【正文】 .. 21 進(jìn)口各股氣體總能量 ............................. 23 出口氣體能量計(jì)算 ............................... 23 出口氣體總能量計(jì)算 ............................. 24 合成爐能量衡算 ................................. 24 .............................. 24 一段塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及條件 ........................... 24 一段塔進(jìn)口能量計(jì)算 ............................. 25 一段塔進(jìn)口總能量計(jì)算 ........................... 26 一段塔出口能量計(jì)算 ............................. 26 一段塔出口總能量計(jì)算 ........................... 27 一段塔稀酸的能量計(jì)算 ........................... 28 一段塔溶 解熱計(jì)算 ............................... 28 一段塔總能量計(jì)算 ............................... 29 一段塔冷卻水用量計(jì)算 .......................... 29 .............................. 29 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 二段塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及條件 ........................... 29 二段塔進(jìn)口能量計(jì)算 ............................. 29 二段塔進(jìn)口總能量計(jì)算 ........................... 30 二段塔出口能量計(jì)算 ............................. 30 二段塔出口總能量計(jì)算 ........................... 32 二段塔進(jìn)出口能量計(jì)算 ........................... 32 二段塔稀酸的能量計(jì)算 ........................... 32 二段塔溶解熱計(jì)算 ............................... 32 二段塔能量衡算 ................................. 32 二段塔冷卻水出口溫度 .......................... 32 .............................. 33 三段塔基礎(chǔ)條件 ................................. 33 三段塔進(jìn)口能量計(jì)算 ............................. 33 三段塔進(jìn)口總能量計(jì)算 ........................... 34 三段塔出口能量計(jì)算 ............................. 34 三段稀酸能量計(jì)算 ............................... 35 三段塔溶解熱計(jì)算 ............................... 35 三段塔能量衡算 ................................. 35 第五章 設(shè)備計(jì)算 ........................................... 36 .................................. 36 ........................................ 37 一段降膜吸收塔換熱面積 計(jì)算 ..................... 37 二段降膜吸收塔換熱面積計(jì)算 ..................... 37 第六章 設(shè)計(jì)結(jié)論 ........................................... 39 參 考 文 獻(xiàn) ............................................... 40 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 致 謝 .................................................... 41 沈陽(yáng)化工大學(xué) 科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 1 引 言 在我國(guó)的 “三酸兩堿 ”生產(chǎn)中，鹽酸是生產(chǎn)工藝變化較大的一種。1986 年，我國(guó)鹽酸產(chǎn)量首次突破 200 萬(wàn)噸大關(guān)， 1993 年突破 300 萬(wàn)噸大關(guān)， 2020 年達(dá)到 萬(wàn)噸， 2020 年達(dá)到 萬(wàn)噸，規(guī)模遞增的速度越來(lái)越快。與此同時(shí)，鹽酸的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)水平也有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。據(jù)推測(cè)，在地球的原始大氣層中含有 20:3:1 比例的 2HO、 2CO 和HCl ，因此原始海洋亦含有相當(dāng)濃度的氯化氫，它溶解一些礦物成為今天海洋的鹽分。 1650 年前后 Glauder 開(kāi)發(fā)用硫酸分解食鹽的制法。該法用硫酸鈉、石灰石和制造純堿。開(kāi)始時(shí)副產(chǎn)的氯化氫氣體用 150m高的煙筒排放空中，但因其相對(duì)密 度較大，已構(gòu)成霧幕下降，對(duì)植物造成嚴(yán)重?fù)p害。由于紡織工業(yè)的發(fā)展需用大量的漂粉，許多鹽酸便被二氧化錳氧化用來(lái)制造氯氣，作為漂粉的原料。第一次世界大戰(zhàn)后各國(guó)紛紛調(diào)整其工業(yè)結(jié)構(gòu)。從 70 年代后期以來(lái)，由于越來(lái)越多的國(guó)家對(duì)氟氯烴產(chǎn)品的生產(chǎn)陸續(xù)加以限制，副產(chǎn)氯化氫產(chǎn)量的比例持續(xù)下降，而合成氯化氫的產(chǎn)量則有所上升。在生產(chǎn)上，往往采取使另一種原料過(guò)量的方法使有害的、價(jià)格較昂貴的原料充分反應(yīng)。在我國(guó)生產(chǎn)鹽酸也有近 70 年的歷史了，鹽酸的生產(chǎn)一般都包括氣體的產(chǎn)生、冷卻、吸收。 （ 2）石墨爐合成、水冷、風(fēng)冷、絕熱吸收、膜式吸收。 “三合一 ”爐生產(chǎn)鹽酸 , 自投運(yùn)以來(lái)，由于存在諸多因素防腐材料及技術(shù)不過(guò)關(guān) , 真正堅(jiān)持下來(lái) , 并且發(fā)揮 作用的生產(chǎn)廠家極少。 圖 11 鹽酸的生產(chǎn)工藝流程圖 從目前的生產(chǎn)設(shè)備看 , 主要設(shè)備是合成爐 , 其次是尾氣吸收塔 , 稀酸槽罐緩沖器、冷卻塔、循環(huán)水池等。隨著環(huán)境保護(hù)保護(hù)要求的日益提高，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)尾氣的排放更加嚴(yán)格，那些高能耗、高污染，低產(chǎn)出的企業(yè)最后必將被淘汰。 吸收工藝流程簡(jiǎn)述 從氫氣處理工序送來(lái)的氫氣經(jīng)緩沖罐和阻火器后，與從液氯工序送來(lái)的氯氣體積分?jǐn)?shù)大于 70％的氯氣同時(shí)進(jìn)入鹽酸合成爐下部的燈頭內(nèi)燃燒，生成氯化氫氣體。 吸收過(guò)程存在的問(wèn)題 經(jīng)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料分析總結(jié)，通常情況下，鹽酸吸收系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)： 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 6 (1)氯化氫氣體夾帶有大量水霧、泡沫，進(jìn)入吸收器后，影響到氯化氫與列管水膜的充分接觸，且鹽酸生成時(shí)產(chǎn)生的熱量不易移走，以致吸收效率不高。 鹽酸的密度隨濃度增加而上升，隨 溫度 的增加而降低， 20℃ 時(shí) %鹽酸密度為， %的鹽酸密度為 。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 產(chǎn)品性質(zhì)及其它 9 b) 石油井的酸化，許多油田是石灰?guī)r和沙石巖組成。 e) 烯烴、炔烴的加成反應(yīng)。 b) 副產(chǎn)鹽酸按 Q/SHG． J 0 21 1 7 執(zhí)行。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 產(chǎn)品性質(zhì)及其它 10 表 25 不同溫度的氯氣溶解度 溫度 (℃ ) 0 20 30 40 50 60 70 80 90 下 1 升水中溶解氯氣（克） 表 26 氯氣在不同壓力下液化溫度 表壓（ M Pa） 0 液化溫度 (℃ ) 25 15 5 0 5 10 氯氣對(duì)人體的侵害隨濃度不同而差異甚大。 氫氣在 氧氣中的爆炸范圍為 5%%，在空氣中的爆炸范圍 5%%，生產(chǎn)中應(yīng)特別注意防止爆炸事故發(fā)生． 氫氣能和一些強(qiáng)氧化劑作用，以致發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。一般說(shuō)來(lái)兩個(gè)簡(jiǎn)單的游離基互相碰撞時(shí)是不能合并的，即 ② 式的終止是不存在的 。氯化氫被水或稀鹽酸吸收后，就可制成鹽酸。 氫氯燃燒化合采取氫氣 過(guò)剩，并 出 燃燒器 在 合成爐內(nèi)進(jìn)行，在反應(yīng)生成的火焰中完成生成氯化氫的反應(yīng)，火焰最高為 1400℃ ，合成的氯化氫和經(jīng)燃燒處理的氯化氫經(jīng)合成爐爐壁散熱，出合成爐氣體 的溫 度在 400500℃ 左右，由爐頂出口進(jìn)入散熱器，采用空氣自然冷卻。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 產(chǎn)品性質(zhì)及其它 13 產(chǎn)品的貯存輸送和包裝 當(dāng)酸貯缶液面接近 米時(shí)，應(yīng)另?yè)Q其它空槽，根據(jù)包裝容器的具體情況，開(kāi)動(dòng)酸泵，直接裝入火車(chē)槽車(chē)，或者汽 車(chē)槽車(chē)運(yùn)往廠外，也可用酸泵打至高位槽供廠內(nèi)生產(chǎn)使用。 安全檢修 ⑴ 定期檢查各控制閥門(mén)，指示儀表，防火防爆裝置必須保持靈敏。 ⑶ 氫氣設(shè)備管線必須有靜電防護(hù)。 環(huán)保指標(biāo) 尾氣 HCI 含量 ≤400mg/m3 下水 PH 6—9沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 物料衡算 15 第三章 物料衡算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) a) 生產(chǎn)規(guī)模 :年產(chǎn) 6000 噸 b) 生產(chǎn)時(shí)間：年開(kāi)工 300 天，日開(kāi)工 24 小時(shí) . c）產(chǎn)品要求： 31% d) 儲(chǔ)存及包裝損失： % e) 進(jìn)爐 22:Cl H 范圍： 1: f) 一段吸收塔吸收率為： 50% 二段吸收塔吸收率為： 45% 三段吸收塔吸收率為： 5% g) 原料組成（干基）： 表 31 原料組成（干基） 名稱(chēng) Cl2 H2 CO O2 N2 CO2 含量 95% % % % % % 表 32氫氣原料組成（干基） ② 名稱(chēng) H2 O2 N2 含量 98% % % 注： ① H2O（ g） 重量百分含量 % ② H2O（ g） 含量按與所在地大氣壓平衡水蒸汽分壓計(jì)算 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 物料衡算 16 合成爐物料衡算 出爐氯化氫的量 6 0 0 1 0 0 0 0 . 3 1 2 5 8 . 7 2 1 3 7 . 0 9 5 83 0 0 2 4 ( 1 0 . 1 % ) ( 1 0 . 0 5 % ) k g h k m o l h?? ??? ? ? ? ? 滿足生產(chǎn) 2Cl 的量 21 3 .5 4 7 9 2 5 1 .5 6 9 12Cln H Cl k m o l h k g h? ? ? 進(jìn)合成爐 2H 的量 ⑴ 原料 2H 帶入 2H 的量 2239。 查水和水蒸氣表得： 30 c。因此，熱量衡算的目的就在于確定必須供給或除去這些熱量，從而可以確定傳熱劑用量及換熱設(shè)備的 傳熱面積。 進(jìn)口各股氣體能量計(jì)算 ⑴ 合成爐進(jìn)口 Cl2能量計(jì)算 由摩爾定壓比熱容： 2p,mC p = a+ bT + cT，查某些氣體的摩爾定壓比熱容與溫度的關(guān)系表 [12] 中 Cl2的： a 3 1 .6 9 6 k J k m o l K?? 3b 1 0 .1 4 4 1 0 k J k m o l K?? ? ? 6c = 4 .0 3 8 1 0 k J k m o l K?? 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 能量衡算 22 物料不發(fā)生相變時(shí)，由溫度升高或降低到某一溫度所吸收或放出的熱量。 ⑵ 溶解熱計(jì)算 從氯化氫在水中的溶解熱圖知，溶解熱為 400kcal/KgHCl，因?yàn)橐欢嗡章蕿?0％，故溶解熱 4Q = 1 0 7 . 8 0 0 9 4 0 0 4 . 1 8 7 1 8 0 5 4 4 . 9 4 7 3 k J h? ? ? 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論