年产6000吨盐酸合成工艺设计Word格式文档下载.docx

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盐酸合成炉工艺设计

Abstract

Hydrochloricacidiswidelyusedinsteel,electroplatingandsteelstructureintheprocessoftheacid,Alsousedtochemicalmedicine,rareearthinproduction,etc.IronsynthesisfurnaceproductionhydrochloricacidisthepresentdomesticmostLvJianChanggeneraluseinproductiontechnology,Thoughtheabsorptionprocessseveralchange,Atpresentmostusedfallingfilmtower,packedtowerlevel2or3absorblegalhydrochloricacid.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

Thisdesigntherearethreemainelements:

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Thispaperreviewedthehydrochloricacidproductionstatusandprogress,Analyzestheadvantagesofexistingunitsandtheexistingproblems.Tosolvetheseproblems,thedemandwithsubject,theexistingproductiontechnologywasimprovedprocessing,designthehydrochloricaciddeviceproductioncraft,thedesigntoacertainextenttheprocessoftheexistingovercomedefects謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

Keywords：

hydrochloricacidsynthesisfurnaceProcessdesig厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

目录2茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

引言2鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

第一章文献综述2籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

1.1研究背景2預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

1.1.1盐酸的性质特点及应用2渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

1.1.2盐酸的工艺历史2铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

1.1.3盐酸的生产3擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

1.2本设计的工作内容与目标5贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

1.3盐酸的吸收工艺及存在的问题5坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

1.3.1盐酸吸收系统的作用5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

1.3.2吸收工艺流程简述5買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

1.3.3吸收过程存在的问题6綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

第二章产品的性质及其它7驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

2.1产品性质7猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

2.1.1物理性质7锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

2.1.2化学性质7構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

2.1.3产品规格8輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

2.1.4主要指标测定方法8

2.1.5性能与用途8

2.1.6产品包装、运输及贮存9

2.2主要原料的性能与规格9

2.2.1原料的物化性质9

2.2.2主要生产工艺过程的基本原理11

2.3生产工序及生产流程12

2.3.1氢气与氯气的来源12

2.3.2氯化氢合成12

2.3.3氯化氢的吸收12

2.3.4产品的贮存输送和包装13

2.4安全生产基本原则13

2.4.1基本原则13

2.4.2压力容器安全使用条件13

2.4.3安全检修13

2.4.4防火防爆14

2.4.5主要安全技术指标14

2.4.6工业卫生及防护14

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2.4.7环保处理措施14

248环保指标14

第三章物料衡算15

3.1基础数据15

3.2合成炉物料衡算16

3.2.1出炉氯化氢的量16

3.2.2满足生产CD的量16

3.2.3进合成炉H2的量16

3.2.4进合成炉CO的量16

3.2.5进合成炉CO2的量16

3.2.6进合成炉O2的量17

3.2.7进合成炉N的量17

3.2.8进合成炉H2Og的量17

3.2.9合成炉内发生的化学变化如下18

3.2.10合成炉物料衡算总结18

3.3盐酸产品质量核算验证20

3.3.1盐酸浓度计算20

3.3.2产品酸质量核验20

第四章能量衡算21

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4.1能量衡算采用的计算方法21

4.2合成炉能量衡算21

4.2.1基础数据及条件21

4.2.2进口各股气体能量计算21

4.2.3进口各股气体总能量23

4.2.4出口气体能量计算23

4.2.5出口气体总能量计算24

4.2.6合成炉能量衡算24

4.3一段降膜吸收塔能量衡算24

4.3.1一段塔基础数据及条件24

4.3.2一段塔进口能量计算25

4.3.3一段塔进口总能量计算26

4.3.4一段塔出口能量计算26

4.3.5一段塔出口总能量计算27

4.3.7一段塔稀酸的能量计算28

4.3.8一段塔溶解热计算28

4.3.9一段塔总能量计算29

4.3.10一段塔冷却水用量计算29

4.4二段降膜吸收塔能量衡算29

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榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。

4.4.1二段塔基础数据及条件29

4.4.2二段塔进口能量计算29

4.4.3二段塔进口总能量计算30

4.4.4二段塔出口能量计算30

4.4.5二段塔出口总能量计算32

4.4.6二段塔进出口能量计算32

4.4.7二段塔稀酸的能量计算32

4.4.8二段塔溶解热计算32

4.4.9二段塔能量衡算32

4.4.10二段塔冷却水出口温度32

4.5三段填料吸收塔能量衡算33

4.5.1三段塔基础条件33

4.5.2三段塔进口能量计算33

4.5.3三段塔进口总能量计算34

4.5.4三段塔出口能量计算34

4.5.5三段稀酸能量计算35

4.5.6三段塔溶解热计算35

4.5.7三段塔能量衡算35

第五章设备计算36

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5.1合成炉设备工艺计算36

5.2换热面积计算37

5.2.1一段降膜吸收塔换热面积计算37

5.2.2二段降膜吸收塔换热面积计算37

第六章设计结论39

参考文献40

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踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。

婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。

譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。

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缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。

致谢41

引言

在我国的三酸两碱”生产中，盐酸是生产工艺变化较大的一种。

1949年我国盐

酸产量仅0.3万吨，全部采用合成法生产，其应用领域也极为单一，主要用作化学试剂及食品等很少几个领域。

改革开放后，随着我国氯碱工业和盐酸下游行业的迅速发展，为我国的盐酸工业提供了良好的发展环境和空间，在生产方面，除氯碱行业外，化肥、农药、聚酯等行业作为副产盐酸的新生力量发展迅猛1在消费领域，随着有

机合成工业的发展，盐酸的应用领域也获得了极大开拓，用途更加广泛，制药、矿石选矿处理、化工、饲料添加剂、净水剂、稀土等下游行业对盐酸的需求量增长迅猛。

1986年，我国盐酸产量首次突破200万吨大关，1993年突破300万吨大关，2000年达到442.11万吨，2006年达到730.58万吨，规模递增的速度越来越快。

尤其值得一提的是，1990年我国262.3万吨的盐酸总产量中，副产盐酸已占到142.65万吨，首

次超过合成法盐酸，表明盐酸产品结构和技术水平有了质的跨越。

此间，美国、日本、

加拿大、德国等产量也均超过500万吨，而且都是以副产品盐酸为主2骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。

经过60年的发展，我国盐酸工业目前已演变为副产酸占主导地位，并跻身世界盐酸生产大国行列。

与此同时，盐酸的产品结构、生产技术水平也有了突飞猛进的进步。

癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。

第一章文献综述

1.1研究背景

1.1.1盐酸的性质特点及应用

盐酸，学名氢氯酸，是氯化氢（化学式：

HCl）的水溶液，相对密度为1.20，无色或微黄色易挥发性液体，有刺激性气味，是一元酸。

氯化氢（HCl），在某些火山喷出的气体中曾大量发现。

盐酸是氯化氢的水溶液，是强酸，具有酸的通性，在哺乳动物的胃液中也有微量存在。

据推测，在地球的原始大气层中含有20:

3:

1比例的H2O、CO?

和

HCl，因此原始海洋亦含有相当浓度的氯化氢，它溶解一些矿物成为今天海洋的盐分。

鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。

主要用于生产各种氯化物；

在湿法治金中提取各种稀有金属；

在有机合成、纺织漂染、石油加工、制革造纸、电镀熔焊、金属酸洗中是常用酸；

在有机药物生产中，制普鲁卡因、盐酸硫胺、葡萄糖等不可缺少；

在制取动物胶、各种染料时也有用武之地；

在食品工业中用于制味精和化学酱油；

医生还直接让胃酸不足的病人服用极稀的盐酸治疗消化不良；

在科学研究、化学实验中它是最常用的化学试剂之一。

因此，盐酸的用途非常的广泛。

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1.1.2盐酸的工艺历史

15世纪意大利的手稿中记载如何制成盐酸，但这种水溶液在此前就为炼金术师所使用，那是将食盐和硫酸铁共同蒸馏发生的气体溶解于水而成。

1650年前后Glauder开发

用硫酸分解食盐的制法。

1772年Priestley最先捕集到氯化氢气体制得纯盐酸并试验其性质。

1810年Davy证明其为氧与氢的化合物[3]。

逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。

1791年法国的科学家获得路布兰制碱法的专利，拥有日产250-300kg的工厂。

该法

用硫酸钠、石灰石和制造纯碱。

但欧洲缺乏天然的硫酸钠矿，因此用硫酸和食盐为原料制造硫酸钠并副产盐酸。

由于法国革命，工厂在1793年关闭。

爱尔兰人趁英国政府取消重盐税之机会采用路布兰法于1823年在英国设厂。

开始时副产的氯化氢气体用150m高的烟筒排放空中，但因其相对密度较大，已构成雾幕下降，对植物造成严重损害。

1836年采用焦炭为填料的洗涤塔用水吸收此气体以减少工厂对周围的影响。

1863年英国政府颁布了世界上第一个有关环境保护法的碱工业法令，限各工厂必须将产生的氯化氢气体回收95%以上，并规定排出气体中氯化氢含量不得超过0.454g/m3。

幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。

早期盐酸的用途不大，市场需求量很少。

由于纺织工业的发展需用大量的漂粉，许多盐酸便被二氧化锰氧化用来制造氯气，作为漂粉的原料。

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MnO2+4HCI—MnCI2+CI2+2H2O

这还仅有一半的氯化氢未加利用，而且二氯化锰没有工业用途，致使漂粉成本很高。

后来通过1866年的Weldon法和1870年的Deacon法提高了氯气回收率和原料的利用率，大大降低了成本，正适应英国纺织工业发展的需要。

医涤侣綃噲睞齒办銩凛。

自1895年食盐溶液电解法制氯和烧碱工业化以来，盐酸可以用电解产生的氯和氢直接合成。

第一次世界大战后各国纷纷调整其工业结构。

1923年英国最后一个路布兰制碱法的工厂关闭，盐酸的生产逐渐为直接合成法所代替。

舻当为遙头韪鳍哕晕糞。

第二次世界大战以后，石油化工和塑料等聚合物工业的迅速发展，使氯化氢和盐酸生产路线又起了变化。

总的来说，副产氯化氢和盐酸产量比重增大，而合成盐酸的比重下降。

从70年代后期以来，由于越来越多的国家对氟氯烃产品的生产陆续加以限制，副产氯化氢产量的比例持续下降，而合成氯化氢的产量则有所上升。

鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。

工业上制取盐酸时，首先在反应器中将氢气点燃，然后通入氯气进行反应，制得氯化氢气体。

氯化氢气体冷却后被水吸收成为盐酸。

在氯气和氢气的反应过程中，有毒的氯气被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染。

在生产上，往往采取使另一种原料过量的方法使有害的、价格较昂贵的原料充分反应。

然后用水吸收生成的氯化氢气体，其中氯化氢是在合成塔里合成的。

筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。

1.1.3盐酸的生产

合成工业的飞速发展，综合利用有机化合物在氯化过程中大量产生的氯化氢气体，用来生产副产品盐酸成为大势所趋。

从上世纪50年代开始，在工业发达国自1772年由Priesly最先搜集到氯气和氢气制得纯盐酸并试验其性质，至今有230多年的历史了。

在

我国生产盐酸也有近70年的历史了，盐酸的生产一般都包括气体的产生、冷却、吸收。

盐酸工业的生产工艺主要有合成法和副产法。

随着有机家中，副产品盐酸的产量已经超过合成法生产的盐酸，时至今日副产盐酸依然是盐酸工业中性价比和资源利用效率最高的工艺路线。

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从我国目前的生产工艺看，主要有以下几种：

（1）铁炉合成、风冷、水冷、石墨冷、绝热吸收、膜式吸收。

（2）石墨炉合成、水冷、风冷、绝热吸收、膜式吸收。

（3）合成、冷却、吸收为一体的“三合一”炉生产，该工艺最为先进。

近年来，我国多数厂家均走过了铁炉、水冷、风冷、石墨冷、绝热吸收或膜式吸收，近而改为三合一”生产工艺。

当然也有正在使用铁炉生产氯化氢气体，采用风冷、水冷、石墨冷却氯化氢气体供生产用，并且将在我国持续相当长一段时间。

三合一”炉生产盐酸，自投运以来，由于存在诸多因素防腐材料及技术不过关，真正坚持下来，并且发挥作用的生产厂家极少。

设备生产厂也举步维艰。

但由于该工艺结构紧凑，占地面积小，生产弹性大等诸多优点。

在经历了年代到年代中期的低潮后，终于被广大氯碱厂所重视。

涛貶騙锬晋铩锩揿宪骗

iV或炉W崔檜林辭；

3—胆式吸收曙：

4—瓏記醱收曙：

于虫般泉：

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图1-1盐酸的生产工艺流程图

从目前的生产设备看，主要设备是合成炉，其次是尾气吸收塔，稀酸槽罐缓冲器、冷

却塔、循环水池等。

1.2本设计的工作内容与目标

针对上述问题，本文提出在现有的盐酸吸收系统流程上进行优化设计，通过综合技术改造，降低投资成本，创建资源节约型和环境友好型企业。

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本文研究主要内容如下：

（1）通过对现有的盐酸生产设备及工艺进行优化选择，设计年产6000吨盐酸的生

产工序；

（2）针对目前的盐酸生产企业普遍存在的盐酸吸收工艺的不足之处，设计盐酸吸收工段及三段吸收工艺。

我国大部分企业仍然停留在高耗低产的运转现状。

随着环境保护保护要求的日益提高，对生产系统尾气的排放更加严格，那些高能耗、高污染，低产出的企业最后必将被淘汰。

通过本设计工作，能为一些企业的优化生产工艺，节约能源提供借鉴。

这既有利于降低企业生产成本，提高资源利用率，增加经济效益，同时符合我国的建设资源节约型、环境友好型社会的基本国家方针政策。

戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。

1.3盐酸的吸收工艺及存在的问题

1.3.1盐酸吸收系统的作用

盐酸吸收系统的主要作用是把反应炉生成的高温氯化氢混合气体降温冷却洗去硫化物等杂质，再用水或稀酸吸收生成质量分数为31％的浓盐酸，并且使尾部排气空气中氯化氢体积分数不超过限定值，达到环保要求。

購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。

1.3.2吸收工艺流程简述

从氢气处理工序送来的氢气经缓冲罐和阻火器后，与从液氯工序送来的氯气体积分数大于70％的氯气同时进入盐酸合成炉下部的灯头内燃烧，生成氯化氢气体。

为保证氯气反应完全，要严格控制进炉氢气适当的过量。

氯化氢气体通过空气冷却至45°

C左右后，进入降膜吸收器，被由尾气塔过来的稀酸吸收，产出质量分数为31.0%〜31.5%的成品酸。

降膜吸收器中未被吸收的氯化氢气体由水流喷射泵抽至尾气塔，用纯水吸收。

嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。

1.3.3吸收过程存在的问题

经查阅国内外文献资料分析总结，通常情况下，盐酸吸收系统存在的问题主要有以下几点：

（1）氯化氢气体夹带有大量水雾、泡沫，进入吸收器后，影响到氯化氢与列管水膜的充分接触，且盐酸生成时产生的热量不易移走，以致吸收效率不高。

虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。

（2）尾气中也带有大量的水雾，在引风机中容易冷凝成弱酸性液体，直接冲击运转的叶轮，引起风机振动加大，风机故障率升高，增加了设备维修量；

同时，由于风机效率的下降，使工艺操作波动大，吸收效率更差，尾气排放经常超标，对周围居住环境造成污染，常引起周围居民的投诉。

與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。

（3）旧盐酸吸收系统的洗涤塔、清洗塔、回收塔等设备全部采用玻璃钢材料制作，投资成本高，且设备制作周期长。

結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。

第二章产品的性质及其它

2.1产品性质

2.1.1物理性质

盐酸是无色或浅黄色的液体，有氯化氢的刺激气味，有毒有腐蚀性，浓盐酸在潮湿空气中放出氯化氢而发烟，盐酸是一种挥发性酸，也是极强的无机酸[5]。

餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮

驃。

盐酸的密度随浓度增加而上升，随温度的增加而降低，20C时31.0%盐酸密度为

1.154g/cmi3，35.0%的盐酸密度为1.174g/cmi3o爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑。

盐酸是恒沸点液体，而恒沸点组成与恒沸点温度却随压力不同稍改变。

表2-1恒沸点组成.沸点温度随压力变化表

项目

数据

压力KPaX0.133

700

740

760

800

恒沸点

106.424

107.819

108.584

110.584

20.306

20.268

20.222

20.155

2.1.2化学性质

盐酸能与酸碱指示剂反应；

和碱发生中和反应，生成氯化物和水；

能与活泼金属单质反应，生成氢气；

能和金属氧化物反应，生成盐和水；

和盐反应生成新酸和新盐；

与大部分碳酸盐和碳酸氢盐反应生成二氧化碳和水；

具有还原性等。

锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。

2.1.3产品规格

表2-2⑹Q/SHG-004003-2005

指标名称

优级品

一级品

合格品

总酸度（以HCI%计）

31.0

铁

0.006

0.008

0.01

硫酸盐（以so；

-%计）

0.005

0.03

砷，%<

0.0001

灼烧残渣，%<

0.08

0.1