【正文】 .1 8 4 9 .0 2 4 0 .9 1 31 0 5 6 5 .5 2 .2 2 1 4 .1 5 0 4 0 .8 3 7 ) 2 5 ? 7 0 8 9 8 1 .3? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 合成爐內(nèi)兩個(gè)反應(yīng)摩爾反應(yīng)熱的計(jì)算 ① 合成爐內(nèi)兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱的計(jì)算式 22 2H C l HC l?? ?? [1] 2 2 222H O H O?? 2 4 1 .8 2 k J /m o lH?? [1] 合成反應(yīng)放出的熱量的計(jì)算式 0311 298. 15[ ( ) ( ) 10 ]Tr H Cl m P mQ G H K C dT ?? ? ? ? ? ?? 239。℃ 將 G 合 ， C’P， t 代 入 ② 式并聯(lián) 立 ① 、 ② 可得： 1 25 3 1 1 .9 7 3 0 .0 9Qt ?? ?總 2 9 8 .1 53 1 1 .9 7 3 0 .0 9QT ?? ?總 解之 ,得 T=， 即合成爐燈頭溫度為 。34 8 .7 9 0 .3 2 1 6 3 5 05 .4 9 1 0 /dC O C O C OQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 2 2 239。 39。32 9 .3 1 .8 1 1 2 1 7 09 .0 2 2 1 0 /dN N NQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 2 2 239。 39。 39。32 8 .3 4 .8 9 7 1 7 02 3 .5 6 1 0 /dH H HQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 所以， 出 石墨冷卻 器 帶 走 的熱量為： 39。 179308。 3= ( 9 . 0 2 2 2 . 0 1 4 2 . 1 6 1 4 6 8 . 3 2 3 . 5 6 ) 1 01552154. 22 kJ / hQ ? ? ? ? ??總 冷 卻 水的用量 冷卻水的進(jìn)口溫度為 27℃，溫差為 10℃，冷 卻 水的比熱容為 32 9 . 0 2 2 9 7 . 6 2 1 7 01 4 6 8 . 3 1 0 /dH C l H C l H C lQ C G tK J h? ? ? ? ? ? ??? 2 2 239。 39。 39。3= ( 1 9 . 3 1 5 . 4 9 9 0 . 6 4 3 1 8 1 . 3 4 8 . 5 ) 1 03 3 4 5 2 4 0 k J / hQ ? ? ? ? ??總 各物質(zhì)出石墨冷卻 器 帶入的熱量 表 212 各物質(zhì)在 170℃下的比熱容 物質(zhì) N2 CO2 H2O HCl H2 PC （ kJ kmol/k? ） 所以，各物質(zhì) 出 石墨冷卻 器 帶 走 的熱量分別為： 2 2 239。 39?！? 冷卻水的用量為 20664635. 46= 1 9 7 7 4 7 . 7 k g / h2 5 4 . 1 8p QG Ct ??? ? ?水 水 表 210 合成爐的熱量衡算表 輸入 kJ/h 輸出 kJ/h 原料氣帶入的熱量 合成氣帶走的熱量 2953740 合成反應(yīng)放出的熱量 冷卻水帶走的熱量 總計(jì) 石墨冷卻 器 的熱量衡算 石墨冷卻器合成氣冷卻水上水冷卻水回水合成氣 石墨冷卻 器 合成氣體入口溫度 1 350t ? ℃ ，出口溫度為 1 170t ? ℃ 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì) 22 各物質(zhì)進(jìn)石墨冷卻 器 帶入的熱量 表 211 各物質(zhì)在 350℃下的比熱容 物質(zhì) N2 CO2 H2O HCl H2 PC （ kJ kmol/k? ） 所以，各物質(zhì)進(jìn)石墨冷卻 器 帶入的熱量分別為： 2 2 239。rr Q ??總 式中： Qr—— 合成氯化氫的反應(yīng)熱， KJ/h GHCl—— 反應(yīng)生成氯化氫氣體的摩爾流量， kmol/h T—— 合成爐燈頭溫度， K ΔH0m1()—— 氯化氫合成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱焓， KJ/h ΔCPm1—— 氯化氫合成反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn) 物與原料的摩爾比熱容系數(shù)差值， J/ Q’r—— 氧氣燃燒的反應(yīng)熱， KJ/h G 水 —— 反應(yīng)生成的水蒸汽的摩爾流量， kmol/h ΔH0m2()—— 水蒸汽合成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱焓， KJ/mol ΔCPm2—— 水蒸汽合成反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物與原料的摩爾比熱容系數(shù)差值， J/ ② 合成爐內(nèi)兩個(gè)反應(yīng)的摩爾反應(yīng)熱 恒壓比熱容的計(jì)算式為： CP=a+bT+cT2，式中： a、 b、 c 為常數(shù)，由文獻(xiàn) [3]查得各物質(zhì)的 a、 b、 c 見下表 25。 2 2 1 . 5 3 2 3 . 0 6 4 k m o l / hHoGG? ? ? ? ? 生成水的量 2HOG =22 2 1 .5 3 2 3 .0 6 4 k m o l/ hoG? ? ? ?= 2 3 . 0 6 4 1 8 5 5 . 1 5 2 /HOm k g h? ? ? 水的總摩爾量 2 4 . 2 5 1 7 3 . 0 6 4 7 . 3 1 5 7 /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?dú)鉀]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(jì) 因總進(jìn)料量 (m)≈總出料量 (m)，所以物料守衡。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。 工藝路線的選擇 本設(shè)計(jì)采用合成法制備氯化氫以及鹽酸。 這樣 繼續(xù)下去構(gòu)成一個(gè)鏈鎖性的反應(yīng)。 在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)調(diào)查 海鹽 的市場價(jià)為 240 元 /噸， 冷凍鹽水的市場價(jià)為 1250 元 /噸，冷卻水的市場價(jià)為 元 /噸，低壓蒸汽為 65 元 /噸。鹽城市沿海生態(tài)環(huán)境有相對(duì)較好、容量較大的優(yōu)勢，沿海灘涂土地資源也相對(duì)充足。目前電子級(jí)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。 合成法。 15℃ 時(shí)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(jì)（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(jì) 3 表 12 鹽酸溶液的沸點(diǎn) 濃度 % 密度 g/ml 鹽酸溶液在在大氣壓下的沸點(diǎn) 見表 13 表 13 鹽酸溶液在在大氣壓下的沸點(diǎn) 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。氯 化氫的比熱容在常壓下 15℃ 時(shí)為 （ Kg 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。在石油工業(yè)中，對(duì)由滲透率低的石灰?guī)r組成的儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)進(jìn)行酸化，可擴(kuò)大巖層裂縫，提高油的流動(dòng)性和滲透率。 Synthesis。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì) I 年產(chǎn) 10 萬噸氯堿車間氯化氫合成工段的初步設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)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(jì)。 Chloralkali。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。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。 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(diǎn)為 85℃ ，凝固點(diǎn)為 ℃ 。但 在工業(yè)鹽酸中常有鐵、氯或有機(jī)物而呈黃色 。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。 石油化工副產(chǎn)氯化氫提純法。 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(yáng)州、淮安相連，對(duì)接長三角，鐵路、公路、水路、航空四種運(yùn)輸方式構(gòu)成了四通八達(dá)的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò) 。經(jīng)濟(jì)核算必須考慮到一切可能存在的因素：用于原材料、勞動(dòng)力、設(shè)備維修、動(dòng)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(fèi)、銷售費(fèi)用以及其他費(fèi)用。 )，這個(gè)活化的氫原子又與一個(gè)氯 氣 分子作用，生成一個(gè)氯化氫分子和一個(gè)活 化 的氯原 子 。 氯化氫用水吸收后即可成為鹽酸。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(qiáng)，被廣泛使用。HG 2HOG 消耗氫氣的量2239。 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。 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(jì)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(jì)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(jì)（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(jì) 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 = 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