【正文】 /HOG K m o l h? ? ?總 水的總質(zhì)量 2 7 . 3 1 5 7 1 8 1 3 1 . 6 8 /Om k g h? ? ?總 H 剩余的氫氣的量為： 2 = 1 5 6 . 7 7 1 1 4 8 . 8 1 3 . 0 6 4 = 4 . 8 9 7 K m o l / hHG 余 2 4 . 8 9 7 2 9 . 7 9 4 /Hm k g h? ? ? 二氧化碳、氮氣沒有參與反應(yīng)量不變 ⑤ 總出料 (mol)=++++ =總出料 (m)=++++ =表 22 HCl 合成爐的物料平衡表 輸入， kg/h 輸出， kg/h H2 HCl N2 H2O H2O H2 O2 N2 Cl2 CO2 CO2 總計 因總進(jìn)料量 (m)≈總出料量 (m)，所以物料守衡。未被吸收的氣體進(jìn)入尾氣吸收塔 ， 用來自解吸塔的稀酸 吸收，生成的 酸供降膜吸收器使用。二合一爐合成、在爐內(nèi)完成冷卻，在爐外進(jìn)行吸收，既可以生產(chǎn)氯化氫氣體，又可以部分吸收生產(chǎn)鹽酸，可以滿足不同的需求，具有更廣闊的應(yīng)用前景。 二合一石墨合成爐制取鹽酸工藝的特點：爐內(nèi)合成的氯化氫氣體不與合成爐的鋼鐵部分接觸 ，生成的氯化氫質(zhì)量較高；裝置的生產(chǎn)能力跟過去比也有很大的提高；出合成爐的氯化氫氣體用石墨冷卻器冷卻，跟鋼制冷卻盤管相比，冷卻效果有了很大提高；二合一爐的熱水廢熱也可在此利用。 工藝路線的選擇 本設(shè)計采用合成法制備氯化氫以及鹽酸。 ①在氧氣的存在下燃 燒 破壞 H 這樣 繼續(xù)下去構(gòu)成一個鏈鎖性的反應(yīng)。 (1)鏈的引發(fā)：在合成氯化氫的過程中，氯 氣 與氫 氣 在 光照的作用下 ，首先，氯 氣分子吸收光量子 從 而被離 解成 兩個活化的氯原子。 在本設(shè)計中，經(jīng)調(diào)查 海鹽 的市場價為 240 元 /噸， 冷凍鹽水的市場價為 1250 元 /噸，冷卻水的市場價為 元 /噸，低壓蒸汽為 65 元 /噸。 表 14 生產(chǎn)能力 產(chǎn)品名稱 氫氧化鈉 生產(chǎn)時間 8000 小時 處理量 噸 /小時 生產(chǎn)制度 本車間工作人員的工作制度為三班制，每班 8小時連續(xù)生產(chǎn)，按四班三倒制度運轉(zhuǎn)，其中管理人員實行一班制。鹽城市沿海生態(tài)環(huán)境有相對較好、容量較大的優(yōu)勢，沿海灘涂土地資源也相對充足。 設(shè)計依據(jù) 齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書。目前電子級氯化氫出口國，如美國，主要是從石油化工副產(chǎn)氯化氫作為原料來制備高純氯化氫。 工業(yè)副產(chǎn)酸脫析法。 合成法。 20世紀(jì) 80 年代以后制備方法發(fā)展到用濃硫酸與烘焙干的氯化鉀反應(yīng)，生成高純氯化氫氣體，用壓縮機壓入鋼瓶中。 15℃ 時不同 濃度鹽酸的密度建表 12 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計 3 表 12 鹽酸溶液的沸點 濃度 % 密度 g/ml 鹽酸溶液在在大氣壓下的沸點 見表 13 表 13 鹽酸溶液在在大氣壓下的沸點 HCl 濃度 %（ mol） 0 2 4 6 8 12 14 17 溫度（ ℃ ） 100 化學(xué)性質(zhì) 鹽酸容易與許多金屬起反應(yīng)，放出氫氣而生成鹽類，與堿類發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水。 化學(xué)性質(zhì) （ 1）干燥的氯化氫不 與金屬反應(yīng)。氯 化氫的比熱容在常壓下 15℃ 時為 （ Kg氯化氫比空氣重，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為 。 本世紀(jì)上半葉合成法逐漸成為世界各國生產(chǎn)鹽酸的主要方法。近幾年，我國的氯堿生成工藝雖然有了較大的變化，采用先進(jìn)的生成工藝的生產(chǎn)裝置逐年增加，但是，總的來說，生產(chǎn)工藝與國外相比相對落后，再加上其他一些因素，生產(chǎn)成本普遍較高 [5]。在石油工業(yè)中，對由滲透率低的石灰?guī)r組成的儲油結(jié)構(gòu)進(jìn)行酸化，可擴大巖層裂縫，提高油的流動性和滲透率。 氯化 氫在化工生產(chǎn)中液有廣泛的用途 。 Synthesis。對氯化氫合成爐、吸收器以及解析塔等主要設(shè)備進(jìn)行了計算以及相應(yīng)的選型，并綜合各方面因素對車間布置 ，自動控制，安全和環(huán)境保護(hù)工程以及公用工程進(jìn)行了合理的設(shè)計。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計 I 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計 摘要 本設(shè)計是以氯化氫為產(chǎn)品，年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計。確定工藝路線，工藝流程的簡述，以及整個生產(chǎn)過程的物料和熱量衡算。 Chloralkali。所以氯堿工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品幾乎涉及國民經(jīng)濟及人民生活的各個領(lǐng)域。在電子工業(yè)中， 氯化氫可用于硅外延生長、氣相拋光、吸雜、刻蝕和結(jié)晶處理等工藝。 我國氯堿工業(yè)創(chuàng)建于 20 世紀(jì) 20 年代。例如，解吸法，鹽酸脫析法，合成法，工業(yè)副產(chǎn)酸脫析法，石油化工副產(chǎn)氯化氫提純法等。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計 2 氯化氫的性質(zhì) 物理性質(zhì) 氯化氫分子量為 ，在常溫下為無色氣體，具有刺激性 氣味。 表 11 氯化氫在水中的溶解度（ ） 溫度 ℃ 溶解度 LHCl/LH2O 0 10 20 30 40 50 60 氯化氫在 壓力下，沸點為 85℃ ，凝固點為 ℃ 。無水氯化氫在常溫及 KPa 壓力下可液化，在沸點時密度為 。但 在工業(yè)鹽酸中常有鐵、氯或有機物而呈黃色 。 20 世紀(jì) 70 年代以前電子工業(yè)用高純氯化氫的制備，一直是將濃硫酸滴加到鹽酸中，將其中的水吸收掉，使過飽和氯化氫氣體析出。鹽酸脫吸法制高純氯化氫廣泛用于 PVC、氯丁二烯和高純鹽酸的生產(chǎn) 中。此種方法生產(chǎn)的氯化氫氣體純度在 %以上。 石油化工副產(chǎn)氯化氫提純法。 本設(shè)計采用的方法是合成法制備氯化氫氣體。 鹽城市合德鎮(zhèn)地處我國東部江蘇沿海的中部，東臨黃海，南與南通市毗鄰，北與連云港接壤，西與揚州、淮安相連，對接長三角，鐵路、公路、水路、航空四種運輸方式構(gòu)成了四通八達(dá)的交通運輸網(wǎng)絡(luò) 。 設(shè)計規(guī)模與生產(chǎn)制度 生產(chǎn)能力入下表 14所示。經(jīng)濟核算必須考慮到一切可能存在的因素：用于原材料、勞動力、設(shè)備維修、動力和其他公用工程等方面的直接生產(chǎn)成本，還包括車間的管理費、銷售費用以及其他費用。其反應(yīng)為鏈鎖反應(yīng)。 )，這個活化的氫原子又與一個氯 氣 分子作用，生成一個氯化氫分子和一個活 化 的氯原 子 ?；希瑒t反應(yīng)被破壞而使活性消失 。 氯化氫用水吸收后即可成為鹽酸。 鐵合成爐制取鹽酸工藝的特點：本體不帶冷卻水套，爐內(nèi)的氯化氫氣體會對爐體造成腐蝕，導(dǎo)致鐵離子進(jìn)入氯化氫氣體內(nèi)，經(jīng)吸收后制取的鹽酸中含鐵量過高，顏色發(fā)黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量。石墨三合一合成爐結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、檢修方便、使用壽命長、操作彈性強，被廣泛使用。合成爐夾套的 冷卻水將反應(yīng)放出的熱量帶走，氣體在合成爐頂部溫度降為 350℃左右，經(jīng)石墨冷卻器冷卻至 170℃左右，進(jìn)入降膜吸收器，與來自尾氣塔的稀酸進(jìn)行并流吸收，降膜吸收器底部生成的酸的濃度可達(dá) 35%左右，供解吸塔解吸用。HG 2HOG 消耗氫氣的量2239。 所以， X1=， X2= 因此，由 ① 式可得， L= 2 9 4 .6 4 2 1 9 2 .6 2 k m o l/h0 .2 6 5 5 0 .1 3 1 1 ?? m = 2 1 9 2 .2 6 1 8 = 3 9 4 6 0 .6 8 k g / h?水 所以，吸收劑的量為 mm = = 49 95 4. 23 kg /吸 收 劑 出塔氣體質(zhì)量流量的計算 出塔氣體中剩余的氯化氫的量為 GHCl=G 合 （ ） =3kmol/h 所以 ， mHCl 余 =出塔氣體中剩余的混合氣體的量為 m 混合氣 =所以，出塔氣體總的質(zhì)量流量為 m 出塔氣 = 出塔液體質(zhì)量流量的計算 因為進(jìn)塔液體與出塔液體中水的量是不變的，所以 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計 14 mm = = 60 70 8 .74 kg /h 5水出 塔 液 表 23 降膜吸收器的物料平衡表 輸入， kg/h 輸出， kg/h 進(jìn)吸收器混合氣 HCl 出吸收器混合氣 HCl H2O H2O H2 H2 N2 N2 CO2 CO2 吸收劑用量 出吸收器液體流量 總計 解吸塔的物料衡算 20%鹽酸氯化氫35%鹽 酸 吸收器的塔底液體全部進(jìn)入解吸塔進(jìn)行解析，則解吸塔的物料計算如下： 進(jìn)塔液體質(zhì)量流量的計算 解吸塔的進(jìn)塔液的量等于吸收塔塔底的出塔液的量 39。 0 322 298. 15[ ( ) ( ) 10 ]Tr H O m P mQ G H K C dT ?? ? ? ? ? ?? 合成爐內(nèi)放出總的熱量為兩反應(yīng)放出的熱量之和： 39。PQtt GC?? ?總合 合 ② 式中： G 合 —— 合成氣的摩爾流量， kmol/h C’p 合 —— 合成氣的恒壓摩爾比熱容， J/ t—— 合成氣入口溫度， ℃ t1—— 燈頭溫度， ℃ 混合氣體的 C’P 可用下面的式子算得： 2 2 2 2 2 2 2 239。 將燈頭溫度帶入 ① 式，可得反應(yīng)放出的總的熱量 所以，反應(yīng)放出的總的熱量為： 87 2 3 1 . 3 4 4 1 02 . 8 9 1 0 0 . 7 0 2 2 7 3 6 . 8 6 4 . 0 9 1 0 2 7 3 6 . 8 62 7 3 6 . 8 6 2 9 8 . 1 522909394. 16 K J / hQ?? ? ? ? ? ? ? ???總 計算冷卻水用量 合成氣入口溫度 25℃，出口溫度 350℃，在平均溫度 ℃，查氣體比熱容共線圖可得混合氣中各組分的比熱容 表 29 各物質(zhì)在 ℃下的比熱容 物質(zhì) N2 CO2 H2O HCl H2 PC （ kJ kmol/k? ） 所以，合成氣帶走的熱量計算如下： 2 2 232 9 .3 1 .8 1 1 2 ( 3 5 0 2 5 )1 7 .2 5 1 0 k J/hdN N NQ C G t? ? ? ? ? ? ? ??? 2 2 233 6 .8 2 0 .3 2 1 6 ( 3 5 0 2 5 )3 .8 5 1 0 k J/hdC O C O C OQ C G t? ? ? ? ? ? ? ??? 2 2 233 3 .9 7 .3 1 5 7 ( 3 5 0 2 5 )8 0 .6 1 0 k J/hdH O H O H OQ C G t? ? ? ? ? ? ? ??? 32 9 . 0 2 2 9 7 . 6 2 ( 3 5 0 2 5 )2 8 0 7 1 0 k J / hdH C l H C l H C lQ C G t? ? ? ? ? ? ? ??? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計 21 2 2 232 8 .3 4 .8 9 7 ( 3 5 0 2 5 )4 5 .0 4 1 0 k J/hdH H HQ C G t? ? ? ? ? ? ? ??? 所以，合成氣帶走的總熱量為： 2 2 2 23( 17 .2 5 3. 85 80 .6 28 07 45 .0 4) 1029 53 74 0 kJ / hd d d d d dN C O H O H C l HQ Q Q Q Q Q? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??總 冷卻水移走的熱量 1 ( 7 0 8 9 8 1 . 3 2 2 9 0 9 3 9 4 . 1 8 2 9 5 3 7 4 0 ) k J / h 2 0 6 6 4 6 3 5 . 4 6 k J / hdQ Q Q Q? ? ? ? ?? 總 總 取冷卻水的溫差為 25℃ ，查得 pC水 =33 0 . 4 6 1 . 8 1 1 2 3 5 01 9 . 3 1 1 0 /dN N NQ C G tK J h? ? ? ? ? ? ??? 2 2 239。 39。 39。32 8 .3 4 .8 9 7 3 5 04 8 .5 1 0 /dH H HQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 所以，進(jìn)石墨冷卻 器 帶入的熱量為： 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39