合成培训资料1.docx
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合成培训资料1
瑞恒化工培训资料
合
成
工
段
第一章产品及原料性质
一、产品：
氯化氢
物理性质：
1、分子式：
HCL
2、分子量：
36.461
3、密度：
气态的HCL在标准状态下密度为1.63㎏/m3；液态HCL在-111℃时比重为1.194，是一种无色有刺激性臭味易溶于水的气体；沸点-83.1℃。
4、导热系数：
气态氯化氢在20℃时，其导热系数为0.050KJ/m·h·c。
5、生成热：
气态HCL92.373KJ/mol。
6、溶解度：
气体氯化氢极易溶解于水。
在20℃、101.325Kpa情况下，1体积水能溶解442体积氯化氢气体。
但氯化氢在水中的溶解度受温度影响很大，一般可以认为：
气态的HCL在水中的溶解度随温度的升高而逐渐下降。
气态HCL在0.1Mpa情况下在水中的溶解度：
温度
溶解度
温度
溶解度
温度
溶解度
温度
溶解度
0
507
15
459
30
412
60
339
5
491
20
442
40
386
10
474
25
426
50
362
注：
溶解度—表示单位体积水所溶解氯化氢之体积
7、粘度：
气态氯化氢12.5℃，其粘度为0.1385×10-3Pa·S。
化学性质
1、氯化氢被碱中和生成盐和水
HCL+NaOH→NaCL+H2O
2、氯化氢可以与乙炔等不饱烃起加成反应
HCL+C2H2→C2H3CL
3、干燥的HCL对铁的腐蚀性较小。
二、盐酸
物理性质：
1、外观：
纯净的盐酸为无色透明的液体，但在有铁、氯或有机杂质时呈淡黄色。
2、31%的盐酸在15℃时比重为1.158；在20℃时为1.1543；浓盐酸在加热时逸出氯化氢气体，而稀盐酸则主要蒸出水分，常压下，可以得到一定浓度的盐酸，其沸点为110℃，组成20.24%，比重为1.101；浓度超过20%的浓盐酸，露置在空气中逸出的HCL气体能与空气中的水蒸汽结合而成酸雾。
3、不同浓度下，盐酸的导电度不同，浓度越大，导电度越小。
4、随着温度升高，HCL在水中的溶解度降低。
化学性质
1、盐酸化学性呈强酸反应：
HCL==H++CL-
一般金属能被溶解生成氯化物与氢气，贵金属除外
2HCL+Zn==ZnCL2+H2↑
2、与金属的过氧化物反应，MnO2、PbO2等能与盐酸反应，生成游离态的氯
MnO2+4HCL==MnCL4+2H2O
↓
MnCL2+CL2
3、盐酸能与许多盐类作用生成新的盐类及游离酸。
如磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐等相互作用，生成新盐并析出游离酸。
4、三份盐酸与一份硝酸混合成王水，能溶解铂和贵重金属。
5、盐酸对各种动植物纤维及一般金属均有强烈的腐蚀性。
石英、石棉、玻璃瓷器、耐酸人造树脂以及铂、金等金属，遇盐酸均无腐蚀，镍、钼、铁合金较耐腐蚀。
普通橡胶能耐浓盐酸，而硬橡胶能耐任何浓度的盐酸。
盐酸蒸汽在较高温度（108.65℃以上时）对铁无显著腐蚀作用。
三、氯气
物理性质
1、氯气在常温下为黄绿色气体，具有极强的刺激性臭味、有毒，能刺激呼吸道粘膜发炎。
2、熔点或凝固点：
-100.78℃（172.17K）
3、沸点：
在101.33Kpa情况下为-34.05℃
4、密度：
在标准状态下为3.209g/L
5、粘度：
20℃时14.0×10-3Pa·S
6、汽化热：
287.4J/g
化学性质
1、氯气为活泼元素之一，除氧、氮、稀有气体、溴、碘、碳等外，能与一切单体及各种化和物反应。
故用作强氧化剂。
Ca（赤热）＋CL2＝CaCL2
2、氯和氢反应：
CL2＋H2燃烧2HCL
3、氯和水的反应
CL2＋H2O＝HCL＋HCLO
4、氯气还能和一些有机物反应
CH2＝CH2＋CL2催化剂CH2CL—CH2CL
四、氢气
分子量：
2.016
物理性质
氢是一种无色、无味、无嗅、易燃的气体。
在各种液体中溶解甚微，难于液化，是最轻的物质，难溶于水。
化学性质
1、氢的可燃性：
2H2＋O2燃烧2H2O
氢与氯混合，含氢5～87.5%可形成爆炸物；氢与氧混合，含氢4.5～95%形成爆炸物；氢与空气混合，含氢4—74.2%时能引起爆炸。
2、氢的还原性：
CuO＋H2加热Cu＋H2O
五、高纯酸
高纯盐酸顾名思义就是纯度高的盐酸。
它所含的杂质要比普通的工业盐酸少得多，其物理性质与普通工业盐酸基本相同；其化学性质具备一切强酸的特性。
1、外观：
无色透明的液体，具有刺激性的臭味。
2、沸点：
在101.3Kpa压力下，氯化氢和水的共沸点是110℃，其浓度是20.24%
3、扩散系数：
在0℃及101.3Kpa压力下，氯化氢在空气中扩散系数为0.156cm2/S；
4、盐酸的密度（15℃时）
密度
g/cm3
HCL浓度
标准溶液
密度
g/cm3
HCL浓度
标准溶液
%
g/L
%
g/L
1.000
0.16
1.6
0.044
1.130
25.75
291.0
7.981
1.010
2.14
21.6
0.593
1.140
27.66
315.4
8.648
1.020
4.10
42.1
1.155
1.150
29.57
340.1
9.327
1.030
6.15
63.3
1.737
1.155
30.55
352.9
9.679
1.040
8.06
84.9
2.328
1.160
31.52
365.6
10.3
1.050
10.17
106.8
2.929
1.165
32.49
378.5
10.38
1.060
12.19
129.2
3.544
1.170
33.46
391.5
10.74
1.070
14.17
151.6
4.158
1.175
34.42
404.5
11.09
1.080
16.16
174.7
4.784
1.180
35.38
417.5
11.45
1.090
18.72
197.4
5.414
1.185
36.31
430.3
11.80
1.100
20.01
220.1
6.037
1.190
37.23
443.1
12.15
1.110
21.92
243.3
6.673
1.195
38.17
456.2
12.51
1.120
23.82
266.8
7.317
1.200
39.11
469.3
12.87
5、盐酸浓度与吸收温度关系
吸收温度
（℃）
在气相物质中HCL的浓度%
5
10
20
30
50
70
90
盐酸浓度%
5
33.8
36.1
38.6
40.0
41.9
43.2
44.1
10
33.2
35.5
38.0
39.4
40.3
42.5
43.4
15
32.6
34.9
37.3
38.7
40.6
41.8
42.7
20
32.0
34.2
36.6
38.0
39.6
41.1
42.0
25
31.3
33.6
35.9
37.4
39.2
40.4
41.3
30
30.4
32.9
35.2
36.5
38.4
39.6
40.6
40
29.2
31.5
33.8
35.1
37.0
38.1
39.0
50
28.0
30.0
31.8
33.6
35.4
36.5
37.4
3、产品标准
①、高纯盐酸的质量规格
项目
含量
HCL（%）
≥31
Ca2+、Mg2+（mg/L）
≤0.5
Fe2+（mg/L）
≤0.6
游离氯（mg/L）
≤60
硫酸盐（以SO42-）（mg/L）
≤70
灼烧残渣（mg/L）
≤25
②、HCL工厂标准
指标名称
指标
HCL纯度%
≥92
含游离氯%
≤0.005
第二章生产目的及原理
一、盐酸的生产方法主要有两种。
一种是直接合成法；一种是生产无机或有机产品时的副产品法。
1、反应方程式：
H2＋CL2→2HCL＋18421.2KJ/mol
2、反映机理
氯气和氢气在低温、常压和没有光照的条件下反应，反应速度是非常缓慢的。
但在高温和光照的条件下，反应会迅速地进行，甚至会以爆炸的形式急剧进行。
氢气在氯气中均衡地燃烧合成氯化氢的过程，本质上是一个链锁反应过程。
二、氯化氢的吸收
氯化氢溶于高纯水或者说用高纯水吸收氯化氢就成了高纯酸，这个吸收过程本质上是氯化氢分子越过气液两相界面向水中扩散的过程。
影响吸收的因素有以下几个方面：
1、温度的影响
氯化氢是一种极易溶于水的气体，其溶解度与温度密切相关。
温度越高溶解度越小；另一方面，氯化氢在水中溶解时会放出很大的熔解热。
1mol氯化氢分子中放出的热量按汤姆逊（Thimsen）计算：
Q＝[（n－1）/n×11.98＋5.375]×4.184（KJ）
式中n—相对于1mol氯化氢分子的水分子的摩尔数
由于熔解热的放出，会使溶液温度升高，从而降低氯化氢的溶解度，其后果是吸收能力降低，不能制备高浓度盐酸。
因此为了确保酸的浓度和提高吸收氯化氢能力，除了加强对从合成炉出来的氯化氢冷却外，还应设法导走溶解热使吸收过程在较低的温度下进行。
2、氯化氢纯度的影响
要使气体中某一组分与溶剂接触而被吸收，则该组分的气体分压必须高于溶液中该组分的平衡分压。
气体分压是气体组成（即气体纯度）和气体总压力的函数，平衡分压则是液体组成和温度的函数。
显然在一定的温度下，溶解过程取决于气相中氯化氢分压即氯化氢的纯度。
在同样的温度下，氯化氢纯度越高，制备的盐酸浓度也越高。
3、流速的影响
根据双膜吸收理论，气液两相接触的自由界面附近分别存在着看作滞流流动的气膜和液膜。
即在气相一侧存在气膜，液相一侧存在液膜，氯化氢分子必须以扩散的方式克服两膜阻力穿过两膜进入液相主体。
对于象氯化氢一类易溶于水的气体来说，分子扩散的阻力主要来自气膜而气膜的厚度又取决于气体的流速，流速越大，气膜越薄，其阻力越小。
因而氯化氢分子扩散的速度越大，吸收效率也就越高。
4、气液相接触面积的影响
气液接触的相界面面积越大，溶质分子向水中的扩散的机会越多。
因此在吸收操作中尽可能提高气液相接触面积是十分重要的。
如膜式吸收器的气液分配和成膜状况、湿润状况都将直接影响吸收效果。
第三章工艺流程及工艺控制指标
一、工艺流程叙述：
氯氢处理工序来的合格氯气经氯气缓冲罐V-5101缓冲后，经自控阀PV—5103与PIC—5103串级调节控制，使氯气压力控制在工艺指标范围内；氢气经氢气缓冲罐后，经自控阀PV—5104与PIC—5104串级调节控制，使氢气压力控制在工艺指标范围内。
氯气经氯气总阀后与液氯过来的废氯混合，根据孔板流量计FI-5101A～E流量由调节阀FV-5101A-E调节控制氯气进炉量，进入合成炉石英灯头中间层；氢气经氢气总阀后，根据孔板流量计FI-5102A～E的流量由调节阀FV-5102A-E调节控制氢气进炉量，经阻火器V-5103A-E，进入石英灯头内层和外层。
氯气、氢气进气量按1：
1.05～1.1的比例经石英灯头进入石墨合成炉F—5101A～E混合燃烧，在石英灯头顶部混合燃烧生成HCL，燃烧过程中放出的热量被合成炉外层夹套由溴化锂制冷工号来的热水带走。
HCL气体经合成炉顶部石墨冷却器冷却至40℃以下导出，进入氯化氢分配台；一小部分HCL气体去高纯酸吸收系统被无离子水吸收生成高纯度盐酸；大部分HCL气体送到PVC界区进行VCM合成。
1、盐酸吸收系统：
去吸收系统的HCL气体经一级吸收塔C—5101A～E、二级吸收塔C—5102A～E，被水吸收生成盐酸，尾气由水力喷射泵N—5101A-E吸入酸循环槽V—5106放空。
水由二级吸收塔C—5102A～E顶部加入，流量由FI—5103A—E控制，然后经一级吸收塔C—5101A～E自上而下逐步吸收HCL气体，从底部流出；酸循环槽内酸性水经酸循环泵P—5102A/B加入喷射泵进行循环，当循环至一定浓度后，用泵打至压滤浓缩池，从一级吸收塔C—5101A～E底部出来的31%合格盐酸，流入盐酸贮槽V—5107，经盐酸泵P—5101A/B打出界外销售。
2、高纯酸吸收系统：
HCL气体从高纯酸一级吸收塔C—5103顶部进入，未吸收HCL气体从底部溢出，进入高纯酸二级吸收塔C—5104顶部，无离子水经高纯酸二级吸收塔C—5104、高纯酸一级吸收塔C—5103自上而下吸收生成高纯酸，无离子水流量由FI—5104控制，尾气由高纯酸喷射泵，抽入酸循环槽V—5106放空。
从高纯酸一级吸收塔C—5103底部出来的合格高纯酸流入高纯酸储槽V-5108，经高纯酸泵P—5103A/B，供生产使用及外售。
二、生产控制工艺指标
1、氯气：
纯度≥98%含氢≤0.1%；
含水100ppm以下（即≤0.01%）
2、氢气：
纯度≥99.9%含水≤0.06%
3、氯气压力：
0.10～0.25Mpa
氢气压力：
0.06～0.14Mpa
4、尾气压力：
0.15～0.25Mpa
氯中氢≤3%含氯：
60～80%
5、合成炉混合气体置换：
含H2≤0.4%为合格
6、氢气压与炉压差＞10.6Kpa
7、冷却后氯化氢气体的温度≤40℃
8、氯化氢纯度≥92%含CL≤0.005%
9、成品酸温度≤40℃
10、合成炉炉压：
0.03MPa≤炉压≤0.06Mpa
第四章操作要点及安全注意事项
一、操作要点
1、密切注视火焰颜色，及时调节氯气、氢气流量配比，保持火焰为青白色，控制炉压在0.03～0.06Mpa。
2、调节冷却水、吸收水的流量，保持石墨冷却器出口氯化氢温度小于或等于40℃，成品酸浓度大于等于31%。
3、密切注视氯气、氢气压力的变化。
因为压力的变化会直接影响流量的配比。
4、密切注视氢气纯度的变化。
若氢气纯度降到98%以下时，应立即停车。
5、如遇突然停冷却热水，若在短时间内可恢复供水时，可不必停炉，应酌情降低氯气和氢气的流量，维持石墨合成炉不熄灭，同时密切注意炉温、炉压的变化，待恢复正常供水后再缓慢增大氯氢流量。
要注意交替降低氯、氢流量且不可将流量降得太低，因为流量太低，氯、氢流速过小时，火焰喷不上去，会造成石英灯头温度升高，将石英灯头的石墨底部烧坏；也不可在冷却热水恢复后一下子就将氯气、氢气流量提到正常流量。
因为流量提得太快会在短时间内造成氯气和氢气过量太多而造成危险。
二、安全注意事项
1、氯气和氯化氢气体均为有毒气体，故工段应备有防毒面具。
操作工在操作时应戴好劳保用品，长发应戴在帽内。
2、氢气易燃、易爆，因此严禁铁器撞击或烧、烤H2管道及设备。
3、氢气管道动火检修时必须进行N2或空气置换，分析合格并办理动火证后方可进行检修。
4、点炉时H2纯度不得小于98%，炉内H2含量不得大于0.4%。
5、严禁过氯或大量过氢操作，以防污染环境及发生事故。
6、经常检查防毒面具及灭火器材是否有效。
7、氢气系统着火时，保持系统正压。
严禁停直流电，用干粉灭火器灭火（严禁用二氧化碳灭火器灭火）。
8、炉点不着时必须重新按操作规程要求再次置换。
9、过氢操作的盐酸炉过氢量不能超出氯氢配比要求，以免引起生产事故。
10、密切监视HCL合成炉内燃烧情况，配比CL2、H2，若出现不正常情况无法保证PVC分厂安全生产时，按紧急停炉处理，立即向VCM发出紧急停车信号。
11、合成炉生产时须通过冷却热水后方可点火。
12、打开炉门必须在停炉并经过氮气置换合格后进行，绝不允许停炉后立即打开炉门。
13、氯气流量未达到规定的标准严禁关闭炉门。
14、正常停送氯化氢时必须先与VCM合成联系，确保乙炔流量降低之后方可停送氯化氢气体并认真检查送氯化氢阀门是否关闭。
15、在紧急停车情况下要给VCM合成发紧急信号并立即关闭氯化氢分配台上送氯化氢阀门。
16、停合成炉必须在减小CL2、H2流量前提下，做到“先断氢、后断氯”或同时一起切断气源，防止合成炉发生爆炸。
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