【正文】 17。其反應(yīng)為鏈鎖反應(yīng)。 Cl2 2Cl熱 或 光 (2)鏈傳遞：活化的氯原 子 (C1 )，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 。即： C l H 2 H C l+ H+ ① C l 2 C lH C l +H + ② C l 2 C lH C l +H + ③ C l H 2 H C l+ H+ ④ (3)鏈的終止：當(dāng)在鏈鎖反應(yīng)過程中，如有外來因 素與 C1化合，則反應(yīng)被破壞而使活性消失 。的活性 ，從 而使鏈鎖反應(yīng)中斷， H + O 2 H O 2 +C l O 2 C lO 2 ②在反應(yīng)過程中元素自身 的 結(jié)合也可以使鏈終止。 氯化氫用水吸收后即可成為鹽酸。目前合成法制備鹽酸主要有三種方法：鐵合成爐制備，二合一石墨合成爐制備，三合一合成爐制備。 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高，顏色發(fā)黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 三合一石墨合成爐制取鹽酸工藝的特點(diǎn)：氯氣和氫氣在套管內(nèi)混合燃燒，無論負(fù)荷大小火焰都能保持穩(wěn)定；冷卻段采用強(qiáng)化傳熱技術(shù)，在水套內(nèi)增設(shè)導(dǎo)流板，迫使冷卻液成螺旋狀圍繞石墨爐筒外壁流動(dòng)，提高流速；吸收段采用溢流管外加側(cè)穩(wěn)壓環(huán)技術(shù)，提高了吸收效果，同時(shí)保障了鹽酸的合格率。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(zhǎng)、操作彈性強(qiáng)，被廣泛使用。 因此本設(shè)計(jì)采用“二合一”合成爐制取氯化氫氣體。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。由解吸塔脫出的氯化氫氣體進(jìn)入石墨冷卻器進(jìn)行冷卻，至 40℃，再進(jìn)入鹽水石墨冷卻器，由冷凍鹽水將氯化氫氣體冷卻至 12℃ — 18℃，得到的干燥氯化氫氣體送至下一工段。HG 2HOG 消耗氫氣的量2239。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 降膜吸收器的物料衡算 降膜吸收器合成氣出塔氣35%鹽酸21%鹽酸 吸收劑用量的計(jì)算 吸收劑用 20%的稀鹽酸，假定氯化氫的吸收率為 99%，出塔鹽酸的濃度為 35%。 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） 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。出塔液中水的量為： m = m 0 .6 5 = 3 9 4 6 1 k g / h?水 進(jìn) 塔 液 mm = = 4 9 3 2 8 .2 5 k g /h0 .8水出 塔 液 出塔氣體質(zhì)量流量的計(jì)算 根據(jù)氯化氫守恒，可得 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 G=L(X1X2) 其中， X1=， X2=， m = 21 92 .2818L ? 水 所以， G=則 m 1 1 3 8 0 . 4 9 k g / h?出 塔 氣 表 25 解吸塔的物料平衡表 進(jìn)塔物質(zhì)的量， kg/h 出塔物質(zhì)的量， kg/h 進(jìn)塔液體 35%鹽酸 出塔氣體 出塔液體 總計(jì) 尾氣吸收塔的物料衡算 21%鹽酸20%鹽 酸尾氣出塔氣 進(jìn)塔液體質(zhì)量流量的 計(jì)算 尾氣塔的進(jìn)塔液體的質(zhì)量流量等于解吸塔的出塔液體的質(zhì)量流量。 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。 表 27 各物質(zhì)恒壓比熱容常數(shù)表 物質(zhì)名稱 a b c 適用溫 度 氫氣 103 105 2982500 氯氣 103 105 2983000 氯化氫 103 105 2982500 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 水 103 105 2982500 氧氣 103 105 2983000 因?yàn)?ΔCP 為生成物 CP 與反應(yīng)物 CP 之差，所以兩個(gè)反應(yīng)的 ΔCP 計(jì)算如下： 生成氯化氫反應(yīng)： )()()(1222 ClPHPH C lPPm CCCC ???? 2 3 5 2() 2 7 . 2 9 3 . 2 5 1 0 0 . 5 0 1 1 0PHCT??? ? ? ? ? 2 3 5 2() 3 6 . 8 9 0 . 2 4 1 0 ( 2 . 8 3 ) 1 0P C l ??? ? ? ? ? ? 3 5 2() 2 6 . 0 2 4 . 0 7 1 0 1 . 0 8 1 0P H C lCT??? ? ? ? ? 31523 5 2( 2 2 6 . 0 2 2 7 . 2 9 3 6 . 8 9 ) ( 2 4 . 0 7 3 . 2 5 0 . 2 4 ) 1 0( 2 1 . 0 8 0 . 5 0 1 2 . 8 3 ) 1 01 2 . 1 4 4 . 6 5 1 0 4 . 4 8 9 1 0PmTTT????? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 所以摩爾反應(yīng)熱： 33 5 2 36 2 2 2( ) 1 0( 1 2 . 1 4 4 . 6 5 1 0 4 . 4 8 9 1 0 ) 1 02 . 3 0 5 1 0 1 . 3 4 9 1 0 3 . 8 1 9 4 . 4 9 8 1 0 / ( 2 9 8 . 1 5 )TPmTC d TT T d TT T T?? ? ?????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 生成水的反應(yīng)：2 2 22 ( ) ( ) ( )22P m P H O P H P C lC C C C? ? ? ? 2 3 5 2() 3 0 . 0 1 1 0 . 7 1 0 0 . 3 2 1 0P H OC T T??? ? ? ? ? 2 3 5 2() 2 9 . 9 5 4 . 1 7 1 0 1 . 6 6 1 0POC T T??? ? ? ? ? 所以摩爾反應(yīng)熱： 33 5 2 36 2 2 2( ) 1 0( 2 4 . 5 1 1 0 . 7 3 1 0 1 . 2 9 8 1 0 ) 1 05 . 3 6 1 0 2 . 7 7 2 1 0 7 . 7 8 7 1 . 3 2 6 1 0 / ( 2 9 8 . 1 5 )TPmTC d TT T d TT T T?? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 計(jì)算燈頭溫度 [9]及反應(yīng)放出的熱量 39。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。 = 0 . 9 5 4 2 9 . 9 2 0 . 0 1 5 7 2 9 . 4 6 0 . 0 2 3 5 3 7 . 40 . 0 0 1 0 3 4 7 . 5 5 0 . 0 0 5 8 3 0 . 8 3PC ? ? ? ? ?? ? ? ?合 = 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） 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。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。 39。 39。33 5 .4 7 .3 1 5 7 3 5 09 0 .6 4 1 0 /dH O H O H OQ C G tKJ h? ? ? ? ? ? ??? 39。 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(jìn)石墨冷卻 器 帶入的熱量為： 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39?！? 冷 卻 水移走的熱量為： 39。 39。39。39。3