氯化氢合成与吸收工艺设计及运行总结

氯化氢合成与吸收工艺设计及运行总结

王真贝，黄建成

（江苏扬农化工集团，江苏扬州225000）

[关键词]：氯化氢合成石墨二合一氯化氢吸收设备选型运行情况

[摘要]：对扬农化工集团产能扩建项目中盐酸合成工艺的设计过程进行了简要的概述。对于设备选型以及后期运行情况进行了分析，并对生产过程出现的异常现象以及处理办法进行了描述。

Hydrogen chloride synthesis and absorption of process design

and operation summary

Wang Zhenbei*，Huang Jiancheng

（Jiangsu Yangnong Chemical Industry Co.,Ltd., Jiangsu Yangzhou 225000，China) [key words]: hydrogen chloride synthetic graphite hydrochloric acid absorption type equipment operation

[Abstract]: the design process of the synthesis of hydrochloric acid production capacity expansion project Yangnong Chemical Industry Co.,Ltd., in brief. For equipment selection and post operation are analyzed, the abnormal phenomenon and appeared on the production process and processing method are described.

1、前言

盐酸是氯碱化工的主要产品之一，目前盐酸合成工艺多数采用合成和吸收两大操作单元组成。合成炉是制造氯化氢气体或盐酸的主要设备。过去工艺上应用比较广泛的是钢制合成炉，而近期均以石墨合成炉为主。由于石墨材料具有耐腐蚀、耐高温、传热效率高等优点，其应用越发广泛。配合夹套冷却的合成炉可以降低炉内氯化氢温度，提高生产能力，甚至可以利用反应热副产蒸汽。[1]

扬农化工集团氯碱分厂离子膜以及隔膜电解工艺碱产能为12万吨/年，配套产生氯气3.5万吨/年，盐酸工段作为氯气平衡的工段之一，采用氢气和氯气反应生成氯化氢，再用吸收水吸收产生32%盐酸作为产品出售。原来盐酸工段有φ700的合成炉2台，单套产能为1.5万吨/年，为满足集团产能扩大的发展需求，新增1台φ1200的石墨二合一氯化氢合成炉，炉体采用内衬石墨，外体钢制的合成炉，配套吸收系统。此类合成工艺具有以下特点：1、炉体温度低 (530±30)℃；2、设备寿命长，平均使用寿命约2年；3、制造及安装方便；4、吸收效率高；5、操作弹性较大；6、系统三废产生量少。

2、工艺设计要求

合成炉选用石墨合成炉。本次设计是在扬农集团多年积累的设计经验、运行的基础上，设计出工艺合理、设备优选、产能以及质量满足要求的φ1200石墨二合一氯化氢合成炉。

3、工艺参数计算

本合成工艺设计按照年产2.5万吨32%盐酸，年生产天数330天计算。合成炉系统工艺由合成炉本体、空冷管道（配马槽通冷水冷却）、石墨冷却器、三级吸收塔、水流泵等部分组成。具体工艺流程见图1。

图1 盐酸合成工艺流程图

3.1合成系统计算

3.1.1合成炉燃烧体积计算

合成工艺采用合成炉作为氯气和氢气反应的场所，本次设计合成炉是石墨二合一合成炉，采用三层灯头，氯气从中间进入，氢气从二层进入，氢气包裹着氯气安静燃烧，最外围一层淌冷凝酸，那么选取合适的燃烧容积V是保证炉内氯气和氢气混合、燃烧状态良好、火焰垂直向上无散射、无偏烧的先决条件。根据扬农化工集团φ700合成炉设计的成功经验。合成炉生产强度取55～95kg(m3·h)为宜，本次设计取90kg/(m3·h)。经计算单台合成炉燃烧容积y取11.1m3。[2]

3.1.2合成炉炉体换热面积计算

合成炉内，氯气和氢气反应生成氯化氢气体，该反应为放热反应，为促进反应向正方向进行，必须及时移出反应热，同时保证生产的安全稳定。散热面积采用下式计算：S=Q/K△￡R，式中：S为散热面积，m2；K为传热系数，kJ／(m2·h·℃)；Q为反应总热量，kJ／h；R 为修正系数；△￡为平均温差，℃。根据计算，总移出热量Q=229.56kj/s，总传热系数

K=14.58w/m2·℃，平均温差△￡=475℃，修正系数R=1.35，经计算的S为44.8m2。

3.1.3合成炉其它参数选取

炉体结构为圆柱体。炉体内直径为1.2m，外直径为1.6m，高为20m。灯头：气体3层分布，内为φ100管(氯)，外中φ125管(氢)，炉内上升速度：0 120m/s，工作炉温：(570±20)℃，炉压：101.3kPa，校核后，取炉体体积V=11.3m3，炉体换热面积S=68.3m2。

3.1.3冷却器选型

氯化氢气体经冷却后(≤108℃),在含有水的情况下,生成盐酸具有强腐蚀性。因此冷却器选择材质为石墨,顾及系统压降及安全选择石墨径向式园块孔冷却器同时它能经受更大压力的冲击,更能耐高温而不易损坏。

按照冷却器气相进口温度为150℃，出口温度为40℃，冷却水进水温度30℃，出水温度33℃计算，冷凝器总传热系数为2400Kj/hr·m2·℃，冷却负荷为4899814.205Kj/d，冷凝器面积要求为32.59m2，圆整后为33m2，选型JXZ-03。

3.2吸收系统计算

3.2.1 吸收塔塔径选取

经计算，吸收系统混合气体体积流量为17489.6618m3/d，液相体积流量为50.94412m3/d，填料选取25mm*25mm*2.5mm的瓷质拉西环以乱堆方式填充。经计算及查乱堆填料泛点线得出泛点气速umax=1.6m/s，空塔气速的适宜值取泛点气速的60%~80%，本设计取u=1.05m/s 作为设计气速，计算圆整后，塔径取0.7m。