【正文】 39。 39。 39。 39。 39。 39。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。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。 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(jì)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(jì)算 因?yàn)檫M(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(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 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(jì) 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(jì)算如下： 進(jìn)塔液體質(zhì)量流量的計(jì)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。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(lái)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。 鐵合成爐制取鹽酸工藝的特點(diǎn)：本體不帶冷卻水套，爐內(nèi)的氯化氫氣體會(huì)對(duì)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(guò)高，顏色發(fā)黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量?；?，則反應(yīng)被破壞而使活性消失 。其反應(yīng)為鏈鎖反應(yīng)。 設(shè)計(jì)規(guī)模與生產(chǎn)制度 生產(chǎn)能力入下表 14所示。 本設(shè)計(jì)采用的方法是合成法制備氯化氫氣體。此種方法生產(chǎn)的氯化氫氣體純度在 %以上。 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(guò)飽和氯化氫氣體析出。無(wú)水氯化氫在常溫及 KPa 壓力下可液化，在沸點(diǎn)時(shí)密度為 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 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(wú)色氣體，具有刺激性 氣味。 我國(guó)氯堿工業(yè)創(chuàng)建于 20 世紀(jì) 20 年代。所以氯堿工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。確定工藝路線，工藝流程的簡(jiǎn)述，以及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的物料和熱量衡算。對(duì)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(jì)算以及相應(yīng)的選型，并綜合各方面因素對(duì)車(chē)間布置 ，自動(dòng)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(jì)。 氯化 氫在化工生產(chǎn)中液有廣泛的用途 。近幾年，我國(guó)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(lái)說(shuō)，生產(chǎn)工藝與國(guó)外相比相對(duì)落后，再加上其他一些因素，生產(chǎn)成本普遍較高 [5]。氯化氫比空氣重，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為 。 化學(xué)性質(zhì) （ 1）干燥的氯化氫不 與金屬反應(yīng)。 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(jī)壓入鋼瓶中。 工業(yè)副產(chǎn)酸脫析法。 設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)書(shū)。 表 14 生產(chǎn)能力 產(chǎn)品名稱 氫氧化鈉 生產(chǎn)時(shí)間 8000 小時(shí) 處理量 噸 /小時(shí) 生產(chǎn)制度 本車(chē)間工作人員的工作制度為三班制，每班 8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，按四班三倒制度運(yùn)轉(zhuǎn)，其中管理人員實(shí)行一班制。 (1)鏈的引發(fā)：在合成氯化氫的過(guò)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(gè)活化的氯原子。 ①在氧氣的存在下燃 燒 破壞 H 二合一石墨合成爐制取鹽酸工藝的特點(diǎn)：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(guò)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(pán)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。未被吸收的氣體進(jìn)入尾氣吸收塔 ， 用來(lái)自解吸塔的稀酸 吸收，生成的 酸供降膜吸收器使用。m = m = 6 0 7 0 8 .7 4 k g / h進(jìn) 塔 液 出 塔 液 出塔液體質(zhì)量流量的計(jì)算 出塔液體為 20%的鹽酸。P H C l H C l H H H O H O C O C O N NC y C y C y C y C y C? ? ? ? ? 合成氣出口溫度為 350℃ ，由定壓比熱容的計(jì)算式計(jì)算得各物質(zhì)在出口溫度下的 表 28 各物質(zhì)在 350℃下的比熱容 物質(zhì) 氯化氫 氫氣 氮?dú)? 二氧化碳 水 PC （ kJ kmol/k? ） 各物質(zhì)在合成氣中的含量： 2 9 7 .6 2 0 .9 5 43 1 1 .9 7H C lH C l Gy G? ? ?合 224 .8 9 7 0 .0 1 5 73 1 1 .9 7HH Gy G? ? ?合 227 . 3 1 6 0 . 0 2 3 53 1 1 . 9 7HOHO Gy G? ? ?合 220 . 3 2 1 6 0 . 0 0 1 0 33 1 1 . 9 7COCO Gy G? ? ?合 221 .8 1 1 2 0 .0 0 5 83 1 1 .9 7NN Gy G? ? ?合 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 20 ∴ 39。 39。33 0 . 5 4 2 9 7 . 6 2 3 5 03 1 8 1 . 3 1 0 /dH C l H C l H C lQ C G tK J h? ? ? ? ? ? ??? 2 2 239。 39。33 6 .8 2 0 .3 2 1 6 1 7 02 .0 1 1 0 /dCO CO COQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 2 2 239。 39。 39。 39。39。 39。33 3 .9 7 .3 1 5 7 1 7 04 2 .1 6 1 0 /dH O H O H OQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 23 39。 39。 39。 39。 39。rrQ Q Q??總 ① ? ?32523 5 2( 2 3 0 . 0 1 2 7 . 2 9 2 9 . 9 5 ) ( 2 1 0 . 7 2 3 . 2 5 4 . 1 7 1 02 0 . 3 2 2 0 . 5 0 1 1 . 6 6 1 02 4 . 5 1 1 0 . 7 3 1 0 1 . 2 9 8 1 0PmCTTTT??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2 ）齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 19 3 6 2 22 3 6 2227 2 3 82 9 7 .6 2 1 0 [ 9 2 .3 1 2 .3 0 5 1 0 1 .3 4 9 1 0 3 .8 1 94 .4 9 8 1 0 / 2 9 8 .1 5 ] 3 .0 6 4 1 0 [ 2 4 1 .8 2 5 .3 6 1 02 .7 7 2 1 0 7 .7 8 7 1 .3 2 6 1 0 / 2 9 8 .1 5 ]2 .8 9 1 0 0 .7 0 2 4 .0 9 1 0 1 .3 4 4 1 0 / 2 9 8 .1 5TTTTT T T????? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?（ ）（ ）（ ） 燈頭溫度有如下關(guān)系式： 1 39。 根據(jù)塔內(nèi) HCl的量守恒，可得： G=L(X1X2) ① 式中 ： G—— 單位時(shí)間內(nèi)由氣相轉(zhuǎn)入液相的溶質(zhì)量， kmol/h L—— 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)吸收塔的溶劑量， kmol/h X1,X2—— 分別為出塔及進(jìn)塔液體中溶質(zhì)組分的摩爾比 其中， G=G 合 ==吸收劑為 21%的鹽酸 ，出塔鹽酸的濃度為 35%。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 9 工藝流程簡(jiǎn)述 工藝流程示意圖 F 1 01E 1 08BSC WSTR C10 5PI C10 6TI C10 7TR C10 1P 1 02T1 03E 1 05T 1 06E 1 07TI C10 8FR C10 2FR C10 1T 1 04E 1 02LI C10 4TI10 3FR C10 2TR C10 3P 1 01TI10 6 工藝流程簡(jiǎn)述 來(lái)自氫氣車(chē)間的氫氣與來(lái)自氯氣車(chē)間的氯氣在合成爐底部的燃燒器混合點(diǎn)火燃燒，溫度可達(dá)到 20xx℃以上。這三種方法的主要區(qū)別在于合成爐的不同。和 H 表 17 經(jīng)濟(jì)核算表 序號(hào) 指標(biāo)名稱 計(jì)算單位 設(shè)計(jì)指標(biāo) 成本 /萬(wàn)元 1 生產(chǎn)規(guī)模 t/a 10wt 氯堿 — 2 車(chē)間定員 人 28 3 原 鹽 t/a 146250 3510 4 原料水 t/a 5 蒸汽耗量 t/a 6 冷凝水耗量 t/a 7 冷凍鹽水 t/a 8 設(shè)備數(shù)量及投資 臺(tái) 10 400 9 車(chē)間建筑面積 m2 260 100 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 7 第 2 章 工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算 工藝原理 工業(yè)上生產(chǎn)氯化氫目前都是用氯氣和氫氣直接合成，因原料氣中含有氧氣，此時(shí)氫氣也會(huì)與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，合成爐內(nèi)燃燒 方程式如下： Cl2 + H2 2HCl O2 + 2H2 2H2O 機(jī)理分析：氯氣和氫氣在沒(méi)有光照射或光線很弱、低溫、常壓下，其反應(yīng)速度很慢，只有在加熱的條件下，或在光線照射下及觸煤的影響下，才能迅速的 發(fā)生 化合 作用，甚至發(fā) 生爆炸性。再加上政府對(duì)于海洋工業(yè)的扶植，重點(diǎn)發(fā)展鹽化工，增加了再此地建氯堿廠的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于此種氣體的凈化通常采用精餾或吸附的方法，但齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸氯堿車(chē)間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 4 由于 其中乙炔和乙炔雜質(zhì)的沸點(diǎn)與氯化氫沸點(diǎn)相近，很難采用精餾的方法脫除得干凈，而吸附的方法操作過(guò)程繁瑣，需頻煩的更換吸附劑，生產(chǎn)成本高。在技術(shù)上市較先進(jìn)的方法。 解吸發(fā)。 氯化氫能與空氣中的水蒸氣形成煙霧，因此，氯化氫在空氣中能發(fā)煙。今年來(lái)，由于石墨爐的廣泛使用，生產(chǎn)效率大幅 度提高，也使得氯化氫及鹽酸的 合成 工藝達(dá)到了新的技術(shù)水平。世界氯堿技術(shù)發(fā)展 總體方向是規(guī)模大型化，節(jié)能降耗技術(shù)將成為重點(diǎn)，新建和擴(kuò)建氯堿產(chǎn)能 90%以上將采用離子膜法工藝。 NaOH、 Cl2 和 H2 都是重要的化工生產(chǎn)原料，可以進(jìn)一步加工成多種化工產(chǎn)品，廣泛用于各工業(yè)。其次介紹了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)，廠址選擇， 原材料及 產(chǎn)品規(guī)格。完成了 20xx0 字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，同時(shí) 對(duì)生產(chǎn)流程圖，車(chē)間平立面布置圖以及主體設(shè)備圖進(jìn)行了繪制。 在有機(jī)化學(xué)工業(yè)中，氯化氫是極為重要的基礎(chǔ)原料，可與烯烴與炔烴發(fā)生液相加成反應(yīng)，或在有催化劑作用下進(jìn)行加成反應(yīng)以制取氯乙烯、氯乙烷和氯丁二烯等重要化工產(chǎn)品。 氯化氫合成的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)