则2.4.1基本原则操作人员必须正确使用所规定的方法操作。2.4.2压力容器安全使用条件合成炉操作压力19.9kP
38、a，防爆膜抗压0.1MPa。2.4.3安全检修 定期检查各控制阀门，指示仪表，防火防爆装置必须保持灵敏。 定期检查和处理各设备、管道中的物料、并冬季注意防寒防冻工作。2.4.4防火防爆 加强操作、搞好设备维护，防止易燃、易爆和有毒物质外冒，保护劳动环境，防止人气污染。 生产现场一律不准吸烟、凡因检修施工、必须经批准后方可动火。 氢气设备管线必须有静电防护。2.4.5主要安全技术指标生产岗位空气中有害物质的含量，其最高允许浓度：氯气 l毫克米3氯化氢 l.5毫克米32.4.6工业卫生及防护 所有设备管道不得泄灞、堵塞、确保物料畅通无阻。 坚守工作岗位，不违章作业，发现隐患及时排除和报告，确保安全
39、生产。2.4.7环保处理措施氯化产生的副产盐酸气通入盐酸合成炉燃烧，吸收制成合成盐酸。2.4.8环保指标尾气HCI 含量400mg/m3下水 PH 69第三章 物料衡算3.1基础数据a) 生产规模:年产6000吨b) 生产时间：年开工300天，日开工24小时.c）产品要求：31%d) 储存及包装损失：0.05%e) 进炉范围：1:1.06f) 一段吸收塔吸收率为：50%二段吸收塔吸收率为：45%三段吸收塔吸收率为：5%g) 原料组成（干基）：表3-1 原料组成（干基）名称Cl2H2COO2N2CO2含量95%0.30%0.03%0.50%3.72%0.45%表3-2氢气原料组成（干基）名称H2
40、O2N2含量98%0.40%1.60%注： H2O（g）重量百分含量0.5% H2O（g）含量按与所在地大气压平衡水蒸汽分压计算 3.2合成炉物料衡算3.2.1 出炉氯化氢的量3.2.2 满足生产的量3.2.3 进合成炉的量 原料带入的量 原料带入的量3.2.4进合成炉的量 3.2.5进合成炉的量 3.2.6进合成炉的量 原料带入的量 原料带入的量 3.2.7 进合成炉的量 原料带入的量 原料带入的量3.2.8 进合成炉的量 原料带入的量 设:氢气带入的量为a 原料带入的量 设:氯气带入的量为b 说明：进合成炉的压力为250 合成炉进口温度为30 查水和水蒸气表得：30 P=4247.0Pa
41、3.2.9 合成炉内发生的化学变化如下 主反应： 副反应： 其它副反应因量很少，在工程上忽略计算 主反应： + = 2 开始：3.5479 4.1549 0 反应：3.5479 3.5479 7.0958 完成： 0 0.6070 7.0958 副反应： + = 开始; 0.6070 0.0423 0.1995 反应： 0.0847 0.0423 0.0847 完成： 0.5223 0 0.28423.2.10合成炉物料衡算总结表 3-2 进出合成炉物料数据表成分进入量进入量离开量离开量007.0958258.72133.5479251.5691004.15498.37570.52231.05
42、280.00280.07940.0028007940.02711.19160.02711.19160.04231.3550000.35619.97470.35619.97470.19953.59170.28425.1194表3-3 一段模式吸收塔物料衡算成分进入量进入量离开量离开量7.0958258.72133.5479129.360600000.52231.05280.52231.05280.00280.07940.0028007940.02711.19160.02711.191600000.35619.97470.35619.97470.28425.119400表3-4 二段模式吸收塔物料衡算成分进入量进入量离开量