年产20万吨氯碱盐酸工段工艺设计

XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 1 页 共 22 页 1 1 1 引言引言 盐酸 又称氢氯酸 是氯化氢的水溶液 亦是氯碱企业中最基本的无机酸和化工原 料之一 也是氯碱厂做好氯气产品生产能力平衡的关键产品和大宗的化学合成法产品 氯碱 即氯碱工业 也指使用饱和食盐水制氯气氢气烧碱的方法 工业上用电解饱 和 NaCl 溶液的方法来制取 NaOH Cl2和 H2 并以它们为原料生产一系列化工产品 称 为氯碱工业 工业上利用氢气与氯气合成的方法生产氯化氢 因此盐酸是氯碱工业的重要产品 1 1 盐酸概况 1 1 11 1 1 物理性质物理性质 盐酸是无色液体 具有腐蚀性 是氯化氢的水溶液 工业用盐酸会因有杂质三价铁 盐而略显黄色 氯化氢分子量 36 46 密度大于空气 标准状态下的密度为 1 639g L 临界温度为 51 54 临界压力为 8314kPa 氯化氢气体在水中的溶解度很 大 随着氯化氢的分压的升高而增加 随着温度的上升而降低 在化学上人们把盐酸和硫酸 硝酸 氢溴酸 氢碘酸 高氯酸合称为六大无机强酸 有刺激性气味 由于浓盐酸具有挥发性 挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气作用形 成盐酸小液滴 所以会看到酸雾 主要成分 氯化氢 水 熔点 114 8 纯 HCl 沸点 108 6 20 恒沸溶液 相对密度 水 1 1 20 相对蒸气密度 空气 1 1 26 饱和蒸气压 kPa 30 66 21 溶解性 与水混溶 浓盐酸溶于水有热量放出 溶于碱液并与碱液发生中和反应 能与乙醇任意混溶 溶于苯 氯化氢在 101 3kPa 压力下 沸点为 85 凝固点为 114 2 氯化氢的比热容在常压下 15 时为 0 8124kJ kg 在 0 1700 范围内 可按 下式计算 其误差为 1 5 8 1 式中 T 为绝对温度 5 0 75575 11 2505CT K XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 2 页 共 22 页 2 15 时盐酸的密度与浓度之间的关系 1 1 21 1 2 化学性质化学性质 a 与酸碱指试剂反应 紫色石蕊 C7H7O4N n 试剂与 pH 试纸变红色 无色酚酞 C20H14O4 不变色 b 和碱发生中和反应 生成氯化物和水 HCl NaOH NaCl H2O c 能与活泼金属单质反应 生成氢气 Fe 2HCl FeCl2 H2 d 能和金属氧化物反应 生成盐和水 CuO 2HCl CuCl2 H2O MgO 2HCl MgCl2 H2O Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O e 能和盐反应 生成新酸和新盐 2HCl Na2SO3 SO2 H2O 2NaCl Na2S2O3 2HCl 2NaCl H2O SO2 S FeS 2HCl H2S FeCl2 f 能与大部分碳酸盐和碳酸氢盐 HCO3 反应 生成二氧化碳和水 K2CO3 2HCl 2KCl CO2 H2O NaHCO3 HCl NaCl CO2 H2O g 具有还原性 2KMnO4 16HCl 浓 2KCl 2MnCl2 5Cl2 8H2O 4HCl 浓 MnO2 加热 MnCl2 2 H2O Cl2 14HCl 浓 K2CrO7 3Cl2 气体 2CrCl3 2KCl 7H2O NaClO 2HCl NaCl Cl2 H2O 另外 盐酸能与硝酸银反应 生成不溶于稀硝酸的氯化银 氯化银不能溶于水 产 生沉淀 HCl AgNO3 HNO3 AgCl 浓度 0 168 1817 1323 8230 5531 5232 4933 4634 4235 3839 11 密度 g mL 1 0001 0401 0851 1201 1551 1601 1651 1701 1751 1801 200 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 3 页 共 22 页 3 实验室常用盐酸于制取二氧化碳的方法 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 电离方程式为 HCl H Cl 1 2 盐酸的主要用途 1 2 11 2 1 生活用途生活用途 a 人体用途 人类和其他动物的胃壁上有一种特殊的腺体 能把吃下去的食盐变成盐酸 盐酸是 胃液的一种成分 浓度约为 0 5 它能使胃液保持激活胃蛋白酶所需要的最适合的 pH 值 它还能使食盐中的蛋白质变性而易于水解 以及杀死随食物进入胃里的细菌的作用 此外 盐酸进入小肠后 可促进胰液 肠液的分泌以及胆汁的分泌和排放 酸性环境还 有助于小肠内铁和钙的吸收 b 日常用途 主要用于制取洁厕灵 除锈剂等产品 1 2 21 2 2 工业用途工业用途 a 用于稀有金属的湿法冶金 例如 冶炼钨时 先将白钨矿 钨酸钙矿 与碳酸钠混合 在空气中焙烧 800 900 生成钨酸钠 CaWO4 Na2CO3 Na2WO4 CaO CO2 将烧结块浸在 90 的水中 使钨酸钠溶解 并加盐酸酸化 将沉淀下来的钨酸滤 出后 再经灼热 生成氧化钨 Na2WO4 2HCl H2WO4 2NaCl H2WO4 WO3 H2O 最后 将氧化钨在氢气流中灼热 得金属钨 WO3 3H2 W 3H2O b 有机合成 例如 在 180 200 的温度并有汞盐 如 HgCl2 做催化剂的条件下 氯化氢与 乙炔发生加成反应 生成氯乙烯 再在引发剂的作用下 聚合而成聚氯乙烯 c 漂染工业 例如 棉布漂白后的酸洗 棉布丝光处理后残留碱的中和 都要用盐酸 在印染过 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 4 页 共 22 页 4 程中 有些染料不溶于水 需用盐酸处理 使成可溶性的盐酸盐 才能应用 d 金属加工 例如 钢铁制件的镀前处理 先用烧碱溶液洗涤以除去油污 再用盐酸浸泡 在金 属焊接之前 需在焊口涂上一点盐酸等等 都是利用盐酸能溶解金属氧化物这一性质 以去掉锈 这样 才能在金属表面镀得牢 焊得牢 e 食品工业 例如 制化学酱油时 将蒸煮过的豆饼等原料浸泡在含有一定量盐酸的溶液中 保 持一定温度 盐酸具有催化作用 能促使其中复杂的蛋白质进行水解 经过一定的时间 就生成具有鲜味的氨基酸 再用苛性钠 或用纯碱 中和 即得氨基酸钠 制造味精的 原理与此差不多 f 无机药品及有机药物的生产 盐酸是一种强酸 它与某些金属 金属氧化物 金属氢氧化物以及大多数金属盐类 如碳酸盐 亚硫酸盐等 都能发生反应 生成盐酸盐 因此 在不少无机药品的生 产上要用到盐酸 在医药上好多有机药物 例如奴佛卡因 盐酸硫胺 维生素 B1 的制剂 等 也是 用盐酸制成的 1 3 氯化氢的主要用途 1 3 11 3 1 生产聚氯乙烯生产聚氯乙烯 在电石法生产聚氯乙烯的工艺中 氯化氢是主要原料之一 2 222 HgCl C HHClCHCHCl 22 n CHCHClCH CHCl n 1 3 21 3 2 二氯乙烷的生产二氯乙烷的生产 在乙烯法生产聚氯乙烯的工艺中 乙烯和氯化氢在空气的存在下 可发生氧化反应 生成 1 2 二氯乙烷 2 2422422 230 1 2 2 C CuCl C HOHClC H ClH O 2 盐酸的生产 2 1 实验室制法 原理 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 5 页 共 22 页 5 NaCl s H2SO4 浓 微热 NaHSO4 HCI NaHSO4 NaCI s 加热 Na2SO4 HCI 总式 2NaCI s H2SO4 浓 加热 Na2SO4 2HCI 主要装置 分液漏斗 圆底烧瓶或锥形瓶 倒扣漏斗 防止倒吸 防止冻伤手 还 有夹子 防止冷凝水倒流 2 2 工业制法 2 2 12 2 1 工业主要采用电解法工业主要采用电解法 1 将饱和食盐水进行电解 除得氢氧化钠外 在阴极有氢气产生 阳极有氯气产生 2NaCl 2H2O 电解 2NaOH Cl2 H2 2 在反应器中将氢气和氯气通至石英制的烧嘴点火燃烧 生成氯化氢气体 并发出大量 热 H2 Cl2 点燃 2HCl 3 氯化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 2 2 22 2 2 微观原理 微观原理 氯化氢系电解食盐水得到的氯气与氢气经燃烧而成 反应式为 H2 Cl2 2HCl 184 1KJ 44 千卡 克分子 反应实质是个链锁性反应 在受光的作用下 首先是氯气分子吸收光量子后被解离 成两个活化的氯原子 这两个活化的氯原子 Cl 再与氢分子作用生成一氯化氢分子和 一个活性氢原子 这个活化的氢原子又与一个氯原子作用 生成一个氯化氢分子 和一个活性的氯原子 即 表是一个光量子 Cl2 2Cl 活性氯原子 Cl H2 HCl H 活性氢原子 H Cl2 HCl Cl 如此继续下去 2 2 32 2 3 影响反应的主要因素影响反应的主要因素 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 6 页 共 22 页 6 除原料气的纯度外 氯化氢纯度主要取决于氯气 氢气的压力 配比与合成温度 压力平稳才能确保配比准确 氯气 氢气的配比通常为 1 1 05 1 1 体积 过小则 造成反应不完全而存在游离氯 过大则造成氯化氢纯度下降 冷量消耗增加 同时还会 影响安全 有可能造成爆炸危险 合成炉温一般不宜过高或过低 过高影响设备寿命 过低则有可能使反应不安全 氯化氢在 1700 以上才显著离解 故可以认为氯化氢的合成为一不可逆过程 氯 氢合成氯化氢的反应 可以看成氢气在氯气中均衡地燃烧 火焰应为青白色 并伴生大 量的热 燃烧时火焰的温度按理论计算约为 2500 但在实际合成时 由于氯气过量 不纯气体及水分的带入 以及氯化氢离解等因素 使火焰温度降至 2000 以下 2 3 合成工艺及流程 2 3 12 3 1 工艺流程简图工艺流程简图 包装 2 3 22 3 2 制酸工艺的选择制酸工艺的选择 制造氯化氢和盐酸的主要设备是合成炉 a 铁合成炉制取盐酸工艺的特点 铁合成炉制取盐酸的特点是本体不带冷却水套 氯气 氢气在合成炉内反应生成氯 化氢气体 氯化氢气体直接和铁合成炉的内壁接触 造成对炉体氧化腐蚀较严重 导致 铁离子进入氯化氢气体中 经吸收后制取的盐酸中含铁量偏高 颜色发黄 影响产品质 量 铁合成炉因材质问题 易造成合成炉灯头腐蚀 灯头更换频繁 冷却盘管利用空气 氢气缓冲罐 氯气缓冲罐 HCL 合 成 炉 降 膜 吸 收 器 降 膜 吸 收 器 尾 气 塔 喷射泵 循环 水池 水 泵 酸 储 罐 酸 泵 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 7 页 共 22 页 7 进行自然冷却 冷却盘管也易被腐蚀 容易形成三氯化铁堵塞空气冷却盘管及石墨冷却 器入口 增加系统阻力 降低生产能力 由于反应过程放出大量的热 在空气中自然冷 却 合成炉周围的操作环境温度更高 b 二合一 合成炉制取盐酸工艺的特点 石墨二合一合成炉 以下简称为二合一炉 具有高产 质优等特点 特别是在生产氯 化氢及高纯盐酸时可节约投资成本 减少运行费用 降低能耗 经过处理的氢气经过氢气阻火器后 进入到二合一炉底部灯头部位 干燥后的氯 气也进入到该位置与氢气进行燃烧 冷却水经冷却水循环泵进入二合一炉上部的冷却段 冷却至 40 以下 再进入冷却器冷至 30 以下 去合成 PVC 或进入吸收塔生产盐酸 热水槽中的热水经热水循环泵进入二合一炉下部的燃烧段外夹套 吸收炉内的燃 烧热后温度上升 再进人换热器与温度低的暖气回水进行换热 温度降低后回到热水槽 开始下一轮的循环 冷却水经冷却水循环泵进入二合一炉上部的冷却段外夹套 吸热降低氯化氢的温度 后 进入冷却塔进行冷却 再回到冷却循环水池 开始下一轮的循环 二合一炉与铁合成炉相比有以下的优点 氯化氢中铁含量极低甚至不含铁 炉体几乎不受腐蚀 产量大 l 台二合一 炉氯化氢的产量相当于 2 台铁合成炉的产量 操作弹性大 可按设计能力的 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 8 页 共 22 页 8 30 100 进行生产 没有高温炉体的热辐射 改善了工作环境 存在的问题 二合一炉的产量大 开始安装时安装的是两层灯头 氯气是否过量用火焰观察不 明显 不易操作 易造成氯化氢的游离氯在瞬间超标 原来 5 台铁合成炉开 1 台 100m3 h 的循环水泵 泵出口压力为 0 2 MPa 开 1 台二合一炉和 4 台铁合成炉 循 环水泵出口压力为 0 16 MPa 二合一炉热水出口管线上的出口阀门全开 管线内易 出现真空 造成炉体燃烧室上部夹套短暂缺水 c 三合一 炉制取盐酸工艺的特点 石墨三合一盐酸合成炉具有结构紧凑 生产强度大 操作弹性强 盐酸质量好等诸 多优点 在氯碱行业被广泛采用 自 1996 年至今 南阳新旺氯碱化工有限公司 以下简 称为新旺公司 的三合一盐酸合成炉运行状况良好 三合一石墨合成炉 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 9 页 共 22 页 9 盐酸生产工艺流程 氯气液化后的尾氯经过氯气缓冲罐 氯气分配台后 与来自氢处理工段的经过氢气 缓冲罐 氢气分配台 阻火器后的氢气进入三合一炉顶部的石英灯头 反应生成的氯化 氢向下进入吸收冷却段 自尾气塔来的稀酸进入三合一炉炉头分水盘后 沿合成段内壁 成膜状流至吸收段 经过吸收段上部分配头后 以均匀膜状流至吸收管内壁 与氯化氢 气体一道顺流而下 稀酸吸收大部分氯化氢后变成浓酸 浓酸经炉底气液分离器 液封器进入成品盐酸 贮槽 未被吸收的氯化氢和其他气体进入尾气塔底部 氯化氢被从塔顶加入的吸收水吸 收变成稀盐酸 经液封后进入三合一炉 尾气被水力喷射器抽走 不凝气排人大气 酸 性下水进入循环槽后用稀酸循环泵送至水力喷射器和尾气吸收塔 反应热和氯化氢溶解 热由夹套内冷却水带出 冷却水经凉水塔降温后循环使用 石墨制三合一炉 见上图 是选用酚醛树脂浸渍的人造石墨制成 由燃烧器 燃烧炉 交换器及分离器三部分组成 燃烧器装在顶部 火焰喷射而下 与稀酸并流一起进入胶 式吸收管 边冷却边吸收直至分离器 浓酸从底部流出 来吸收的少量氯化氢气体进往 尾气吸收塔 三合一炉底部有一石墨板制成的防爆膜 另外还有点火孔 视孔等 此炉 的优点在于集合成 冷却 吸收于一体 精简了工艺流程 但结构复杂 不易清理结垢 和检修 该设计选用三合一石墨合成炉 3 计算 3 1 计算依据 1 生产规模 年产 20 万吨烧碱装置生产盐酸 2 年操作时间 300 天 三班生产 3 原料气的组成 氯气组成氢气组成 成分 体积百 分数 重量百 分数 成分 体积百 分数 重量百分 数 成分 体积百分 数 重量百分 数 Cl295 0 N22 48 H298 0 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 10 页 共 22 页 10 H20 5 O20 62 O20 4 CO21 3 H2O 0 0462 N21 6 CO0 1 H2O 3 2 合成炉的物料衡算 生产规模为年产 20 万吨烧碱装置能产生氯气 氢气的物质的量为 若氯化氢的吸收率为 100 n kmol h 2 7 104722 3 24300240 1020 能生产盐酸物质的量为 HCl 的物质的量 n 2n kmol h 2 109444 6 3 2 13 2 1 输入输入 在合成炉中发生如下反应 22 222 22 2 22 22 HClHCl HOH O COOCO 1 进合成炉的原料氯气中各组分的质量 kmol hkg h 2 Cl 2 104722 3 4 104653 2 4 7514kmol hkg h 2 CO 95 3 1 104722 3 2 2 100906 2 1 8275kmol h3 6550kg h 2 H 95 5 0 104722 3 2 0 3655kmol h10 2339kg hCO 95 1 0 104722 3 2 9 0892kmol hkg h 2 N 95 48 2 104722 3 2 2 105450 2 4 7645kmol hkg h 2 O 95 3 1 104722 3 2 2 105246 1 在原料氯气中水的重量可根据氯气中含水量进行计算 设氯气中水的重量为 X kg h 则 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 11 页 共 22 页 11 0462 0 46 1525 2542339 10655 3 06 20924653 X X 解得 X 10 6237kg h 0 5902kmol h 2 进合成炉的原料氢气中各组分的质量 在盐酸生产中过量 5 10 现取 5 体积 则原料氢气中各组分的质量如下 2 H kmol h729 16 kg h 2 H58 36405 1 22 347 kmol h47 6186 kg h 2 O4881 1 98 4 0 58 364 kmol h166 67kg h 2 N9524 5 98 6 1 58 364 在原料氢气中水的千摩尔数可根据气体分压定律进行计算 2 2 1 1 H O H O nP n P 式中 为原料中除水蒸气以外的所有气体的千摩尔数 1 n 2 H 364 58 1 4881 5 9524 372 02 kmol h 1 n 为 40 时饱和水蒸气分压等于 7 3747kPa 为原料气体中 2 H O p55 32mmHg 1 p 除水蒸气以外的所有气体的分压 kmol h411 1473 kg h 2 H O n8415 22 3747 7 4865 127 3747 7 02 372 二 输出 合成反应生成物的计算 1 22 2HClHCl 进炉 347 22kmol h 2 Cl 生成 kmol hHCl44 694222 347 消耗 347 22kmol h 2 H 2 22 22COOCO 进炉 CO 0 3655 kmol h 生成 0 3655 kmol h 2 CO 消耗 kmol h 2 O1828 0 2 3655 0 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 12 页 共 22 页 12 3 222 22HOH O 在合成炉内混合气体中尚有剩余氧气的千摩尔数为 4 7645 1 4881 0 1828 6 0698 kmol h 生成水 kmol h1396 1220698 6 消耗 12 1396 kmol h 2 H 合成炉气的组成见下表 合成炉气的组成 成分 kmol hkg hvol wt HCl 694 4425347 0691 7194 99 2 CO5 1169225 140 680 87 2 H7 047914 09580 930 0543 2 N15 0416421 16481 991 62 2 H O35 5713640 28344 702 47 合 计 757 2226647 75100100 合成炉的物料衡算见下表 HCl 输入 kg h输入 kg h 原料氯气 25293 5 其中 24653 0 2 Cl 209 06 2 CO 3 6550 2 H 10 2339 CO 254 50 2 N 152 46 2 O 10 6237 2 H O 合成炉气 26647 75 其中 25347 06HCl 225 14 2 CO 14 0958 2 H 421 1648 2 N 640 2834 2 H O XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 13 页 共 22 页 13 原料氢气 1354 62 729 16 2 H 47 6186 2 O 166 67 2 N 411 1673 2 H O 总计 26648 12 26647 75 由上表可知 忽略计算误差 反应前后物料守恒 3 3 氯化氢冷却器的物料衡算 1 进入冷却器的氯化氢气体组成见下表左部 2 氯化氢气体的温度由冷却至 50 部分水蒸气被冷凝 生成浓度为 37 3 的450oC oC 盐酸 其温度为 40 冷却后气体带走的水分计算 22 11 H OH O nn PP 式中 为合成炉气的千摩尔数 694 44 5 1169 7 0479 15 0416 721 6464 1 n 1 n kmol 为 40 时 37 3 盐酸液面上的水蒸气分压 等于 2 4394kPa 18 3mmHg 2 H O p oC 为合成炉气的分压力 等于 98 8686kPa 760 18 3 741 7mmHg 1 P 17 81 kmol h 320 4952 kg h 2 H O n 8686 98 4394 2 6464 721 所以冷凝水 640 2834 320 4952 319 7882kg h 2 H O G 冷凝酸量 W 510 0290 kg h 373 00 1 7882 319 消耗量 190 24 kg h 5 2121 kmol hHCl HCl G 0 373510 0290 氯化氢冷却器的物料平衡表 输入 kg h输出 kg h XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 14 页 共 22 页 14 合成炉气 26647 75 其中 25347 06HCl 225 14 2 CO 14 0958 2 H 421 1648 2 N 640 2834 2 H O 一 合成炉气 26137 71 其中 25156 82HCl 225 14 2 CO 14 0958 2 H 421 16 2 N 320 49 2 H O 二 37 3 冷凝酸 510 03 其中 190 24HCl 319 79 2 H O 总计 26647 75 26647 74 比较以上两个数据 忽略计算误差 冷却前后物料守恒 3 4 氯化氢吸收系统的物料衡算 氯化氢吸收系统包括膜式吸收器及尾气吸收塔两部分 进入该系统的物料有氯化氢 冷却气 吸收水以及由冷却系统来的冷凝酸 从该系统出来的物料有成品酸和废气 吸 收的总效率约为 99 8 一 输入 1 输入吸收塔的氯化氢气体的量等于从氯化氢冷却系统输出的量 2 吸收水量的计算 在吸收系统中 生成成品酸时所需要的水量为 55985 01 kg h 0 99825203 09 0 31 0 99825203 09 3 37 3 冷凝酸稀释为成品酸时需要的水量为 103 65 kg h 03 510 31 0 373 003 510 1 G 由于从尾气塔中输出的废气内含有 7 2852kg h 水分 见输出计算 所以实际需要的吸 收水量为 kg h45 557752852 7 4952 32065 10301 55985 2 G 二 输出 1 成品酸量的计算 成品酸量为 kg h41 81602 31 0 373 003 510 0 31 0 99825156 82 G XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 15 页 共 22 页 15 2 废气量的计算 从尾气吸收塔输出的废气包括未被吸收的 HCl 气体及合成炉中其它 气 体 如 等 2 CO 2 H 2 N 尾气中未被吸收的气体的量为 HCl 3136 500 998 1 025156 82 kg h 1 3785 kmol h 尾气中其它气体的组分 见表 8 1 如果废气的温度 为 60 则废气中的水蒸气 的量可根据式下式计算 2 2 60 H O H O nP n P 废气 废气 5846 28 28 16 421 2 0958 14 44 14 225 3785 1 1 n kmol h 2 602 19 9173 0 2031 H O PkPakg cm 2 78 1492 0 7969 PkPakg cm 废气 所以 kg h2852 7 1492 78 9173 195846 28 2 n 所以从尾气吸收塔输出的 kg h00 7182852 7 16 4210958 1414 225 5 363785 1 G 氯化氢吸收系统的物料平衡表 输入 kg h输出 kg h 1 合成炉气 26137 71 其中 25156 82HCl 225 14 2 CO 14 0958 2 H 421 16 2 N 320 49 2 H O 二 37 3 冷凝酸 510 03 其中 190 24HCl 319 79 2 H O 三 吸收水 55775 45 一 成品酸 81602 41 其中 25296 75HCl 56305 66 2 H O 二 尾气 718 00 其中 50 2167HCl 225 14 2 CO 14 0958 2 H 421 16 2 N 7 2852 2 H O 总计 82423 19 82320 41 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 16 页 共 22 页 16 比较以上两个数据 忽略计算误差 氯化氢吸收前后物料守恒 4 主要生产设备 4 1 合成炉 制造氯化氢和盐酸的主要设备是合成炉 氯和氢在其中进行化合反应 并释放出大 量反应热 在生产中必须及时除去 该设计选用三合一石墨合成炉 石墨制三合一炉 见图 是选用酚醛树脂浸渍的人造石墨制成 由燃烧器 燃烧炉交 换器及分离器三部分组成 燃烧器装在顶部 火焰喷射而下 与稀酸并流一起进入胶式 吸收管 边冷却边吸收直至分离器 浓酸从底部流出 来吸收的少量氯化氢气体进往尾 气吸收塔 三合一炉底部有 一石墨板制成的防爆膜 另 外还有点火孔 视孔等 此 炉的优点在于集合成 冷却 吸收于一体 精简了工艺流 程 但结构复杂 不易清理 结垢和检修 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 17 页 共 22 页 17 径向式石墨热交换器结构示意图 4 2 热交换器 热交换器按其结构类型大致可分为 1 管束式石墨热交换器 如列管式 喷淋式 2 径向式石墨热交换器 3 板室式石墨热交换器 由于氯化氢的冷却 目前大多数采用 径向式石墨热交换器 见图 它由基体换热 块 石墨封头 金属外壳等组成 石墨块之间采用氟橡胶 O 型密封圈或柔性石墨密 封圈密封 氯化氢气体走纵向孔 冷却水或冷冻盐水走横向孔 此设备具有结构简单 传热效果好 耐腐蚀 易于操作和维修等特点 4 3 吸收器 塔 绝热吸收塔 尾气塔 干燥塔可选用填料塔 内衬瓷砖或橡胶或酚醛胶泥或酚醛石 墨 径向式石墨降膜吸收器 见图 8 19 由气液混合室 气液分离器 吸收堰 吸收基 本换热块 气液分配器及金同外壳等组成 所有石墨件均经酚醛浸渍加工而成 石墨块 之间采用氟橡胶或柔性石墨 O 型圈密封 稀酸由顶部入塔 进酸管应在液面以下 防止炉气走短路去尾气吸收塔 每根吸收管都有布酸器 校正在同一水平面上 使每根 吸收管均匀布入稀酸 合成炉气冷却后与稀酸由吸收管上部一起顺流而下 管外有水冷 却 使管壁上的酸膜边冷却边吸收炉气中的氯化氢 塔底是成品酸与贫气的出口 此设 备维护时 应注意 1 进入吸收器的氯化氢气体 温度不能过高 应小于 170 否则容易烧坏石墨 XX 工工学学院院 08 级级综综合合训训练练 论论文文 第 18 页 共 22 页 18 件 2 定期清理冷却水夹套污垢 维持高效率运转 3 抽查冷却水出口含酸 发现损坏或渗漏应及时处理 4 4 脱吸塔与再沸器 脱吸塔也称解吸塔 用于制造高纯氯化氢气体 一股选用填料塔 钢壳内衬瓷砖或酚醛 石墨 填料选用瓷环 再沸器一般选用酚醛石墨制的列管式热交换器 见图 此设备应 防止震撞 过热 加入蒸气时 防止冲击和局部过热 一般控制蒸气压力小于 0 3MPa 盐酸脱吸塔及再沸器 4 5 其它设备 输送盐酸用泵可选用陶瓷泵 玻璃泵 聚三氟乙烯泵 氯化聚醚泵等耐酸泵 容器如盐酸贮槽 分离器及管路等 可选用聚氯乙烯 酚醛玻璃钢 钢衬橡胶 瓷 砖玻璃 酚酸石墨 搪玻