【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 4）電石粒度 電 石 水解是液 — 固 相反應(yīng)。其水解速度與電 石和水 接觸 面大 小有關(guān)， 即 與電石粒度 有關(guān)。 電石粒度越小 ． 與水 水的接觸 面越 大，水解速度也就越快。 在此情況下 ， 由于 反應(yīng)劇烈，有可能引起 局部 過(guò)熱 而發(fā)生 分解爆炸。電 石粒度越大，水解速度緩慢， 容易 造成水解不完全，而導(dǎo)致電 石 的消耗定額提高，為 了 防止事故 和保證 電石水解完全，對(duì)電石粒度的要求，一般為 50～ 80mm較好。 （ 5） 電石的純度 在生產(chǎn)中要求電石發(fā)氣 量 大于 179。／ kg 知由圖 2～ 2可以看出，一定粒度的電石，在相同的時(shí)間 里 ， 由 于 純度 不同 其乙炔的產(chǎn)率就不一樣。純度高，說(shuō)明 電石碳 化鈣的含 量 高。 優(yōu)質(zhì) 電 石 含 碳化鈣一般 為 93％，故水解的乙炔產(chǎn) 率 就 高 ，發(fā)氣量 就 大。如果雜質(zhì) 含 量高，相應(yīng)的 PH3 、 H2 S等雜質(zhì)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 氣 多，乙炔氣量必然要降低。采用優(yōu)質(zhì)電石不但可以 提高 分解速度，而且可以減輕 清 凈崗 位 的處理負(fù)荷。 （ 6） 攪拌 發(fā)生器使用攪拌的 目 的，是不斷更新電石和水的接觸面 以破壞反應(yīng)過(guò)程中 生成的氫氧化鈣對(duì) 電石的包圍 ，從而提高水解速度。如攪拌速度太快，電石尚未水解完成， 就會(huì)被耙至排 渣口，會(huì)造成損失 。 攪拌轉(zhuǎn)速 一般 控制在1— 。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第四章 制備氯化氫 制備方法 合成法生產(chǎn)氯化氫 的 工藝流程如圖 21 所示 圖 21 合成法生產(chǎn)氯化氫 的 工藝流程 1氫氣柜； 2 氫氣緩沖器； 4阻火器； 5合成爐； 6空氣冷卻器； 7石墨冷卻器； 1 17氯化氫緩沖器； 11石墨冷卻塔； 12酸霧過(guò)濾器；14納氏泵； 15氣液分離器； 16硫酸冷卻器； 18氯化氫除沫器 原料氫氣由電解槽陰極出來(lái)，經(jīng)過(guò)冷卻、洗滌，大大降低了氣相溫度，消除了氣相中 夾帶的 堿霧和 雜質(zhì)， 由輸氫 壓縮機(jī) (經(jīng)復(fù)式壓縮機(jī)、羅獲鼓風(fēng)機(jī)或鈉氏泵 )送出 ，在 氫氣柜中貯存 (在規(guī)模較大的生產(chǎn)工藝中設(shè)置氣柜以確保 氫 氣穩(wěn)定、壓力平衡 )。 氫氣的純度在 98％以上，經(jīng)氣液分離器及阻火器進(jìn)入合成爐 (5)燃燒器。 原料氯氣由電解 槽 陽(yáng)極出來(lái)，經(jīng)過(guò)冷卻、干燥、凈化，使氯氣成為 含濕 量其微的干燥氣體。由氯氣壓縮機(jī) (離心式壓縮機(jī)或納氏泵 )送入氯氣緩沖 罐 (2)，經(jīng)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 穩(wěn)壓 裝置 調(diào) 節(jié) ，以恒壓送入合成爐與燃燒器，其純度在 90％以上，氯內(nèi)含氫在％以下。 原料氯氣和 氫 氣經(jīng)節(jié)流控制一定的摩爾比 (CL2 ： H2 =1： ～ )分別注入燃燒器的內(nèi)管和外管，氯氣由下而上經(jīng)內(nèi)套管上端側(cè)壁幾個(gè)排料孔， 切 線方向均勻輸出與 外套 管 由下而 上的氯氣充分混合燃燒。石英的燃燒器傳熱較 慢 ， 套 管口積蓄 的熱量不易散失，能經(jīng) 常 保持引發(fā)溫度，以使合成反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，燃燒時(shí)火焰溫度可達(dá) 2020℃ 以上，并發(fā)出 青 白 色火焰 。 合成后的氯化氫氣體蘊(yùn)蓄著大量熱量，借散熱翅片或夾套冷卻水冷卻，可移去部分熱量，降低了爐壁濕度。出合成爐時(shí)氣體溫度仍可達(dá) 400 一 500℃ ，經(jīng)鐵制 的 空氣冷卻導(dǎo)管冷卻后，氣相 溫度可降至 150℃ 以下，然后進(jìn)入 圓塊 孔或石墨換熱器 )或列管式石墨冷卻器，用工業(yè)上水將氯化氫氣體冷卻到 40℃ 左右。再經(jīng)過(guò)下封頭出口的控 制 閥門進(jìn)入氣體緩沖 器 (分離冷凝 鹽 酸和分配氣體之用 )，分兩路分別進(jìn)入兩組串聯(lián)的列管式石墨冷凝器，以 ﹣ 25℃ 冷凍鹽水將氣體冷卻到 ﹣12～﹣ 18℃ 左右，進(jìn)入酸霧分離器，氣相中 夾 帶的 30％左右的鹽酸霧沫，經(jīng)分離器中含氛硅油浸漬處理過(guò)的玻璃纖維捕集分離，使氣相氯化氫成為含濕 量 小于％的干燥氣體，再進(jìn)入緩沖器后被納氏 泵 抽吸，在泵內(nèi)借助于濃度為 93％以上的硫酸作為液環(huán)、密封，由于離心力 的作用，使氣體受到壓縮。受壓后的氯化氯氣體和硫酸一起進(jìn)入氣液分離器，硫酸從底部排出，經(jīng)過(guò)冷卻后又被納氏泵吸入循環(huán)使用。而氯化氫氣體則 由 氣液分離器頂部排出，經(jīng)緩沖器，除沫器 (18)后通往 氯 乙烯合成裝置。 鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫 經(jīng)氯化處理后的干燥氯氣進(jìn)入緩沖器和阻火器后，再進(jìn)入三合一鹽酸爐頂部的燃燒器。經(jīng)氫氣處理后的清凈氫氣送至緩沖器和砂封阻火器后，進(jìn)入三合一鹽酸爐頂部的燃燒器，合成的氯化氫氣體經(jīng)爐內(nèi)石墨塊冷卻，經(jīng)與來(lái)自稀酸槽，由稀鹽酸泵送來(lái)，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制的稀鹽酸（濃度為 20%左右）接觸吸收成為濃鹽酸 （ 35%~36%）從三合一鹽酸爐底部排出通往尾氣吸收塔，與稀酸泵送來(lái)的另一路稀酸接觸吸收后流入稀酸貯槽。尾氣吸收塔中未被吸收的極微量氣體，被 水流泵抽送，與二次水一起進(jìn)入緩沖罐排出下水道。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 35~36%左右的濃鹽酸，經(jīng)濃鹽酸泵抽送，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制，定量進(jìn)入解吸塔頂部。其塔底與再沸器相遇，在飛他殼程走定壓蒸汽加熱，因此再沸器出口的鹽酸溶液是呈沸騰狀的氣液混合物。這種沸騰狀的氣液混合物對(duì)密度顯然小于液體，因而使再沸塔循環(huán)得以形成。隨著這種沸騰的氣液混合物從解吸塔底部往上升，與由上噴淋下來(lái)的濃鹽酸進(jìn)行傳熱，傳質(zhì) ，利用水汽冷凝釋放的 冷凝熱，使鹽酸中氯化氫受熱脫吸出來(lái)，至解吸塔頂部時(shí)，氯化氫氣體已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的 純度。解吸塔中的氯化氫脫吸直至達(dá)到恒沸狀態(tài)的平衡為止。 解吸塔頂部出來(lái)的氯化氫氣體，經(jīng)石墨工業(yè)上水冷凝器冷卻后，再經(jīng)過(guò)石墨鹽水冷凝器用 15℃ 冷缺鹽水冷卻，將氣體冷卻至﹣ 5～﹣ 10℃ ，其中絕大部分的 水汽被冷凝，生成 40%左右的冷凝鹽酸流入濃鹽酸貯槽。出鹽水冷凝器的氯化氫氣體，則再經(jīng)酸霧分離器除去可能夾帶的酸霧后，成為合格的氯化氫氣體送至氯乙烯單體合成裝置。 從解吸塔底部出來(lái)的鹽酸接近于恒沸混合物（ 20%~21%），無(wú)法再進(jìn)行解吸，經(jīng)稀酸冷卻器用工業(yè)水冷卻瘸子 40℃ 一下，流至稀鹽酸貯槽，作為合成氯化氫的吸收液。 從上述鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫工藝的過(guò)程可以看出，合成爐采用三合一爐的為數(shù)不多，更多的還是二合一或單一合成爐。其制酸流程中，經(jīng)尾氣塔的吸收液不用水，而是用吸收后的恒沸液。 采用鹽酸脫吸生產(chǎn)氯化氫具有純度高（可以達(dá)到 %）純度基本無(wú)波動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，因而對(duì)氯乙烯合成中自動(dòng)控制乙炔與氯化氫配比十分有利，對(duì)降低氯化氫單耗，減少精餾尾氣的放空，取得長(zhǎng)足進(jìn)步的情況下，鹽酸脫吸法很由推廣價(jià)值的 。 副產(chǎn)鹽酸脫吸法 生產(chǎn)氯化氫 在諸多有機(jī)氯化物生產(chǎn)中，往往由副產(chǎn)氯化氫產(chǎn)生，但是這部分副產(chǎn)氯化氫的純度較低，含有的雜質(zhì)多，而采用鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫的工藝同樣可以適用副產(chǎn)鹽酸。 來(lái)自生產(chǎn)工序的副產(chǎn)氯化氫氣體送入絕熱吸收塔，同由稀酸泵送出的先在尾氣吸收塔中吸收了尾氣中所含少量的氯化氫去氣體的 20%左右濃度稀鹽酸接觸，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 進(jìn)行絕熱傳熱傳質(zhì)吸收，制成 31%以上的濃鹽酸進(jìn)入貯槽。在尾氣吸收塔中，未吸收的惰性氣體及有機(jī)雜質(zhì)則放空，濃酸貯槽中用濃酸泵抽送到解吸塔頂部，噴淋而下，與再沸器經(jīng)蒸汽的加熱成為沸騰的汽液混合物，由解吸塔底部進(jìn)入自下而 上接觸，進(jìn)行傳熱，傳質(zhì)。利用水汽冷凝時(shí)候釋放出的冷凝熱將濃鹽酸中的氯化氫氣體脫吸出來(lái)，直至達(dá)到恒沸狀態(tài)平衡為止。脫吸出來(lái)的氯化氫氣體經(jīng)工業(yè)水冷卻器冷卻至 510℃ ，并經(jīng)酸霧分離器捕集去除氣相中夾帶的酸霧后，送往氯乙烯合成，解吸塔底部出來(lái)的恒沸混合物（ 20%鹽酸）無(wú)法解吸，經(jīng)稀酸冷卻器冷卻至 40℃ 以下，流入稀酸貯槽用。 在副產(chǎn)氯化氫的吸收過(guò)程中，采用填料塔絕熱吸收比降膜式吸收塔交換吸收為好。盡管絕熱吸收影響吸收效果，但由于有機(jī)雜質(zhì)往往媳婦在石墨管壁上，使傳熱，傳質(zhì)效果大為下降。 副產(chǎn)鹽酸脫吸精制后，氯化氫的 純度可以達(dá)到 %以上，因此應(yīng)用比較廣泛，尤其小企業(yè)比較合適。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第五章 主要設(shè)備 合成部分設(shè)備 合成爐是制造氯化氫氣 (或鹽酸 )的主要設(shè)備。目前工藝上應(yīng)用比較廣泛的是調(diào)制合成爐，它又分為空氣冷卻式和水冷夾套式兩種。 圖 51 給出了日產(chǎn) I00 噸鹽酸，設(shè)備容積 32m179。的大型空氣冷卻式鋼 制 合成爐的結(jié)構(gòu)。其爐體是由中間圓柱 筒 體和上下雙錐形頂?shù)?蓋 構(gòu)成 ， 外壁均勻燒焊有 32 條散熱翅片，以 增加 空氣自然冷卻面積。爐底 裝 有氫氣和氯氣混合燃燒的石英燈頭，氯氣的分配管靠上端的地方，均勻設(shè)置 30只寬度 18 ㎜ 的長(zhǎng)孔，以使氫氣均 勻地與氯氣 混 合燃燒。燒燈頭處有快開式點(diǎn)火手孔及觀察火焰的 視鏡 ，爐頂部設(shè)量防爆孔，防爆膜可采用石棉高壓紙板 材 料，由防 爆 孔法蘭 夾 套 (上設(shè)防雨 罩 )，為有利 散 熱，合成爐 一般 均 置 于露天操作．借下錐體上的四只文耳安裝于鋼架上。 除空冷式合成爐外，還有水冷夾套式合成爐，圖 52 為大型 (日產(chǎn) 45 噸 )水冷式剛 制合成爐結(jié)構(gòu)圖。由于強(qiáng)化傳熱過(guò)程，可使其生產(chǎn)能力提高 1／ 3 左右；在不降低爐溫條件下，可延長(zhǎng)爐子的使用壽命 (至 3～ 5 年 )，充分利用氯化氫反應(yīng)的余熱 (如用作采 暖 熱水 )。因此，這種水冷夾套式合成爐愈來(lái)愈廣泛地被人們所采用，為避 免爐壁溫度過(guò)低而發(fā)生爐體內(nèi)水蒸汽冷凝而腐蝕設(shè)備， 有 人建議將進(jìn)水 溫 度控制在 60～80℃ 以上，尚能在夾套側(cè)形成沸騰給熱而提高余熱利用率。 由于石墨具有耐腐蝕、耐高溫、傳熱效率 高 等優(yōu)點(diǎn)，石墨制合成爐的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。工業(yè) 上 多見用爐外壁噴淋冷卻水的水冷式石墨爐，以降低爐內(nèi)氯化氫溫度和提高生產(chǎn)能力。這種爐子是由爐底、爐蓋和爐身三部分組成的 圓 筒狀設(shè)備， 筒 體直徑常見在 400～ 600mm。爐身為不浸漬 (透性 )石墨材料，外壁涂以石墨粉為填樹的酚醛涂料；爐底和爐蓋則用酚醛浸漬的不 透 性石墨制作。由于爐身是透性石墨材料，爐壓一 般 是負(fù)壓操作。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 51空氣冷卻鋼制合成爐結(jié)構(gòu)圖 圖 52水冷膠套是鋼制合 1防爆膜； 2爐體； 3點(diǎn)火口 1防爆膜； 2爐體； 3點(diǎn)火口 4氯氣燈頭； 5氫氣燈頭； 4套管式燈頭； 5視鏡 6 視鏡 6支座； 7 水冷夾套 6支座； 7 水冷夾套 7浮頭； 8鋼殼 列管式 石墨 換熱器 石墨換熱器是用于冷卻或加熱氯化氧或其他腐蝕性氣體的設(shè)備，主要有列 管 式和塊孔式。圖 53 給出了 上蓋 設(shè)置冷卻水箱 的浮頭列管式石墨換熱器，可 用 于合成爐經(jīng)空氣冷卻導(dǎo)管 后 的 高 溫氯化氫氣的冷卻，水箱的設(shè)置可以降低氣體進(jìn)口部位特別是上管板的 溫度 ，不 致 經(jīng)受高溫而使管板與列管的膠接縫處因材料熱膨脹系數(shù)差異而 脹 裂損壞。由圖可見 。 與氣體接觸部分均用石墨材料制造，這種石墨是浸漬 過(guò) 酚醛或 糠銅樹脂 的所 為 “ 不造性石墨 ” 。如上、下管板是 由 小尺寸石墨塊交叉膠接后，經(jīng)過(guò)車圓、浸漬、鉆孔、浸漬、 再 精加工而完成的，列管則是由石墨粉與酚醛樹脂捏合擠壓成型的；列管與 管 板 (或浮頭 )間借酚醛膠泥 粘 合而成。列管外的殼體是 通 入冷卻水，所以可用普通低碳鋼制作，折流扳 選用硬聚氯乙烯樹料。下管 板 又稱浮頭，當(dāng)操作溫度高于或低于安裝溫度時(shí)，石墨列 管 由于具 有 較大的熱膨脹系數(shù)，使它比鋼質(zhì)的外殼體發(fā)生較大的 伸 長(zhǎng) 或 收縮．鋼 殼 體與浮頭間的填料函結(jié)構(gòu)，就是為了 防 止 因 這種溫差引起的 伸 縮不致使石墨管或膠接處拉裂而產(chǎn)生泄漏 的 結(jié)構(gòu) 。 也就是說(shuō)，借 支 耳立式安裝的濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 石墨換熱器，上管 板 和鋼 殼 是固定的，當(dāng)操作溫度變化時(shí)，由于列管與外殼伸縮下一致，導(dǎo)致浮頭、底蓋，乃至與底蓋相連的管道都有觀察不到的伸縮 (或稱作浮動(dòng) )，這就是浮頭式石墨換熱器的重要性，所以，當(dāng)與底蓋連接的管道直徑較大，彎頭直管段較 短難以自然熱補(bǔ)償 時(shí)，應(yīng)根據(jù)伸縮情況加 設(shè) 管道熱補(bǔ)償器。顯而易見， 對(duì) 于列管式石墨換熱器，立式安裝比斜式或臥式安裝更有利于浮頭的白由仲箔。 圖 53 列管式石墨換熱器結(jié)構(gòu)圖 1法蘭； 2上管板 3填料； 4壓蓋； 5半開環(huán)； 6底蓋； 7支座； 8散熱翅片 9石墨列管； 10折流板； 11支耳； 12冷卻水箱 吸收部分設(shè)備 見圖 54，膜式吸收塔是一種等溫吸收器，是用不透性 石 墨制作的，是近年發(fā)展起來(lái)用于氯化氫吸收制取鹽酸的主要設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)和一般列管式石 墨換熱器相似，所不同的是吸收塔在上管板的管孔上設(shè)置有 吸收液的分配器 。在分配器內(nèi)，設(shè)置分配環(huán)及分配管 進(jìn) 行吸 收液分配 ，每個(gè)分配管上端有 4 個(gè)