HCl合成

HCl合成

氯化氢合成条件

氯化氢的合成是在特制的合成炉中进行的。未了确保产品中不含有游离氯，氢气要较氯气过量15%~20%。实际生产的炉中火焰温度在200℃左右。由于反应是一个放热反应，为了不使反应温度过高，工业生产通过控制氯气和氢气的流量和在壁炉外夹套间通冷却水的办法控制氯化氢出炉温度小于350℃。

在生产中为确保安全生产，要求氢气纯度不小于98%和含氧不大于0.4%；氯气纯度不小于65%和含氢不大于3%。

1.3 氯化氢合成工艺

氯化氢合成方程式：

Cl2+H2→2HCl

氯气经涡轮流量计计量氯气(氯气含量97%，压力为0.5MPa)含量进入氯气缓冲罐。

氢气经涡轮流量计计量氢气(含量98%，压力为0.09MPa)含量经分水罐脱水与循环氢经涡轮流量计进入氢气缓冲。

经过计量的氯气和氢气进行流量调节，调节氯气和氢气的比值为1：

1.04~1.10(体积比)，送入二合一氯化氢石墨合成炉进行反应，反应生成的热量通过合成炉夹套中的循环水带走，反应生成氯化氢气体，通过米长的石墨套管冷却器，氯化氢气体温度降到165℃以下，送入石墨冷却器用循环水冷却，冷却后氯化氢气体温度降至45℃左右，通入机前深冷气经冷冻水进一步冷却到-20℃

~-30℃脱水。

冷冻后的氯化氢气体经除雾器脱除氯化氢气体中的雾滴后，经机前加热器加热到15~25℃后，进入氯化氢压缩机使氯化氢气体加压到，后经缓冲罐(V-103)缓冲进入氯化氢深冷器，氯化氢气体冷却到-15~-25℃,脱除氯化氢气体中的酸水，在进入V-105缓冲脱除氯化氢气体夹带的雾滴，氯化氢气体经加热的(E-106)加热后进入流化床供流化床反应使用。

氯化氢合成工艺流程

来自氯氢处理岗位干燥后合格的氯气、氢气由缓冲罐上放空调节阀稳压并经

流量计计量后，氯气经支管调节阀、点火阀、切断阀，氢气经支管调节阀、点火

:H =1.00:1.05～1.00:1.10的配比经阀、逆止阀、切断阀及阻火器与氯气按C1

2

灯头进入合成炉(多余的氢气放空处理)，在灯头上合成燃烧。合成的氯化氢气体经空冷管，除沫过滤器送往三氯氢硅合成工序，当超压时，多余的氯化氢经降膜吸收塔吸经石墨换热器收制成盐酸或高纯酸。氯化氢气体经一级降膜吸收器吸收后的剩余气体进入二级降膜吸收器再吸收，不凝气体由水流喷射器抽入酸循环罐分离放空或自行放空，成品酸从一一级降膜吸收器底部出来进入盐酸储罐待售。

仪表的选择与性能比较

由于工艺装置控制要求严格，为使氯化氢装置能安全、可靠地运行，必须采用多个控制回路，对仪表的测量精度、稳定性及可靠性都有很高的要求。

防爆性能

本工序的介质主要是氯气和氢气，界区内是防爆场所，厂房内的仪表，应符合安全防爆要求。

防腐蚀性能

由于被测介质中含有湿氯气等，这些介质具有较强的腐蚀性，因此大部分现场仪表应具备防腐性能。仪表接触介质部位的材质为钽材或钛材作为隔离膜片；氯气调节阀根据口径大小，可选用PVDF隔膜式调节阀或PVDF蝶型调节阀；氢气无腐蚀性，但它易燃易爆，所以氢气变送器应采用本安型；测量膜片和其他气体接触部位的材质采用SUS304或其它牌号的不锈钢；氢气调节阀可采用气动膜片调节阀，材质方面无特殊要求，它的电气阀门定位器必须采用本安型。

应当提出的是，当测量干氯气时，接触氯气的仪表材料切忌采用钛材，而应采用不锈钢或不锈钢外衬PTFE。

选用涡街流量计

本工序控制仪表采用的流量计以进口原装的涡街(漩涡)流量计为主，与其它类型的仪表相比，它具有测量精度高、反应快、性能稳定等特点。在比值调节回路中不应考虑孔板流量计、靶式流量计等精度低、反应滞后、故障率高的仪表。辅助控制系统

为保证工艺在开停车、参数大幅度波动或非常时期生产的进行和设备安全的需要，必须设置以下氯化氢合成辅助控制系统：①设置进合成炉的氯气联锁阀安全系统、氢气自动联锁阀系统、氢气自动放空联锁阀系统；②氯气缓冲罐送事故处理工序的氯气联锁阀系统；③合成炉出口氯化氢压力自动调节系统；④降膜吸收塔制酸自动调节系统；⑤自动点火系统。

开车前的准备

①检查所属管线、阀门、仪表、设备是否完好，关闭所有进、出口的阀门。

②手动分析总管氢气纯度，确认与氢气在线成分分析仪AT一301检测值相符。氢气纯度合格后，打开氢气进缓冲罐自动阀，通过氢气自动放空阀调节氢气压力。氢气压力达到设定值后，打开炉前氢气手动阀。

②手动分析总管氯气纯度，确认与氯气在线成分分析仪AT一302相符。氯气纯度

合格后，打开氯气进缓冲罐自动阀。通过氯气进废氯处理自动调节阀调节氯气压力，氯气压力合格后，打开炉前氯气手动阀。

④分析合成炉内含氢量应低于0.4％。

⑤开启点火装置，缓慢开启炉前氢气自动调节阀，氢气稳定燃烧后，缓慢开启炉

前氯气自动调节阀，调节氯氢比值，火焰稳定后逐步加大氢气、氯气进炉量。调节PID参数，系统打自动运行。

正常生产时期的操作

氯化氢合成工序应根据氢气、氯气总管Prr一301、PT一302压力，辅以现场炉火颜色变化，及时调节氢气、氯气自动控制阀门，调节控制系统PID参数，保证氯氢物质的量比为1：1．05～1．10，火焰呈青白色，炉压稳定。加强前后工序之间的联系。

停车操作

4．3．1 计划停车

①停车前打开或开大送吸收塔氯化氢的自动调节阀，打开吸收水自动阀和降膜吸收塔冷却水自动阀，逐渐关闭送转化氯化氢自动调节阀。

②逐渐减小进炉氢气、氯气流量，达到最小时切断氢气自动阀，然后迅速关闭氯气自动阀，在调小氢气、氯气进炉流量时，调节氢气自动调节联锁放空阀，余氯送废氯处理。

③停炉后，以空气置换系统中的氯化氢，确保安全和减少设备腐蚀

紧急停车

在全厂出现突发性事件时，氯化氢合成工序需紧急停车：启动氢气联锁程序，关闭进炉氢气调节阀，关闭氯气进炉调节阀，关闭去转化氯化氢联锁阀，打开去降膜吸收塔制酸调节阀，启动氢气放空联锁阀及去事故氯处理联锁阀。其他按正常停车处理。

转化工序出现紧急停车，氯化氢压力将迅速升高。此时，应启动去降膜吸收塔氯化氢联锁阀，关闭去转化氯化氢联锁阀，启动一、二级循环冷却水调节阀、吸收水调节阀和水流泵调节阀，控制好酸浓度。同时调整氢气和氯气进炉流量，减少氯化氢产量，启动氢气放空联锁阀，部分氯气通过事故氯联锁阀送

事故氯处理塔。

若氢气和氯气压力(PT一301、PT一302)过低，氢气和氯气纯度(AT一301、AT 一302)过低，不能维持生产时，需紧急停车。步骤同上。

氯化氢合成炉的腐蚀机理

钢制氯化氢合成炉的常用规结构有两种，一是水夹套冷却，二是不带冷却夹套，靠空气冷却。

(1)因合成炉温度过高造成的高温腐蚀，分内外两种腐蚀形式。

①由于合成气体中仍残留部分未反应完全的游离氯，在

高温下与合成炉材质反应生成氯化铁或氯化亚铁：

2Fe+ 3C12=2FeC13

Fe+C12=FeC12

此腐蚀反应在300 oC以下速率很慢，但超过此温度腐蚀反应速率明显加快。

②氯化氢合成炉的整个炉体都暴露在空气中，如果温度过高，氧化严重，会极大地缩短合成炉的寿命，造成腐蚀穿孔。钢材在空气中受热的反应方程式为：

4Fe+302=2Fe203

温度越高，反应越剧烈，氧化速度越快，腐蚀越严重。相关数据表明，温度高于600℃时，此反应速度最大。

由此可见，高温氧化对合成炉腐蚀较大，使炉壁越来越薄。

(2)因合成炉温度过低造成的氢去极化腐蚀。

氯化氢气体的露点为108．65℃。因原料氯气、氢气中含有少量水蒸气和氧