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1、氯化氢合成生产工艺实用授课教材一、概述工序生产任务(1).供应合格的氯化氢给单体工段;为本厂及用户提供优质的高纯盐酸。(2).平衡氯气，保证全厂正常生产。本工序原料及其特性1、氢的化学性质氢气易燃，在空气中燃烧，生成水。2H2+O2=2H2O氢气在氯气中含496，或在氧气中含595,或在空气中含57时，均可构成爆炸气体，遇明火或强光即发生爆炸。原料氯气的性质2、氯气的物理性质a) 分子式：Cl2b) 分子量：70.906c) 常温时是黄绿色、有刺激性气味。d) 剧毒，国家规定空气中允许的浓度为0.001mg/Le) 易液化，能溶于水，溶解度随温度的升高而降低。f) Cl2在一个大气压下100克
2、水中溶解氯气克数温度01020304050溶解度1.46000.99720.72930.57230.45900.3925温度60708090100溶解度0.32950.27930.22270.12700g) 氯气易溶于许多有机溶剂，如酒精、庚烷、四氯化碳等。h) 氯气的一些物理数据原子序素17共价半径Pm99粘度cp0.0123价层电子结构3S23P5汽化热（kcal/mol）4.878密度（kg/m3）3.214熔融热（kcal/mol）1.531熔解热（kcal/mol）5.28电负性3沸点-34.5熔点-101氯的化学性质a) 氯气的化学性质很活泼，有很强的氧化性。b) 氯气可以与所有金
3、属和大多数非金属元素（N、O、C和稀有气体除外）直接化合。 2AgCl2 =2AgClc) 氯气可与一些气体反应： 点燃 Cl2H2 = 2HCl+Qd) 氯气与些有机化合物反应：紫外线 C6H63Cl2C6H6Cl6e )氯气与无机化合物反应： 2NaOHCl2NaClONaClH2Of) 氯气易溶于水中，并生成次氯酸和盐 Cl2H2OHClOHCl HClOHClO所释放的初生态氧是强氧化剂，对金属的腐蚀性极大。g)氯气能与氢按一定比例混合成炸性气体，在明火、高温及日光的触发下，猛烈爆炸。氯气与氢气混合爆炸极限：下限H2为5，Cl2为95，上限H2为87.5，Cl2为12.5%。 高纯盐酸
4、的质量指标 标准（HG/2778-1996） 级别 指标 指标名称一等品合格品总酸度（以HCl计%） 31.031.0钙（以Ca计）mg/L 0.300.50镁（以Mg计）mg/L 0.070.20铁（以Fe计） 0.303.0蒸发残渣，mg/L 25.050.0游离氯 mg/L 20.060.0氯化氢性质氯化氢（HCl）在常温下为无色、有刺激性嗅味的气体，熔点-114.6，沸点-84.1，比重1.3。极易溶于水，并强烈地放热，其水溶液就是盐酸，是常用的无机强酸之一。纯的盐酸是无色液体，工业盐酸由于有铁、氯或有机杂质存在而呈黄色。20时，浓度31%的盐酸比重为1.1543，浓度为36%的盐酸比
5、重为1.1789。饱和的或浓的盐酸在空气中能挥发出氯化氢气体。氯化氢极易与潮湿空气中的水分生成白色的烟雾。氯化氢在干燥的状态下几乎不与金属反应，但在含水或溶于水时，其表现为盐酸的性能，腐蚀性很强，能与大多数金属反应，生成相应的盐类。二、本工序的生产原理1、合成氯化氢的反应机理生产氯化氢及盐酸其主要反应还是氯气与氢气的化合反应，氯气与氢气在适宜的条件（如光，燃烧或触媒）下，会迅速化合，发生链锁反应 ，其反应式如下：Cl2H2=2HCl+18.42kJ 链的生成；在化合氯化氢生产过程中，一个氯化氢分子吸收光量子后，被离解成两游离的氯原子（Cl）即活性氯原子。 Cl2hr2Cl 链的传递：一个活性氯
6、原子再与一个氢分子作用，生成一个氯化氢分子和一个游离氢原子（H）,这个活性的氢原子又与一个氯分子作用，生成一个氯化氢分子和一个游离的氯原子（Cl），如此循环构成一个链锁性反应。 ClH2HClH HCl2HClCl ClH2 HClH 链的终止：在链锁反应过程中，如果因外界的因素使H和Cl化合，则链锁反应即被破坏，使链传递终止。 a.在反应过程中，由于元素的自身结合也可以使链锁终止。 HHH2 ClClCl2 ClH HClb.在反应过程中，由于游离氢原子或游离氯原子与设备内碰撞，使活性原子失活，发生的链终止。C.在反应过程中，由于反应物浓度可使链传递终止,负催化剂的作用，也可以使链中断。 在
7、均衡的生产中，由于氢化氯的原子浓度相比是极其微小的，所以不会出现链终止。在实际生产中，氯与氢在燃烧前并不混合（否则会发生爆炸反应）而是通过一种特殊的设备“灯头”使氯与氢均衡燃烧。影响氯化氢合成的因素1、温度的影响氯气与氢气在常温常压，无光的条件下的反应速度是非常缓慢的，但在440 以上却迅速化合，所以，一般在温度高的情况下可以发生反应，但如果高于1500时，就有显著的热分解现象。氯与氢的反应是放热反应，有大量的热量产生，这种热量使生成的氯化氢气温升高。因此必须设法把合成过程中产生的热量移出，反应才能向有利于生成氯化氢的方向移动，所以合成炉采用夹套式冷却移走反应热。2、水分和其它触媒的影响绝对干
8、燥的氢气氯气是很难起反应的，当有微量的水份存在时，往往可以加快反应速度，所以水份是促进氯气与氢气化合的媒介，但如果水分含量超过一定的值，对反应速度就没有多大影响。 当有海绵状的铂金，木炭等多孔物质或石英、泥土等矿物质存在时也可以起触媒的作用，促使反应速度提高。3、盐酸的生成机理合成的氯化氢气体，用水进行吸收，即生成盐酸。当用水吸收氯化氢时，伴随着溶解的进行，将释放出大量的溶解热，热量会使盐酸温度升高，不利于对氯化氢气体的吸收，因为当氯化氢纯度一定时，溶液温度越高，氯化氢气体的溶解度越低，也就使制得的盐酸浓度越低。根据化学平衡移动的原理,必须移走这部分热量，才可以使溶液向有利于生成盐酸的方向进行
9、，在化工生产中，我公司采用的是二段降膜式吸收法生产盐酸。降膜式吸收法:溶液与氯化氢气体在膜式吸收塔管内并流式吸收，吸收过程中所放出的反应热，由管间的冷却介质（水）带走,从而制得盐酸。这种方法的生产能力较大。另外，还有采用一段降膜式吸收法和二段绝热式吸收法进行吸收生产盐酸。绝热吸收法：就是利用水自身的潜热，不与外界发生热交换，以制得盐酸。当氯化氢溶于水时，所放出的热量使酸温度升高，达到一定限度，水分 就会大量蒸发，吸收带走大量热，使盐酸溶液温度降低，温度的降低又利于氯化氢的吸收，如此吸收氯化氢，这种方法与降膜式吸收法相比，生产盐酸的能力较小。 总之，不论是合成氯化氢的过程，还是氯化氢溶于水制成盐
10、酸的过程，均为放热反应，为了使反应向有利于生产氯化氢或盐酸的方向进行，必须设法将反应热或溶解热移去。氯氢纯度、流量、冷却水量、氯化氢纯度等要素都对氯化氢及盐酸的生产过程有很大影响。三、工艺流程简述(附工艺流程图)1生产氯化氢的工艺流程简述 原料(H2)由氯氢处理工序用氢气压缩机送过来,进入氢气管道阻火器，经流量计计量后，经过调节阀进入二合一石墨合成炉（R-701a、b、c，d）灯头。氢气通过氢气压力自动调节阀自动调节，放空氢气经过氢气放空阻火器后放空。原料(Cl2)由氯氢处理工序用氯气压缩机送过来、进入氯气缓冲罐（V-702），经缓冲后的氯气进入氯气管道阻火器，经流量计计量后，经截止阀、调节阀
11、进入合成炉灯头。氯、氢气在合成炉灯头混合燃烧，生成的氯化氢由合成炉上部送出，经冷却水槽、石墨冷却器冷却后，进入氯化氢缓冲罐（V-701）, 从氯化氢缓冲罐出来的氯化氢气体，按合成车间的需求量经流量计计量送往VCM工序，余量进入吸收系统用于生产高纯盐酸。从石墨冷却器中冷凝下来的盐酸，从石墨冷却器的底部流入冷凝酸排放槽，然后排入盐酸储槽，纯水经纯水泵（P-707）加压后，进入合成炉夹套的下部，自下而上流动冷却合成炉，合成炉夹套顶部产生的低压蒸汽经闸阀及压力自动调节阀进分配台后，送入低压蒸气管道。2生产高纯盐酸的工艺流程简述用于制酸的氯化氢气经过截止阀进入高纯盐酸吸收系统段降膜吸收器（T-701 a
12、d）上封头，与来自段降膜吸收器（T-702ad）的稀酸从管内自上而下并流吸收生成成品盐酸，成品盐酸从段降膜吸收器（T-701ad）的底部流入盐酸储槽,未被吸收的氯化氢气体经返气管由段降膜吸收器（T-702ad）的上封头进入，与水在管内自上而下进行并流吸收，生成的稀酸经U型弯进入段降膜吸收器（T-701ad）,废气从段降膜吸收器的底部流出进入尾气吸收塔（T-703a-d）底部，被来自稀盐酸储桶（V-705）,经盐酸吸收泵（P-703A/B）加压后，自尾气吸收塔顶部流下的稀盐酸吸收，吸收完的稀盐酸进入二级降膜吸收器顶部，与来自一级降膜吸收器的氯化氢气体并流吸收，未被吸收的尾气进入尾气吸收塔（T-7
13、03ad）底部，与来自盐酸吸收泵（P-703A、B）的稀盐酸逆向接触吸收，吸收后的稀盐酸进入二级降膜吸收器，最后未被吸收的尾气进入水力喷射器（P-701ad），同循环液一起进入水封槽（V-704ad）,稀盐酸循环槽(V-705)，经过分离后的尾气排空。水力喷射器（P-701ad）的循环液由稀盐酸循环槽流出，经稀盐酸循环泵（P-702AC）加压后供给。在特殊情况下（如生产出现异常等）短时间VCM工序停用氯化氢气体，则采取将氯化氢气倒吸收的方式。氯化氢气经蝶阀倒入氯化氢吸收系统段降膜吸收器（T-701ad）和段降膜吸收器（T-702ad）等的制酸系统（同前），生产高纯盐酸。用泵（P-703a、b ）从循环液槽（V-705）将吸收制酸用水(酸性水)送出，经流量计计量后进入段降膜吸收器制稀酸。成品酸流入酸储槽，分析合格后用高纯盐酸泵（P-706a、b）送去自用或打入盐酸高位槽供给客户。-3工艺控制指标序号名称控制项目控制指标控制取样地点（仪表/设备位号）控制分析频数1氯气原氯纯度原氯压力尾氯纯度液氯尾气含氢液氯尾气压力混合氯气纯度混合氯气压力入合成炉压力入合成炉流量98.5%0.2MPa80%90%20.030.12 MPa94%0.07 MPa0.07 MPa 66kmol/hS0
