【正文】 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。 查水和水蒸氣表得： 30 c。 ⑶ 氫氣設(shè)備管線必須有靜電防護(hù)。 沈陽化工大學(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)另換其它空槽，根據(jù)包裝容器的具體情況，開動酸泵，直接裝入火車槽車，或者汽 車槽車運(yùn)往廠外，也可用酸泵打至高位槽供廠內(nèi)生產(chǎn)使用。氯化氫被水或稀鹽酸吸收后，就可制成鹽酸。 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)。 b) 副產(chǎn)鹽酸按 Q/SHG． J 0 21 1 7 執(zhí)行。 沈陽化工大學(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。 吸收過程存在的問題 經(jīng)查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料分析總結(jié)，通常情況下，鹽酸吸收系統(tǒng)存在的問題主要有以下幾點(diǎn)： 沈陽化工大學(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。隨著環(huán)境保護(hù)保護(hù)要求的日益提高，對生產(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。 “三合一 ”爐生產(chǎn)鹽酸 , 自投運(yùn)以來，由于存在諸多因素防腐材料及技術(shù)不過關(guān) , 真正堅(jiān)持下來 , 并且發(fā)揮 作用的生產(chǎn)廠家極少。在我國生產(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。從 70 年代后期以來，由于越來越多的國家對氟氯烴產(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。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制造氯氣，作為漂粉的原料。該法用硫酸鈉、石灰石和制造純堿。據(jù)推測，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。1986 年，我國鹽酸產(chǎn)量首次突破 200 萬噸大關(guān)， 1993 年突破 300 萬噸大關(guān)， 2020 年達(dá)到 萬噸， 2020 年達(dá)到 萬噸，規(guī)模遞增的速度越來越快。鐵合成爐生產(chǎn)鹽酸是目前國內(nèi)大多數(shù)氯堿廠普遍應(yīng)用的生產(chǎn)技術(shù) , 其吸收工藝雖幾經(jīng)變革 , 目前大都采用降膜塔、填料塔二級或三級吸 收法制鹽酸。 1949 年我國鹽酸產(chǎn)量僅 萬噸，全部采用合成法生產(chǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也極為單一，主要用作化學(xué)試劑及食品等很少幾個領(lǐng)域。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 2 第一章 文獻(xiàn)綜述 研究背景 鹽酸的性質(zhì)特點(diǎn)及應(yīng)用 鹽酸，學(xué)名氫氯酸，是氯化氫（化學(xué)式： HCl）的水溶液，相對密度為 ，無 色或微黃色易揮發(fā)性液體，有刺激性氣味，是一元酸。 1772 年 Priestley最先捕集到氯化氫氣體制得純鹽酸并試驗(yàn)其性質(zhì)。 1836沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 年采用焦炭為填料的洗滌塔用水吸收此氣體以減少工廠對周圍的影響。 1923 年英國最后一個路布蘭制堿法的工廠關(guān)閉，鹽酸的生產(chǎn)逐漸為直接合成法所代替。然后用水吸收生成的氯化氫氣體，其中氯化氫是在合成塔里合成的。 （ 3）合成、冷卻、吸收為一體的 “ 三合一 ”爐生產(chǎn)，該工藝最為先進(jìn)。 本 設(shè)計(jì) 的工作內(nèi)容與目標(biāo) 針對上述問題，本文提出在現(xiàn)有的鹽酸吸收系統(tǒng)流程上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過綜合技術(shù)改造，降低投資成本，創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)。為保證氯氣反應(yīng)完全，要嚴(yán)格控制進(jìn)爐氫氣適當(dāng)?shù)倪^量。 鹽酸是恒沸點(diǎn)液體，而恒沸點(diǎn)組成與恒沸點(diǎn)溫度卻隨壓力不同稍改變。 f) 烴類的氧氯化反應(yīng)。 表 27 空氣中不同含氯量對人體的影響 空氣中的含氯量（ mg/m3） 對人體的作用 可長時(shí)間工作 1—2 從事輕工作 6 小時(shí) 4 不能堅(jiān)持工作 2 8 10—20 分鐘即中毒 35—50 —1 小時(shí)死亡 900 10 分鐘內(nèi)死亡 操作環(huán)境空氣中最高允許 濃度 1 mg／ m3。氫氯燃燒合成關(guān)系采取氫過剩，以確沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 產(chǎn)品性質(zhì)及其它 12 保氯完全反應(yīng)。 氯化氫的吸收 經(jīng)過空氣冷卻的氯化氫進(jìn)入一段降膜吸收塔頂部，與二段吸收塔流出的稀酸在管內(nèi)并流向下流動吸收，制得的鹽酸由底部流出，經(jīng)過液封分別進(jìn)入酸儲藏 [8] 。 ⑵ 定期檢查和處理各設(shè)備、管道中的物料、并冬季注意防寒防凍工作。 1 . 0 6 3 . 7 6 0 8 7 . 5 8 1 3H c ln n k m o l h k g h? ? ? ⑵ 原料 2Cl 帶入 2H 的量 22 0. 79 44 0. 39 4195 % 0. 3%Hn k J h k m ol h? ? ?? 進(jìn)合成爐 CO的量 % 0. 00 28 0. 07 9495%con k m ol h k g h?? ? ? 進(jìn)合成爐 2CO 的量 22 5 1 .5 6 9 1 0 .4 5 % 0 .0 2 7 1 1 .1 9 1 695%con k m o l h k g h?? ? ? 2 3 . 7 0 6 8 0 . 3 9 4 1 4 . 1 5 4 9 8 . 3 7 5 7Hn k m o l h k g h? ? ? ?沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 物料衡算 17 進(jìn)合成爐 2O 的量 ⑴ 原料 2H 帶入 2O 的量 2 39。本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的氣體組分眾多，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)焓法的特點(diǎn)是不必分成一系列分過程，只要直接從各種氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓表 [11] 查出各物質(zhì)的始態(tài)焓、終態(tài)焓，二者相減即可 3過程得出過程所發(fā)生的熱量變化，而不需要考慮過程的顯熱、潛熱和反應(yīng)熱，因此同意基準(zhǔn)焓法可以簡化計(jì)算過程。在等壓條件下，溶解熱等于焓值的變化，因此也被成為溶解焓。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 能量衡算 21 第四章 能量衡算 能量衡算采用的計(jì)算方法 在本設(shè)計(jì)中氯化氫的合成和吸收都伴隨著熱量的變化。 環(huán)保處理措施 氯化產(chǎn)生的副產(chǎn)鹽酸氣通入鹽酸合成爐燃燒，吸收制成合成鹽酸。 壓力容器安全使用條件 合成爐操作壓力 ，防爆膜抗壓 。 氯化氫合成 由電解產(chǎn)生的氯氣和氫氣沿管道分別經(jīng)過阻火器、控制閥、流量計(jì)、燃燒器進(jìn)入合成爐。 原料氣帶入氧 2H.+1/2O2 ? H2O ① Cl.+ 2O ? ClO2 ② 自身結(jié)合為氣體分子 H+H ? H2 CI +Cl ? Cl2 H+CI ? HCl ③ 活性游離基與合成爐的壁面碰撞也會發(fā)生鏈終止。 主要原料的性能與規(guī)格 原料的物化性質(zhì) ⑴ 氯氣的理化性 [7] 氯氣是一種黃綠色，有刺激性嗅味的氣體，對人體有刺激粘膜的毒害作用，氯氣密度 (0℃ ， )，液化溫度 () ℃ (也有 ℃ 或 ℃ )，氯氣溶于水、酒精、四氯化碳等液體中，含水氯氣腐蝕性強(qiáng)， 0℃ 以下 ， 生成Cl28H2O 的黃綠色結(jié)品，因此含水氯氣管道冬季應(yīng)保溫。 d) 無機(jī)物的制造。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 產(chǎn)品性質(zhì)及其它 7 第二章 產(chǎn)品的性質(zhì)及其它 產(chǎn)品性質(zhì) 物理性質(zhì) 鹽酸是無色或淺黃色的液體，有氯化氫的刺激氣味，有毒有腐蝕性，濃鹽酸在潮濕空氣中放出氯化氫而發(fā)煙，鹽酸是一種揮發(fā)性酸，也是極強(qiáng)的無機(jī)酸 [5]。 鹽酸的吸收工 藝及存在的問題 鹽酸吸收系統(tǒng)的作用 鹽酸吸收系統(tǒng)的主要作用是把反應(yīng)爐生成的高溫氯化氫混合氣體降溫冷卻洗去硫化物等雜質(zhì)，再用水或稀酸吸收生成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 31％的濃鹽酸，并且使尾部排 氣 空氣中氯化氫體積分?jǐn)?shù)不超過限定值，達(dá)到環(huán)保要求。在經(jīng)歷了年代到年代中期的低潮后 , 終于被廣大氯堿廠所重視。 從我國目前的生產(chǎn)工藝看 , 主 要有以下幾種： （ 1）鐵爐合成、風(fēng)冷、水冷、石墨冷、絕熱吸收、膜式吸收。在氯氣和氫氣的反應(yīng)過程中，有毒的氯氣被過量的氫氣所包圍，使氯氣得到充分反應(yīng)，防止了對空氣的污染。 自 1895 年食鹽溶液電解法制氯和燒堿工業(yè)化以來，鹽酸可以用電解產(chǎn)生的氯和氫直接合成。愛爾蘭人趁英國政府取消重鹽稅之機(jī)會采用路布蘭法于 1823 年在英國設(shè)廠。 鹽酸的工藝歷史 15 世紀(jì)意大利的手稿中記載如何制成鹽酸，但這種水溶液在此前就為煉金術(shù)師所使用，那是將食鹽和硫酸鐵共同蒸餾發(fā)生的氣體溶解于水而成。 經(jīng)過 60 年的發(fā)展，我國鹽酸工業(yè)目前已演變?yōu)楦碑a(chǎn)酸占主導(dǎo)地位，并躋身世界鹽酸生產(chǎn)大國行列。針對這些問題，結(jié)合課題需求，對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)處理，設(shè)計(jì)了鹽酸裝置的生產(chǎn)工藝，這些設(shè)計(jì)在一定程度上克服了現(xiàn)有工藝的缺陷。 本文綜述了國內(nèi)外鹽酸生產(chǎn)方面的現(xiàn)狀及進(jìn)展，分析了現(xiàn)有裝置的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題。此間，美國、日本、加拿大、德國等產(chǎn)量也均超過 500 萬噸，而且都是以副產(chǎn)品鹽酸為主 ??2 。因此，鹽酸的 用途非常的廣泛 。由于法國革命，工廠在 1793 年關(guān)閉。后來通過 1866年的 Weldon法和 1870年的 Deacon法提高了氯氣回收率和原料的利用率，大大降低了成本，正適應(yīng)英國紡織工業(yè)發(fā)展的需要。氯化氫氣體冷卻后被水吸收成為鹽酸。隨著有機(jī)家中，副產(chǎn)品鹽酸的產(chǎn)量已經(jīng)超沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 4 過合成法生產(chǎn)的鹽酸，時(shí)至今日副產(chǎn)鹽酸依然是鹽酸工業(yè)中性價(jià)比和資源利用效率最高的工藝路線。但由于該工藝結(jié)構(gòu)緊湊 , 占地面積小 , 生產(chǎn)彈性大等諸多優(yōu)點(diǎn)。這既有利于降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高資源利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)符合我國的建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的基本國家方針政策 。 (3)舊鹽酸吸收系統(tǒng)的洗滌塔、清洗塔、回收塔等設(shè)備全部采用玻璃鋼材料制作，投資成本高，且設(shè)備制作周期長。 c) 礦產(chǎn)品的加工。 ⑵ 產(chǎn)品包裝貯運(yùn) 成 品 進(jìn)入鹽酸貯罐，根據(jù)包裝容器的具體情況，開動酸泵，直接裝入火車槽車或者汽車槽車，運(yùn)往廠外，也可用酸泵打至高位槽供廠內(nèi)生產(chǎn)使用。 Cl.+H2 ? HCl +H． H. +Cl2 ? HCl +C1． c) 鏈終止，當(dāng)受到外界能與 ，游離基便失去活性而使鏈終止。而我們氯化氫工段采用的是電解產(chǎn)品氯氣和氫氣直接合成鹽酸的。 安全生產(chǎn)基本原則 基本原則 操作人員必須正確使用所規(guī)定的方法操作。 ⑵ 堅(jiān)守工作崗位，不違章作業(yè)，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)排除和報(bào)告，確保安全生產(chǎn)。