【正文】 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，進石墨冷卻 器 帶入的熱量為： 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 =HG 2HOG 消耗氫氣的量2239。 氯化氫用水吸收后即可成為鹽酸。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。 石油化工副產(chǎn)氯化氫提純法。但 在工業(yè)鹽酸中常有鐵、氯或有機物而呈黃色 。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。 Chloralkali。 Synthesis。 本世紀上半葉合成法逐漸成為世界各國生產(chǎn)鹽酸的主要方法。 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。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。 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。 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。 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 因總進料量 (m)≈總出料量 (m)，所以物料守衡?！? 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 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（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 22 各物質(zhì)進石墨冷卻 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)進石墨冷卻 器 帶入的熱量分別為： 2 2 239。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。 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 冷卻水的進口溫度為 27℃，溫差為 10℃，冷 卻 水的比熱容為 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。 39。 39?！? 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 。 物料衡算 生產(chǎn)能力及原料氯氣與氫氣量的計算 生產(chǎn)能力 年產(chǎn) 10萬噸氯堿，年產(chǎn)時間按 8000h 計算，則 氫氧化鈉的流量為： ol /hN aO HG ? 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 10 氯化氫的產(chǎn)量 鹽水電解方程式為： 2 2 22 2 2Na Cl H O Na O H Cl H? ? ? ? 所以，22 1 5 6 .2 5 k m o l/hC l HGG?? 在合成 HCL 反應(yīng)中，按 22: :1H Cl ? 計算， 所以， 2 ol/hClG ?，2 ol/hHG ? 表 21 原料氣組成 物質(zhì) 氯氣（ mol%） 氫氣（ mol%） 純度 含氫 含氮氣 含二氧化碳 — 含水分 含氧氣 進料溫度 (℃ ) 25 25 進料壓力 (MPa) 合成爐的物料衡算 合成爐原料氯氣原料氫氣合成氣 進合成爐的各物質(zhì)的量 原料氫氣的量 =純氫氣的摩爾量 /氫 氣的摩爾分數(shù) 原料氫氣的量： 各組分的含量 =原料氫氣的量 組分的摩爾分數(shù) 含氮氣： %=含水分： %=含氧氣： %= 原料氯氣的量 =純氯氣的摩爾量 /氯氣的摩爾分數(shù) 原料氯氣的量： 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 11 各組分的含量 =原料氯氣的量 組分的摩爾分數(shù) 含氫氣： %=含氮氣： %=含二氧化碳： =含水分： %=含氧氣： %=各物料總進料： 氫氣： ΣH2(mol)=+= ΣH2(m)= 2=氮氣： ΣN2(mol)=+= ΣN2(m)= 28=水： ΣH2O(mol)=+= ΣO2(m)= 18=氧氣： ΣO2(mol)=+= ΣO2(m)= 32=氯氣： ΣCl2(mol)= ΣO2(m)= 71=CO2： ΣCO2(mol)= ΣO2(m)= 44=總進料 (mol)=+++++ = 總進料 (m)=+++++ = 出合成爐的各物質(zhì)的量 合成爐 內(nèi)的兩個反應(yīng)： 22 2H C l HC l?? ① 2 2 222H O H O?? ② ① 生成的氯化氫的量為： 22 2H C l HC l?? 1 1 2 21HG 2ClG HClG 22 1 4 8 .8 1 /H C lG G K m o l h?? HClG =22ClG=2= /Kmol h 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 12 29 7. 62 36 .5 10 86 3. 13H Cl H Cl H Clm G M? ? ? ? ?/kgh ② 氧氣燃燒所 消耗的氫氣及生成的水的量為： 2 2 222H O H O?? 2 1 2 239。 H H 2+ H 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 8 C l2+C l C l H C l H C l+ ③在反應(yīng)過程中 ， 由于活性氫原 子 與 活性氯原子 在 設(shè)備內(nèi)壁碰撞也會 發(fā) 生鏈的終止。 產(chǎn)品氯化氫的純度 % 產(chǎn) 品鹽酸濃度 20%22% 經(jīng)濟核算 化工工程建設(shè)項目在籌備階段就要進行費用估算，目的是給項目主管部門提供決策齊齊哈爾大學(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