6萬噸離子膜法燒堿鹽酸合成工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）word格式

1、 （2012屆）專科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料題 目 名 稱： 6萬噸離子膜法燒堿鹽酸合成工 藝設(shè)計 學(xué) 院（部）： 包裝與材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評定成績： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2012屆?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）資料第一部分 畢業(yè)論文（2012屆）?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）題 目 名 稱： 6萬噸離子膜法燒堿鹽酸 合成工藝設(shè)計 學(xué) 院（部）： 包裝與材料工程學(xué)院院 專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評定成績： 2012年 5 月湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）摘 要本設(shè)計承擔(dān)年產(chǎn)6萬噸

2、離子膜燒堿生產(chǎn)工藝流程設(shè)計中鹽酸合成工藝設(shè)計。通過對國內(nèi)外PVC發(fā)展概況及鹽酸生產(chǎn)的了解，隨著氯堿工業(yè)的蓬勃發(fā)展，為了與燒堿生產(chǎn)能力配套，合成鹽酸的規(guī)模也在不斷擴大。在氯堿生產(chǎn)企業(yè)中，通常采用氯氣和氫氣直接合成氯化氫，用水吸收氯化氫制取鹽酸。本設(shè)計采用在反應(yīng)器中將氫氣點燃，然后通入氯氣進行反應(yīng)，制得氯化氫氣體。氯化氫氣體冷卻后用水吸收制得鹽酸。在氯氣和氫氣的反應(yīng)過程中，有毒的氯氣被過量的氫氣所包圍，使氯氣的道充分反映，防止了對空氣的污染。近年來隨著不透性石墨設(shè)備的發(fā)展，制取鹽酸的合成爐已有最初的貼合成爐發(fā)展到“二合一”合成爐、“三合一”石墨合成爐等。通過對這幾種合成爐的比較，本設(shè)計采用“三合一

3、”石墨爐。通過從工藝和安全上的比較，用制圖軟件繪制了鹽酸的工藝流程圖。另外，通過物料衡算和能量衡算，以及主要設(shè)備的計算及選型。關(guān)鍵詞：鹽酸，鹽酸設(shè)備，合成爐湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計（論文）ABSTRACT This design for an annual output of 60000 tons of ionic membrane caustic soda production process design of hydrochloric acid synthesis process design.Through the development of domestic and foreign

4、 PVC survey and hydrochloric acid production of understanding, along with the vigorous development of chlor-alkali industry to burn Alkali production capacity of form a complete set, the scale of hydrochloride was synthesized in expands unceasingly. In chlor-alkali production enterprise, usually USE

5、S chlorine and hydrogen The direct synthesis of hydrogen preparation, water absorption hydrogen hydrochloric acid. This design USES the reactor, then will the hydrogen lit general into Reacting to chlorine gas alkalization hydrogen. Hydrogen gas cools water absorption process hydrochloric acid. The

6、chlorine and hydrogen in reverse Should process, poisonous chlorine was surrounded by excessive amounts of hydrogen, chlorine, prevent the way fully reflected in the air pollution.In recent years, with no permeability graphite equipment development, producing hydrochloric acid synthesis furnace has

7、first joint into furnace development to "two Unity "synthesis furnace," three-in-one "graphite synthesis furnace, etc. Based on the comparison of several synthesis furnace, the design USES" composite A "graphite furnaceThrough the process and security comparison, drawn

8、with drawing software flow chart of hydrochloric acid. In addition, through Material calculation and energy calculation, and major equipment selection and calculation.Keywords: hydrochloric acid, hydrochloric acid equipment, synthesis furnace湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計（論文）目 錄第1章 總論1.1 概述1 意義與作用1 國內(nèi)

9、外的現(xiàn)狀與發(fā)展前景11.2 鹽酸的性質(zhì)與用途2鹽酸的性質(zhì)221.3原材料規(guī)格及技術(shù)指標3 氯氣的來源及性質(zhì)3 氯氣的來源3 氯氣的性質(zhì)3 氫氣的來源及性質(zhì)4 氫氣的來源4 氫氣的性質(zhì)4 原料及中間體規(guī)格4 原料組成4 液氯尾氯4 鹽酸4第2章 工藝流程2.1 產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述52.2 工藝路線確定6 具體工藝路線6 工藝流程示意圖72.3 主要設(shè)備選型7 氫氣柜78889 陶瓷尾氣鼓風(fēng)機 10第3章 工藝計算3.1合成系統(tǒng)11111112熱量衡算13.1合成爐內(nèi)兩個反應(yīng)反的相關(guān)計算133.1.2.2計算燈頭溫度及反應(yīng)放出的熱量15.3計算冷卻水的用量163.2冷卻系統(tǒng)18計算合成氣帶走的總熱

10、量18計算冷卻水流量193.3吸收及尾氣處理系統(tǒng)191921第4章 非工藝部分4.1 車間人員配備204.2 環(huán)保及三廢處理202122224.3 測控與儀表234.4 控制方式234.3 異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因和處理方法24結(jié)論25參考文獻26致謝27湖南工業(yè)大學(xué)?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）第1章 總論1.1概述在國民經(jīng)濟各部門中，鹽酸的用途很廣，它是重要的無機化工原料，廣泛用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革、冶金等行業(yè)。 鹽酸能用于用于稀有金屬的濕法冶金 ，用于有機合成 ；用于漂染工業(yè)用于金屬加工；用于食品工業(yè)，例如，制化學(xué)醬；用于無機藥品及有機藥物的生產(chǎn)。以上列舉的只是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用鹽酸的一些例子。

11、實際上，鹽酸的用途還很多。在日常生活上，我們有時也用到它例如缺乏胃酸，消化不良，醫(yī)生就給我們一定量的稀鹽酸以補胃酸的不足。在化學(xué)實驗和科學(xué)研究上，用到鹽酸的地方就更多了。在我國的“三酸兩堿”生產(chǎn)中，鹽酸是生產(chǎn)工藝變化較大的一種。1949年，我國鹽酸產(chǎn)量僅0.3萬噸，全部采用合成法生產(chǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也極其單一，主要用作化學(xué)試劑及食品等很少幾個領(lǐng)域，經(jīng)過60多年的發(fā)展，我國鹽酸工業(yè)目前已演變?yōu)楦碑a(chǎn)酸占主導(dǎo)地位，并躋身世界鹽酸生產(chǎn)大國行列。與此同時，鹽酸的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)水平也有了突飛猛進的進步。隨著我國氯堿工業(yè)和鹽酸下游行業(yè)的迅速發(fā)展，為我國的鹽酸工業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境和空間，我國鹽酸生產(chǎn)和消費

12、持續(xù)保持較快的發(fā)展勢頭。在生產(chǎn)方面，除氯堿行業(yè)外，化肥、農(nóng)藥、聚酯等行業(yè)作為副產(chǎn)鹽酸的新生力量發(fā)展迅猛。在消費領(lǐng)域，隨著有機合成工業(yè)的發(fā)展，鹽酸的應(yīng)用領(lǐng)域也獲得了極大開拓，用途更加廣泛，制藥、礦石選礦處理、化工、飼料添加劑、凈水劑、稀土等下游行業(yè)對鹽酸的需求量增長迅猛。1.2鹽酸的性質(zhì)與用途物理性質(zhì)：外觀與性狀： 無色或微黃色易揮發(fā)性液體，有刺鼻的氣味。 pH：<7 （呈酸性） 熔點()： -114.8(純) 沸點()： 108.6(20%) 相對密度(水)=1：1.20 相對蒸氣密度(空氣)=1：1.26 化學(xué)性質(zhì)： 強酸性，和堿反應(yīng)生成氯化物和水 HCl + NaOH = NaCl

13、+ H2 O 能與碳酸鹽反應(yīng)，生成二氧化碳，水 K2 CO3 + 2HCl = 2KCl+ CO2 + H2 O 能與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng),生成氫氣 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2鹽酸能與硝酸銀反應(yīng)，生成不溶于稀硝酸的氯化銀，氯化銀不能溶于水。 HCl+AgNO3=HNO3+AgCl鹽酸的用途鹽酸是重要的無機化工原料，廣泛用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革、冶金等行業(yè)。鹽酸能用于制造氯化鋅等氯化物（氯化鋅是一種焊藥），也能用于從礦石中提取鐳、釩、鎢、錳等金屬，制成氯化物。隨著有機合成工業(yè)的發(fā)展，鹽酸（包括氯化氫）的用途更廣泛。如用于水解淀粉制葡萄糖，用于制造鹽酸奎寧（治療瘧疾病）等多種

14、有機藥劑的鹽酸鹽等。1.3 原材料規(guī)格及技術(shù)指標合成鹽酸所用的氯氣是由離子膜工段電解食鹽水制得的，再經(jīng)氯氣總管送至氯干燥工序處理后，送到氯化氫工序來生產(chǎn)鹽酸的。物理性質(zhì)：顏色，氣味，狀態(tài)：通常情況下為有刺激性氣味的黃綠色的氣體密度：比空氣密度大易液化，熔沸點較低，壓強為101kPa、溫度為-34.6時易液化。液態(tài)氯為金黃色。如果將溫度繼續(xù)冷卻到-101時，液氯變成固態(tài)氯。溶解性：易溶于有機溶劑，難溶于飽和食鹽水。1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣，形成氯水，產(chǎn)生的次氯酸具有漂白性，且可使蛋白質(zhì)變質(zhì)，且易見光分解。 化學(xué)性質(zhì)：毒性氯氣是一種有毒氣體，它主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里

15、，生成次氯酸和鹽酸，對上呼吸道黏膜造成有害的影響：次氯酸使組織受到強烈的氧化；鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，所以氯氣中毒的明顯癥狀是發(fā)生劇烈的咳嗽。1L空氣中最多可允許含氯氣0.001毫克，超過這個量就會引起人體中毒。助燃性 在一些反應(yīng)中，氯氣可以支持燃燒，如，鐵在氯氣中燃燒生成氯化鐵化學(xué)方程式：2Fe3Cl22FeCl3（條件：點燃）與金屬反應(yīng) 鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉化學(xué)方程式：2NaCl22NaCl（條件：點燃）與非金屬反應(yīng) 氫氣在氯氣中燃燒或受到光照生成氯化氫氣體化學(xué)方程式：H2+Cl2=2HCl（條件：點燃或光照）： 同氯氣一樣，合成鹽酸所用

16、的氫氣是由離子膜工段電解食鹽水制得的，再經(jīng)氫氣總管送至氫處理工序處理后，送到氯化氫工序來生產(chǎn)鹽酸的。：分子量： 4.032 液體密度(平衡狀態(tài)，-252.8)： 169kg/m3 氣體密度(101.325kPa，0)：0.180kg/m3 比容(101.325kPa，21.2)： 5.987m3/kg氣液容積比(15，100kPa)： 974L/L物質(zhì)氯氣（V%）氫氣（V%）純度97.1697.45含氫0.3497.45含氮氣1.120.06含二氧化碳0.21含水分0.182.48含氧氣0.990.01進料溫度()2525進料壓力(MPa)0.210.21Cl265%, H2/Cl24%HCL

17、31wt%,Fe<50ppm,Av-Cl250ppm第二章 工藝流程2.1 產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述鹽酸的生產(chǎn)主要有兩種方式，一種是直接合成法，另一種是無機或有機產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。而我們氯化氫工段采用的是電解產(chǎn)品氯氣和氫氣直接合成鹽酸的。以氯氣和氫氣為原料在合成爐底部燃燒器燃燒，并控制氫氣與氯氣的摩爾比為1.05:11.1:1,其中氯氣進入合成爐燈頭內(nèi)管，與外套管中的氫氣混合燃燒，燃燒后合成氣溫度可以升高到2000以上。因原料氣中含有氧氣，此時氫氣也會與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，合成爐內(nèi)燃燒方程式如下：主反應(yīng)：H2+Cl2=2HCl 副反應(yīng)：2H2+O2=2H2O 機理分析：氯氣與氫氣在無光照射或光線

18、很弱、低溫、常壓下，其反應(yīng)速度很慢，只有在加熱氯氫混合氣體，或在明亮的光線照射下及觸煤的影響作用下，才能迅速的化合，甚至產(chǎn)生爆炸性的化合。其反應(yīng)為鏈鎖反應(yīng)。反應(yīng)式如下：鏈的引發(fā)：在合成氯化氫的生產(chǎn)過程中，氯與氫在受光線的作用以后，首先，氯分子吸收光量子而被解離成為兩個活化的氯原子。鏈傳遞：活化的氯原于(C1·)再與氫分子作用生成一個氯化氫分子和一個活性氫原子(H·)，這個活化的氫原子又與一個氯分子作用，生成一個氯化氫分子和一個活性的氯原于。如此繼續(xù)下去則構(gòu)成一個鏈鎖性的反應(yīng)。即：如此下去則光線的一個光量子可使大量分子迅速化合。鏈的終止：當(dāng)在鏈鎖反應(yīng)過程中，如果有外來因素與C

19、1·和H·化合，則反應(yīng)即被破壞而使活性消失，活性消失的具體條件是：在原料氣帶入的氧氣的存在下可燃破壞H·的活性而使鏈鎖反應(yīng)中斷，如：在反應(yīng)過程中出于元素的自身結(jié)合也可以使鏈終止。如：在反應(yīng)過程中由于活性氫原子成活性氯原子與設(shè)備內(nèi)壁碰撞也有時會產(chǎn)生鏈的終止。但是總起來說，這些反應(yīng)的可能性都是很小的，因為氯和氫的原于的濃度與分子濃度相比是極其微小的。2.2 工藝路線確定氯氣和氫氣的合成反應(yīng)在常溫下進行得很慢，但在高溫下則化合反應(yīng)相當(dāng)劇烈，合成反應(yīng)所釋放的熱量相當(dāng)大，氯化氫氣體極易融于水，伴有溶解熱釋放出來。氯化氫在水中的溶解度與溫度有關(guān)，溫度越高，溶解度越小，為此采用

20、了移去熱量的生產(chǎn)工藝流程。原料氫氣由電解系統(tǒng)出來后經(jīng)冷卻、洗滌，大大降低了氣相溫度，經(jīng)壓力變送器、氣液分離器、流量控制閥、開關(guān)安全閥、阻燃器進入合成爐燃燒器。原料氯氣經(jīng)節(jié)流穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后，經(jīng)壓力變送器、流量控制閥、開關(guān)安全閥、阻燃器進入合成爐燃燒器， 原料氯氣和氫氣經(jīng)節(jié)流控制，以1.0：1.05-1.10的比例在石英套筒式燃燒器中混合燃燒。石英的傳熱較慢，套筒口積蓄的熱量不易散失，能經(jīng)常保持引發(fā)溫度以使合成反應(yīng)持續(xù)進行。合成的氯化氫氣體中心溫度在1000 c以上，爐壁溫度也可達400一500。為此在爐壁上方設(shè)置循環(huán)酸分布器，使循環(huán)酸能冷卻石墨爐膛壁，在微真空作用下，氯化氫氣體進入吸收冷卻塔部分，來

21、自尾氣吸收塔的稀酸在吸收塔頂部經(jīng)分布器加入圓塊孔式吸收冷卻器，在該部分吸收更多的氯化氫氣體，在吸收塔底部，增濃的鹽酸在重力作用下進入鹽酸儲罐，尾氣則進入尾氣吸收塔，經(jīng)來自頂部的軟化水洗滌后排空。2.1.2 工藝流程示意圖 總流程圖軟化水氯氣緩沖器氫氣貯氯氣 氫氣 鹽酸爐冷卻水冷卻水鹽酸儲罐2.3 主要設(shè)備選型 在工業(yè)化大生產(chǎn)流程中為力求氫氣供給持續(xù)、穩(wěn)定往往將輸氫羅絲鼓風(fēng)機或水環(huán)泵送來的氫氣貯存于氣柜之中其作用在于調(diào)節(jié)和平衡,即在供給氫氣量多于正常合成爐使用所需的量時,可將多余部分暫貯存于氣柜中;若發(fā)生氯化氫或鹽酸流量增加時氣柜中的氫氣會自動供給合成爐。一旦輸氫發(fā)生臨時故障氣柜內(nèi)的氫氣足以維持

22、其最低流量的供給防止突然停爐情況發(fā)生。氣柜由簡體、支架和鐘罩三部分組成詳見右圖所示。簡體為圓形柱狀，周圍有壓鐵固定，側(cè)而有放水或清理內(nèi)部用的人孔；支架為圍繞筒體的鋼架結(jié)構(gòu)，柱架上均安有滑輪與鐘罩相連每個柱架頂端均有槽鋼或角鋼對應(yīng)連接固定;鐘罩恰似圓錐接簡體(倒簡體)的蓋狀物，罩頂有人孔，罩內(nèi)周圍吊有壓鐵塊，罩頂四周也設(shè)有壓塊以增重加壓。2.3.2阻火器阻火器位于氫氣和氯氣進爐前管道上，是氫氣系統(tǒng)特有的設(shè)備。其構(gòu)造與氣液分離器相同，詳見右圖。圓筒體底部的分布板上放的不是填料，而是鵝卵石及少量的瓷環(huán)。其作用在于：一旦輸氨故障，供氫壓力下降使正常氯氫配比失控，燃燒的火焰很可能從燃燒器中倒回，若回火至

23、氣柜，爆炸不可避免，阻火器能有效地阻擋火焰回入氣柜，同時可以使其熄滅于此，相當(dāng)有效地保護氣柜和輸氧管路的安全。氯氣緩沖器 氯氣緩沖器位于氯氣離心式壓縮機出口，進合成爐阻火閥門之前。它是一個臥式的圓筒體，兩端為橢圓形封頭，詳見右圖。其上部有個較大的人孔便于清理，底部設(shè)有排凈口，旁路設(shè)有穩(wěn)壓裝置. 其作用在于使氯氣流緩沖減壓,配上穩(wěn)壓自控。有效地控制、調(diào)節(jié)氯氣壓力為穩(wěn)定合成爐生產(chǎn)，調(diào)節(jié)進爐氯、氫配比起重要平衡作用.合成爐目前，國內(nèi)外的爐型主要分為兩大類：鐵制爐和石墨爐。鐵制爐耐腐蝕性能差，使用壽命短，合成反應(yīng)難以利用，操作環(huán)境較差，目前采用較少。我所在的氯化氫工段前段時間還在使用鐵制爐的，不過現(xiàn)在

24、已經(jīng)停止使用了，因為鐵質(zhì)爐反應(yīng)太不靈敏了，而且都是手動閥來調(diào)節(jié)的，生產(chǎn)的量也比較小本，工段現(xiàn)是在用石墨合成爐在生產(chǎn)鹽酸的。石墨合成爐一般是立式圓筒型石墨設(shè)備，由爐體、冷卻裝置、燃燒反應(yīng)裝制、安全防爆裝置、吸收裝置、視鏡等附件組成。石墨爐分而合一石墨爐和三合一石墨爐。二合一石墨爐是將合成和冷卻集為一體，三合一石墨爐是將合成、冷卻、吸收集為一體的爐子。石墨合成爐一般是立式圓筒型石墨設(shè)備，由爐體、冷卻裝置、燃燒反應(yīng)裝制、安全防爆裝置、吸收裝置、視鏡等附件組成。三合一石墨爐，石英燃燒器安裝在爐的頂部，噴出的火焰方向朝下。合成段為一圓筒狀，由酚醛浸漬的不透性石墨制成，設(shè)有冷卻水夾套，爐頂有一環(huán)型的稀酸分

25、配槽，內(nèi)徑與合成段筒體相同。從分配槽溢出的稀酸沿內(nèi)壁向下流，一方面冷卻爐壁，另一方面與氯化氫接觸形成濃度稍高的稀鹽酸作吸收段的吸收劑。與合成段相連的吸收段由六塊相同的圓塊孔式石墨元件組成，其軸孔為吸收通道，徑向孔為冷卻水通道。為強化吸收效果，增加流體的擾動，每個塊體的軸向孔首末端加工成喇叭口狀，并在塊體上表面加工有徑向和環(huán)形溝槽，經(jīng)過上一段吸收的物料在此重新分配進入下一塊體，直至最下面的塊體。未經(jīng)吸收的氯化氫，經(jīng)下封頭汽液分離后去尾氣塔，成品鹽酸經(jīng)液封送入儲槽。根據(jù)HCl的產(chǎn)量計算得到31%鹽酸504.5662t/d,選用SHL-90型三合一合成爐6臺項目HH1H2H3Dg重量(kg)產(chǎn)量(3

26、5%)鹽酸t(yī)/d)SHL-908475780408406116054007090 尾氣吸收塔的作用在于將膜式吸收塔未吸收的氯化氫氣體再次吸收，使氣相成為合格尾氣。吸收液是一次水或脫吸后的稀酸。常見的尾氣吸收塔為絕熱填料塔或膜式吸收塔、大篩孔的穿流塔?？紤]到尾氣中含氯化氫量不多，采用絕熱吸收是可以將這部分氯化氫氣體吸收掉的。尾氣填料塔結(jié)構(gòu)詳見右圖所示。從結(jié)構(gòu)看，尾氣吸收塔也可分為三個部分。上部為吸收液分播段，采用同一水平面高的玻璃管插入橡皮塞子中，直通吸收段填料層上部；底部是帶有擋液器的圓柱體；中部為圓柱形簡體的吸收段，內(nèi)填充有瓷環(huán)。尾氣鼓風(fēng)機的作用在于將來自尾氣吸收塔的合格尾氣進行抽吸排空。水

27、資源豐富的地區(qū)可采用水噴射泵來代替甩氣鼓風(fēng)機。陶瓷制的尾氣鼓風(fēng)機耐腐蝕、運行穩(wěn)定，是較為可靠的鼓風(fēng)抽吸設(shè)備。在其進口配有調(diào)節(jié)蝶閥或閘板以調(diào)節(jié)風(fēng)量；另外還可以在進出口管間裝上回流管。其結(jié)構(gòu)詳見右圖所示。其外殼為鋼制，內(nèi)襯陶瓷，葉輪同過去的陶瓷改為玻璃鋼。前端有塑料壓蓋，并有八顆壓蓋螺絲固定；機身置于支座上，用底腳螺栓固定??；葉輪用止動螺栓固定在懸臂梁上。第三章 工藝計算3.1合成系統(tǒng)進合成爐的各物料的量原料氫氣的量：93.75/0.9745=96.203kmol/h含氮氣：96.203×0.06%=0.0577kmol/h含水分：96.203×2.48%=2.3859kmol

28、/h含氧氣：96.203×0.01%=0.0096kmol/h原料氯氣的量：89.286/0.9716=91.896kmol/h含氫氣：91.896×0.34%=0.3125kmol/h含氮氣：91.896×1.12%=1.0293kmol/h含氧氣：91.896×0.99%=0.9098kmol/h含水分：91.896×0.18%=0.1654kmol/h含二氧化碳：91.896×0.21=0.1930kmol/h各物料總進料：氫氣：H2(mol)= 93.75+0.3125=94.0625kmol/h H2(m)= 94.0625

29、×2=188.1250kg/h氮氣：N2(mol)= 0.0577+1.0293=1.0870kmol/h N2(m)= 1.0870×28=30.4360kg/h氧氣：O2(mol)= 0.0096+0.9098=0.9194kmol/h O2(m)= 0.9194×32=29.4208kg/hCO2： CO2(mol)= 0.1930kmol/h CO2 (m)= 0.1930×44=8.4920kg/h水： H2O(mol)= 2.3859+0.1654=2.5513kmol/h O2(m)= 2.5513×18=45.9234kg/h氯

30、氣：Cl2(mol)= 91.896kmol/h O2(m)= 89.2861×71=6339.3131kg/h總進料：總進料(mol)= 94.0625+1.0870+0.9194+0.1930+2.5514+89.2861=188.0993kmol/h 總進料(m)= 188.1250+30.4360+29.4208+8.4920+45.9252+6339.3131 =6641.7121 kg/h 合成爐內(nèi)的兩個反應(yīng)：生成的氯化氫的量為：+Cl22HCl89.2861H289.28612*89.2861 摩爾量：2×89.2861=178.5922kmol/h 質(zhì)量：1

31、78.5722×36.5=6517.8853kg/h氧氣燃燒所消耗的氫氣及生成的水的量為：2H2 + O2 2H2O2*0.9194 0.9194 2*0.9194 生成水的量為：2×0.9194=1.8388kmol/h水的總摩爾量：1.8388+2.5513=4.3901kmol/h水的總質(zhì)量：4.3901×18=79.0218kg/h剩余的氫氣的量為：總氫氣量-生成氯化氫用的-氧氣燃燒所用的量=94.0625-89.2861-0.9194=3.8570kmol/h二氧化碳、氮氣沒有參與反應(yīng)量不變，所以總出料總出料(mol)= 178.5922+4.3902+

32、3.8570+0.1930+1.0870 =188.0993kmol/h總出料(m)= 6518.6153+79.0236+3.8570×2+8.4920+30.4360 =6641.7121 kg/h因總進料量(m)=總出料量(m)，所以物料守衡則每合成爐臺：合成氣進料kmol/hkg/hHCl29.76201086.3142H20.64281.2857H2O0.731713.1703N20.18125.0727CO20.03221.4153總量31.35001106.9520 合成爐內(nèi)兩個反應(yīng)反應(yīng)熱的計算式 H2 +Cl2 2HCl 2H2+O2 2H2O 合成反應(yīng)放出的熱量計算

33、式為：Qr=GHCl×H0m1(298.15K)+(TK298.15CPm1dt) ×10-3 式中：Qr合成氯化氫的反應(yīng)熱、KJ/hGHCl反應(yīng)生成氯化氫氣體氣摩爾流量、kmol/h T合成爐燈頭溫度、KH0m1(298.15K)氯化氫合成反應(yīng)的標準摩爾反應(yīng)熱焓、KJ/hCPm1氯化氫合成反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物與原料的摩爾比熱容系數(shù)差值、J/mol.KQr氧氣燃燒的反應(yīng)熱、KJ/hG水反應(yīng)生成的水蒸汽的摩爾流量、kmol/hH0m2(298.15K)水蒸汽合成反應(yīng)的標準摩爾反應(yīng)熱焓、KJ/molCPm2水蒸汽合成反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物與原料的摩爾比熱容系數(shù)差值、J/mol.K合成爐內(nèi)兩個

34、反應(yīng)的摩爾反應(yīng)熱恒壓比熱容的計算式為：CP=a+bT+cT-2，式中：a、b、c為常數(shù)，由文獻3查得各物質(zhì)的a、b、c見表。各物質(zhì)恒壓比熱容常數(shù)表物質(zhì)名稱abc適用溫度氫氣27.283.260.502298-2500氯氣36.900.25-2.82298-3000氯化氫26.034.061.09298-2500水30.0010.710.33298-2500氧氣29.964.18-1.67298-3000因為CP為生成物CP與反應(yīng)物CP之差，所以兩個反應(yīng)的CP計算如下：生成氯化氫反應(yīng)：所以摩爾反應(yīng)熱：生成水的反應(yīng)：所以摩爾反應(yīng)熱： 合成爐內(nèi)放出總的熱量為兩反應(yīng)放出的熱量之和：此時得到一個熱量與合

35、成爐燈頭溫度的關(guān)系試，而燈頭溫度有下面的關(guān)系式： (2)式中：G合合成氣的摩爾流量、kmol/h Cp合合成氣的恒壓摩爾比熱容、J/mol.K t合成氣入口溫度（T-298.15）、 t1燈頭溫度、由文獻3查得各物質(zhì)定性溫度下的CP見表2-3。混合氣體的CP可用下面的式子算得：定性溫度下各物質(zhì)的CP物質(zhì)氯化氫氫氣氮氣二氧化碳水（KJ.kmol/）29.1233.9329.12137.12933.577各物質(zhì)在合成氣中的含量： Cp合=0.9493×29.12+0.0205×33.93+0.0233×33.577+0.0010×37.129+0.0058&

36、#215;29.12=29.3276KJ./kmol.將G合，CP，t代入(2)式并聯(lián)立(1)、(2)可得：31.3500×29.3276×(T298.15)=-2.8646×106+0.0364T2200.4298T6.7894×105/(T298.15)解之得T=2441.77，則合成爐燈頭溫度為2426.75。所以反應(yīng)放出的總的熱量為： =2.5191設(shè)定合成氣出口溫度為350，T出=273.15+350=623.15K，則合成氣帶走的熱量如下計算：氮氣： 二氧化碳： 水蒸汽： 氯化氫： 氫氣 : 所以合成爐混合氣體帶走的熱量為各物質(zhì)帶走的熱量之和

37、：合成爐移出的熱量為=(2.5191-0.2648)×106=2.2543×106 KJ/h冷卻水用量計算冷卻水用量計算公式：式中：G水冷卻水的質(zhì)量流量、kg/h q合成爐移出的熱量、KJ/h t冷卻水進出口的溫差、 C P水冷卻水比熱容、KJ/kg.考慮到冷卻水的性質(zhì)，取冷卻水溫差為10，查得水的比熱容為4.18KJ/kg.3.2冷卻系統(tǒng)已知：合成氣流量冷卻段合成氣體入口溫度=350，出口溫度=170稀鹽酸氯化氫含量較少作純水計算,冷卻水入口溫度27，溫差4，冷卻水的比熱容為4.18J/mol.K計算合成氣帶走的總熱量氮氣： KJ/mol氮氣帶走的熱量為：二氧化碳：二氧化

38、碳帶走的熱量為：水： 水蒸汽帶走的熱量為：氯化氫：氯化氫帶走的熱量為：氫氣： 氫氣帶走的熱量為：合成氣出冷卻系統(tǒng)帶走的總熱量為： =（0.4838+0.4257+1.8658+39.8811+2.3417） =42.4143KJ/h計算冷卻水流量所以冷卻水要移走的熱量： q=入冷卻系統(tǒng)口的熱量-出冷卻系統(tǒng)口的熱量=264800-42414.3=260.6×103KJ/h將已知數(shù)據(jù)q、代入計算公式有計算冷卻水流量：3.3吸收及尾氣處理系統(tǒng)這里以吸收塔與尾氣塔為隔離體系進行物料衡算：HCL的量： 36.5×G1×0.9493+L1×2%=L2×0.

39、31 惰性氣體： GB=G1-GHCl-G水 L2=L1+G1×0.9493×36.5 式中：L1吸收劑(2%鹽酸)的用量L2吸收塔塔底流出液(31%鹽酸)的量GB惰性氣體的量G1=31.3500，連立上面、可得：L1=2417.9225kg/hL2=3434.1508kg/hGB=31.3500-29.7620-0.7317=00.8563kmol/h已知：吸收塔的氣體溫度為170操作壓力：常壓（管程壓力0.3MPa，殼程壓力：0.1MPa）吸收液為2%的稀鹽酸，出口液為31%的濃鹽酸吸收劑為2%的稀鹽酸，進入尾氣塔的溫度為50；選擇了型號可知氣體入口管徑為1160mm；

40、進入吸收塔的混合氣體中含HCl 94.93%。在氣體吸收過程中，溶質(zhì)HCl不斷被吸收，流動過程中由于吸收了溶質(zhì)，L不斷增大，由于做物料衡算要找到前后不變的物質(zhì)，所以對于氣體是其中惰性氣體的流率GB,其中95%的HCl被吸收，所以：以吸收塔為隔離體系，做物料衡算，吸收塔內(nèi)物料前后守衡的是惰性氣體和溶劑水，所以：GB=G×(1-y)LS=L×(1-x)采用摩爾比表示：Y= X=因此做全塔物料衡算有：GB×(Yb-Ya)= LS×(Xb-Xa)yb=0.9493Yb=而Ya=Yb×(1-0.95)=18.7239×0.05=0.9362Wa

41、=0.02（質(zhì)量百分數(shù)）Xa=0.122由文獻5Xb*=0.238 ，所以XB=0.329由此可算得最小吸收劑用量：=取吸收劑用量為最小值的1.1倍則：而合成氣的入塔流率為：合成氣體的質(zhì)量流率為：1106.95/3600=0.3075kg/s合成氣體的摩爾流率為：31.3500/3600=0.087kmol/s合成氣體入塔流率為：0.0087/A=0.0082 kmol/m2.s而GB=G×(1-y)=00.082×(1-94.93%)=0.0004LS=GB×1.1×0.0004×1.1×103.54=6.34 kmol/m2.s水

42、要帶走的熱量有溶解熱和使氣體溫度下降的熱量，選定換熱器型號后可確定換熱面積為50.6m2。溶解熱Qr=N.Q吸式中：Qr溶解所放出的總熱量、KJ/h N吸收了的氯化氫氣體、mol/h Q吸氯化氫的吸收熱、KJ/mol吸收塔內(nèi)吸收了的氯化氫的量為：Q N=GHCl(1-5%)=29.7620×（1-5%）=28.2739kmol/h由文獻查得：吸=62802J/mol=62.802KJ/mol所以Qr=28.2739×62.802×103=1775.6575×103KJ/h未吸收的氯化氫氣體和其他的混合氣體從170降到40放出的熱量：=4.18×

43、（31.3500-28.2739）×103×（170-40）=1671.5527×103KJ/h水要帶走的熱量主要是這兩部分之和：Q總 =Q+ Qr=（1775.6575+1671.5527）×103=3447.2102×103 KJ/h設(shè)冷卻水進口溫度為27，溫差為10.，則冷卻水的用量：第四章 非工藝部分4.1 車間人員配備車間工作采取四班三倒制，車間主任一名，副主任兩名，每班班長一人作控制室主操，另副操一人，車間兩人。4.2環(huán)保及三廢處理鹽酸工序的主要生產(chǎn)原料有Cl2、H2、HCl2。屬于易燃易爆和有毒有害的物質(zhì)，所以其安全環(huán)保措施比較完

44、全。三廢主要是廢氣和廢酸，廢氣主要是Cl2、HCl氣體，由于Cl2是劇毒物質(zhì)，所以不允許排放和泄漏。鹽酸具有強揮發(fā)性，強腐蝕性，如果不密封保存，就會造成空氣污染，人若吸進去會造成呼吸道粘膜損壞，造成呼吸道炎癥，嚴重的課引起呼吸障礙，導(dǎo)致死亡。而且會腐蝕其他物質(zhì)，造成物品損壞，財產(chǎn)損失。鹽酸進入水中會降低水的PH值，使水體呈酸性，水質(zhì)變化。當(dāng)水體的PH值降低到一定程度時，會使水中大部分的動植物死亡。另外鹽酸的酸霧具有強烈的腐蝕性，對鋼鐵、設(shè)備、廠房等都具有較大的危害。因此不允許把廢酸直接進行排放，可以送至其他車間作中和處理，PH值達標后才能排放。工業(yè)“三廢”排放試行標準（摘錄） 氯化氫廢氣的排放

45、標準排氣口高度，m 20 30 50排放量，kg/h 1.4 2.5 5.9若每天只排放一次氯化氫而每次不到一小時，排放量可為表中的3倍。工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準（TJ36-79）中規(guī)定，車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度如下表：氯化氫生產(chǎn)空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度污染物 Cl2 HCl最高允許濃度，mg/m3 1 154.3測控與儀表 測控是化工生產(chǎn)過程取得物性參數(shù)的重要手段，沒有這些物性參數(shù)就沒有辦法進行安全、合理的工業(yè)生產(chǎn)，因此工業(yè)測控在化工生產(chǎn)中有很重要的作用。在鹽酸生產(chǎn)車間主要的測控點有：反應(yīng)爐的入口氯氣、氫氣的流度、流量和純度：氫氣：純度>98%, 壓力.5070.810MPa氯

46、氣：純度>90%,壓力0.020.101MPa反應(yīng)爐的火焰顏色：青白色反應(yīng)爐出口處氯化氫氣體的溫度的壓強：350-550，00.0405MPa石墨冷卻器的氯化氫入口溫度：120-140尾氣塔出來稀酸溫度：60-80吸收塔出來的鹽酸成品的成份分析：質(zhì)量濃度31%33%鹽酸尾氣的組分分析：符合國家尾氣排放標準4.4控制方式采用集中控制方式，即全部儀器集中在總控制室，各測控點由傳感裝置連接到總控室，由技術(shù)人員統(tǒng)一管理。4.5異常現(xiàn)象產(chǎn)生原因和處理方法生產(chǎn)操作嚴格是保證生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的重要因素。若生產(chǎn)操作失誤，輕則導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，嚴重時會引發(fā)重大事故。所以，操作人員必須嚴格遵循所在崗位的操作規(guī)程

47、，嚴格操作，才能確保高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)。而且，在實際生產(chǎn)過程中，不可能一直都是正常生產(chǎn)的，總會受一些外在因素導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)異常情況，所以一旦發(fā)生異常情況操作人員應(yīng)立即處理，否則后果不堪設(shè)想，不但會給企業(yè)造成嚴重的影響，也有可能造成人身傷害。這就需要操作人員平時在工作中不斷積累經(jīng)驗，遇到異常情況時能夠及時做出正確的處理，這樣才能保證安全生產(chǎn)。點火時爐內(nèi)爆鳴或爆炸 產(chǎn)生原因：因氫氣閥門泄漏或未關(guān)、氮氣壓力不夠，吹掃不徹底或未吹掃，造成爐內(nèi)有剩余氫氣。合成爐火焰變色或看不到火焰產(chǎn)生原因：變色是氫氣氯氣配比不當(dāng)造成，火焰突然熄滅是因氫氣突低或氯氣壓力突高等原因使進爐的氯氣過量壓熄火焰或燃燒器破碎造成。停爐時防爆膜爆破 產(chǎn)生原因：停爐時先斷氯后斷氫，爐內(nèi)剩余氫氣多，未置換掉結(jié)論合成鹽酸一般有兩種生產(chǎn)方式，一種是直接合成法，另一種是無機或有機產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。實際生產(chǎn)中一般都采用前一種方式，我們氯化氫工段也是用直接合成法來生產(chǎn)鹽酸的。鹽酸的生產(chǎn)原料是氫氣和氯氣，它來自于離子膜的電解產(chǎn)品。離子膜工段電解食鹽水，得主