【正文】 產(chǎn)能力及原料氯氣與氫氣量的計(jì)算 生產(chǎn)能力 年產(chǎn) 10萬噸氯堿，年產(chǎn)時(shí)間按 8000h 計(jì)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(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) 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(jì)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?dú)? 含二氧化碳 — 含水分 含氧氣 進(jìn)料溫度 (℃ ) 25 25 進(jìn)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(jìn)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?jǐn)?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?jǐn)?shù) 含氮?dú)猓?%=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?jǐn)?shù) 原料氯氣的量： 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) 11 各組分的含量 =原料氯氣的量 組分的摩爾分?jǐn)?shù) 含氫氣： %=含氮?dú)猓?%=含二氧化碳： =含水分： %=含氧氣： %=各物料總進(jìn)料： 氫氣： ΣH2(mol)=+= ΣH2(m)= 2=氮?dú)猓?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(jìn)料 (mol)=+++++ = 總進(jìn)料 (m)=+++++ = 出合成爐的各物質(zhì)的量 合成爐 內(nèi)的兩個(gè)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(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) 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。未被吸收的氣體進(jìn)入尾氣吸收塔 ， 用來自解吸塔的稀酸 吸收，生成的 酸供降膜吸收器使用。 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) 9 工藝流程簡述 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 工藝流程簡述 來自氫氣車間的氫氣與來自氯氣車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。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。 鐵合成爐制取鹽酸的工藝由于生成的鹽酸的質(zhì)量較低，已被許多企業(yè)淘汰。 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。這三種方法的主要區(qū)別在于合成爐的不同。 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。 H H 2+ H 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) 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(huì) 發(fā) 生鏈的終止。 ①在氧氣的存在下燃 燒 破壞 H和 H 這樣 繼續(xù)下去構(gòu)成一個(gè)鏈鎖性的反應(yīng)。 )再與氫分子作用生成一個(gè) 氯化氫分子和一個(gè)活 化的 氫原子 (H (1)鏈的引發(fā)：在合成氯化氫的過程中，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。 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 /萬元 1 生產(chǎn)規(guī)模 t/a 10wt 氯堿 — 2 車間定員 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 萬噸氯堿車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。 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。 產(chǎn)品氯化氫的純度 % 產(chǎn) 品鹽酸濃度 20%22% 經(jīng)濟(jì)核算 化工工程建設(shè)項(xiàng)目在籌備階段就要進(jìn)行費(fèi)用估算，目的是給項(xiàng)目主管部門提供決策齊齊哈爾大學(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) 6 依據(jù)。 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。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。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。 《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》 廠址選擇 根據(jù)廠址選擇的原則與要求 ，將本設(shè)計(jì)的廠址選在江蘇省鹽城市合德鎮(zhèn)。 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。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 萬噸氯堿車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程繁瑣，需頻煩的更換吸附劑，生產(chǎn)成本高。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。它是通過稀酸在絕熱 吸收塔吸收有機(jī)氯化物生產(chǎn)中的副產(chǎn)氯化氫，提濃后，進(jìn)入解吸塔脫析出來高濃氯化氫氣體。 工業(yè)副產(chǎn)酸脫析法。在技術(shù)上市較先進(jìn)的方法。 合成法。將濃鹽酸置于脫析塔中加熱脫析制氯化氫氣體。 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。 解吸發(fā)。 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。鹽酸是一種揮發(fā)性酸，純凈的鹽酸是無色透明 的溶液。 化學(xué)性質(zhì) （ 1）干燥的氯化氫不 與金屬反應(yīng)。 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。氯 化氫的比熱容在常壓下 15℃ 時(shí)為 （ Kg氯化氫在水中的溶解度很大，不同溫度下，氯化氫在水中的溶解度見下表。氯化氫比空氣重，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為 。今年來，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。 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。 目前國內(nèi)外對(duì)于制備高純度氯化氫的方法很多。近幾年，我國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，總的來說，生產(chǎn)工藝與國外相比相對(duì)落后，再加上其他一些因素，生產(chǎn)成本普遍較高 [5]。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。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。還可與烴類發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯乙烷、氯苯、三氯乙烯和四氯化碳等氯烴產(chǎn)品。 氯化 氫在化工生產(chǎn)中液有廣泛的用途 。 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)。 Synthesis。 關(guān)鍵詞： 氯化氫；氯堿；合成；工藝路線 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) II Abstract Hydrogen chloride is the product of the the design, the preliminary design of an annual output of 100,000 tons of chloralkali workshop hydrogen chloride Section. Manual first expounded the significance and role of the synthesis of hydrogen chloride, hydrogen chloride synthesis of current research and development prospects at home and abroad. Second, it describes the design basis of the design, site selection, raw material and product specifications. Determine the process route, a brief description of the process, as well as material and heat balance of the entire production process. Hydrogen chloride synthesis furnace, the main equipment of the absorber, as well as analytical tower were calculated and the corresponding selection, and integration of various factors on the plant layout, automatic control, safety and environmental protection eng