合成盐酸的生产技术

1、常州工程职业技术学院毕业论文(2010年)主题合成盐酸的生产技术学院常州工程职业技术学院专业精细化学生产技术班级精0530取得学位学生名李05拉指导教师孙毓指挥完成日期2010.05.18目录摘要，摘要，摘要，摘要，摘要。1生产原料的来源41.1氯气的来源和性质1.1.1氯气的来源1.1.2氯气的性质1.2氢的来源和性质41.2.1氢的由来1.2.2氢气的性质1.3原料及中间体的规格2合成盐酸的生产技术2.1盐酸的概要2.1.1盐酸的性质2.2.2盐酸的用途2.2.3盐酸的生产方法2.2盐酸的生产原理和特征2.3合成工艺条件2.4进程的概要63合成炉和过程控制条件73.1合成炉的构造3.2生产

2、过程控制条件4异常现象的发生原因和处理方法84.1异常现象的发生原因和处理方法.9结论，结论，结论，结论，结论参考文献.12感谢13摘要氯碱工业是基本化学工业之一。 氯碱工业的主要产品是烧碱、盐酸、液氯。 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。 在我们的氯化氢工序中，电解制品的氯气和氢气直接合成盐酸。 在国民经济各部门，盐酸的用途广泛，是重要的无机化工原料，广泛应用于染料、医药、食品、印染、皮革、冶金等行业。关键词：盐酸、氢、氯、生产技术1生产原料的来源1.1氯气的来源和性质1.1.1氯气的来源：用于合成盐酸的氯气是在离子膜工序中将盐水电解制成的，通

3、过氯气总管送到氯干燥工序进行处理后，送到氯化氢工序生产盐酸。1.1.2氯气的性质(1)物理性质：颜色、气味状态：通常是有刺激性气味的黄绿色气体密度：大于空气密度容易液化，熔点低，压力101kPa，温度-34.6时容易液化。 液态氯是金黄色的。 如果持续将温度冷却到-101，液氯就会变成固体氯。溶解性：易溶于有机溶剂，难溶于饱和盐水。 一体的积水在常温下溶解2体积的氯气，形成氯水，产生的次氯酸具有漂白性，使蛋白质变质，容易光分解。(2)化学性质：毒性氯气是有毒气体，主要通过呼吸器侵入人体，溶解于粘膜中含有的水分中，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道粘膜产生有害影响：次氯酸会使组织强烈氧化的盐酸刺激粘膜

4、，产生炎症性肿胀，呼吸道粘膜浮肿，粘液大量分泌，呼吸困难，导致氯气中毒1L的空气中最大可以含有0.001的氯，超过这个量会引起人体中毒。助燃性在一些反应中，氯气能够支撑燃烧，例如，铁在氯气中燃烧并生成氯化铁化学方程式： 2Fe 3Cl2=2FeCl3 (条件：点火)与金属反应钠在氯气中燃烧生成氯化钠化学方程式： 2Na Cl2=2NaCl (条件：点火)与非金属反应氢气在氯气中燃烧，或者受光生成氯化氢气体化学方程式： H2 Cl2=2HCl (条件：点火或照明)1.2氢气的来源和性质1.2.1氢的由来：和氯气一样，用于合成盐酸的氢气是在离子膜工序中将盐水电解而成的，通过氢气的总配管送到氢处理工

5、序进行处理后，送到氯化氢工序生成盐酸。1.2.2氢气的性质：(1)分子量： 4.032(2)三相点：-254.4(3)液体密度(平衡状态，-252.8): 169kg/m3(4)气体密度(101.325kPa、0):0.180kg/m3(5)比容(101.325kPa、21.2): 5.987m3/kg(6)气液容积比(15、100kPa): 974L/L1.3原料及中间体的规格(1)氢： H298%、O2/H20.5%(2)氯气： Cl2 Cl295%、H2O/Cl20.06%、O2/Cl22.5%、H2/Cl20.4%(3)液氯尾氯： Cl265%、H2/Cl24%(4)盐酸： HCL31

6、wt%、Fe50ppm、Av-Cl250ppm2合成盐酸的生产技术2.1盐酸的概要2.2.1盐酸的性质(1)物理性质：外观和性状：无色或微黄色挥发性液体，有刺鼻的气味。pH:7 (酸性)熔点(): -114.8 (纯)沸点(): 108.6(20% )相对密度(水)=1:1.20相对蒸汽密度(空气)=1:1.26(2)化学性质：与强酸性、碱反应生成氯化物和水HCl NaOH=NaCl H2 O能与碳酸盐反应，生成二氧化碳、水K2 CO3 2HCl=2KCl CO2 H2 O能与活性金属单质反应，生成氢盐酸与硝酸银反应，生成不溶于稀硝酸的氯化银，氯化银不溶于水。HCl AgNO3=HNO3 Ag

7、Cl2.2.2盐酸的用途盐酸是重要的无机化工原料，广泛应用于染料、医药、食品、印染、皮革、冶金等行业。 盐酸也可以用于氯化锌等氯化物(氯化锌为助焊剂)的制造中，也可以从矿石中提取镭、钒、钨、锰等金属制成氯化物。随着有机合成工业的发展，盐酸(含氯化氢)的用途更广泛。 用于水解淀粉的葡萄糖、用于制造盐酸奎宁(疟疾治疗)等多种有机药剂的盐酸盐等。2.2.3盐酸的生产方法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。 在我们的氯化氢工序中，电解制品的氯气和氢气直接合成盐酸。2.2盐酸的生产原理和特点合成盐酸分两个阶段：在氯气与氢气的作用下生成氯化氢，用水吸收氯化氢来

8、制造盐酸。 合成氯化氢的反应如下Cl2 H2 2HCl (条件：点火)该反应在低温、常压、无光的条件下进行的话，反应速度非常慢，但在高温和光的条件下，反应非常快，放出大量的热。 氯气和氢气的合成反应，必须很好地控制。 不那样做的话会爆炸。 因为反应后的气体温度高，所以在用水吸收前必须冷却。 用水吸收氯化氢的话，会放出很多热，放出热的话盐酸温度会上升，不利于氯化氢气体的吸收。 因为溶液温度高，氯化氢气体的溶解度就降低，所以制造盐酸需要采取热转移对策。工业吸收有冷却吸收法和绝热吸收法两种方法。 吸收气体的氯化氢浓度高时采用绝热吸收法，氯化氢浓度低时采用冷却吸收法。 用合成法提取氯化氢的话，气体中的

9、氯化氢含量很高，所以多采用绝热吸收法。2.3合成工艺条件(1)温度氯气与氢气在常温、常压、无光的条件下反应缓慢，温度上升到440以上时马上化合，在有催化剂的条件下在150下剧烈化合，爆炸。 因此，在温度高的情况下完全反应。 温度超过500时，有显着的热分解现象。 一般控制合成炉出口温度400450。(2)水分绝对干燥的氯气与氢气难以反应，但是存在微量的水分的话反应速度会加快，水分是促进氯与氢反应的介质。 一般认为水的含量超过0.005%时，对反应速度没有什么影响。(3)氯氢的分子比氯化氢合成，氯和氢以1:1的分子比化合，实际生产中氢过剩，一般被控制在5%左右，不超过10%。 如果不这样做，原料

10、成分和操作条件会多少发生变动，氯气的供给会过剩。 这不利于防止设备腐蚀、提高产品质量、防止环境污染，但氢过多有爆炸的危险。2.4工艺流程概述从氯氢处理工序送来的氢经过氢缓冲器、氢断路器进入合成炉。 从氯氢处理工序输送来的氯气，通过氯气缓冲器，进入合成炉。 进入合成炉内的氯、氢以一定的配比，在合成炉的燃烧台上燃烧，生成白色的氯化氢气体。 氯化氢气体从天花板排出，通过冷却管被空气冷却后，进入石墨冷却器，被水冷却，氯化氢气体的温度下降50左右，被冷却的氯化氢气体与从一次减膜吸收塔和二次减膜吸收塔流下的稀盐酸合流，生成31%的合成盐酸，流入盐酸贮藏槽没有被一次减膜吸收塔吸收的氯化氢气体，与在二次减膜吸

11、收塔和填料吸收塔残留的浓度约为2%左右的稀盐酸合流流下，生成的稀酸流入一次减膜吸收塔。 未在二段降膜吸收塔内吸收的氯化氢气体和其他氢气、二氧化碳气体、氮气等排气进入填料吸收塔的底部，来自循环水槽的吸收水被循环泵送至填料吸收塔，吸收水和来自第二吸收塔的气体，在塔内进行气液交换，吸收氯化氢气体生成浓度为2%左右的稀，流入第二下降膜吸收塔，未被吸收的气体通过水喷射泵排出到大气中，水喷射泵的下游流入循环槽，一部分作为吸收水，另一部分作为喷射泵使水循环。31%盐酸从上面进入树脂塔，用树脂处理吸附的盐酸进入盐酸中间槽，一部分用泵用高纯度酸树脂吸附塔处理，达到高纯度酸基准后，进入高纯度酸贮槽，另一部分用泵送

12、到盐酸发货区。在石墨冷却器中，氯化氢气体中的大部分水分凝结析出，同时吸收氯化氢气体，生成铁含量高的盐酸，流入红酸贮槽。 来自离子膜阳床处理的软水(或蒸发一效果冷凝水)被输送至循环吸收水槽，成为吸收水的补给源。图2.1盐酸合成工艺流程图(合成盐酸过程的流程图是自己用图纸画的)3合成炉及过程控制条件3.1合成炉的结构目前国内外的炉型主要分为铁制炉和石墨炉两种。 炼铁炉耐腐蚀性能差，寿命短，合成反应难以利用，操作环境差，现在很少。 我所属的氯化氢工程，在此之前都使用过铁制炉，但现在已经停止使用了。 因为铁质炉的反应不敏感，用手动阀调整，产量也比较少，我们的工序中在石墨合成炉中生产盐酸。石墨炉分为石墨

13、炉和三组石墨炉一体化。 二一体型石墨炉是合成和冷却一体化的炉，三组一石墨炉是合成、冷却、吸收一体化的炉。石墨合成炉一般是立式圆筒型石墨设备，由炉体、冷却装置、燃烧反应装置制、安全防爆装置、吸收装置、反射镜等附件构成。三组石墨炉、石英燃烧器安装在炉的上部，喷出的火焰方向朝下。 合成段为圆筒状，用含酚的不透过性石墨制成，有冷却水套，天花板上有环形的稀酸分配槽，内径与合成段筒体相同。 从分配槽溢出的稀酸沿着内壁流下，在冷却炉壁的同时，与氯化氢接触，形成浓度稍高的稀盐酸作为吸收段的吸收剂。 与合成段相连的吸收段由6个相同的圆孔式石墨元件构成，其轴孔是吸收通路，径向孔是冷却水通路。 为了加强吸收效果，增加流体的紊乱，各块体的轴向孔的前端被加工成喇叭口状，块体的上面被加工成径向和环状槽，被前一段吸收的材料在这里再次分配给下一个块体，进入最下面的块体。 未被吸收的氯化氢经过下封头汽水分离到排气塔，产品盐酸经过液封送到贮槽。图3.1三组一石墨