年产8万吨盐酸氯化氢合成与吸收安全环保分析

年产8万吨盐酸氯化氢合成与吸收安全环保分析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。

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。

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。

合成系统计算

（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(m·h)为宜，本次设计90kg/(m·h)。经计算单台合成炉燃烧容积y取11.1m。

（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，m；K为传热系数，kJ／(m·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/m·℃，平均温差△

￡=475℃，修正系数R=1.35，经计算的S为44.8m。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=11.3m，炉体换热面积

S=68.3m。

（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·m·℃，冷却负荷为4899814.205Kj/d，冷凝器面积要求为32.59m，圆整后为33m，选型JXZ-03。

吸收系统计算

（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。

（2）吸收塔填料高度选取

工作温度选取30℃，对气相传质系数kyα=0.0116kmol/（m·s），液相传质系数kLα=0.6732k mol/（m·s），总传质系数

KYα=0.01069kmol/（m·s），惰性气体流量V=2085.8925kg/d，溶剂流量L=5044.119kg/d，塔截面积Ω=0.1923m2。通过计算得出传质单元高度为0.4027m，传质单元数为7.37，修正系数取1.5，实装填料高度取4.45m，分三级吸收塔安装。

（3）合成一级吸收塔选型

盐酸具有强腐蚀性,径向园块孔降膜吸收塔具有耐冲击,压降小,换热效果好等优点,故选择石墨径向式园块孔降膜吸收塔。

按照吸收塔气相进口温度为40℃，出口温度为40℃，冷却水进水温度30℃，出水温度35℃，淌酸温度45℃，进酸质量分数

12.8%，淌酸质量分数32%计算，吸收塔总传热系数为

2637.81Kj/hr·m·℃，冷却负荷为26457407.5Kj/d，冷凝器面积要求为33.89m，圆整后为35m，选型MS-07，吸收效率折合拉西环填料高度2.78m。3.2.4合成二级吸收塔选型塔类型选择同合成一级吸收塔，按照吸收塔气相进口温度为40℃，出口温度为30℃，冷却水进水温度35℃，出水温度40℃，淌酸温度45℃，进酸质量分数

2.2%，淌酸质量分数12.8%计算，吸收塔总传热系数为

2637.81Kj/hr·m·℃，冷却负荷为13205209.99Kj/d，冷凝器面积要求为28.9m，圆整后为30m，选型MS-06，吸收效率折合拉西环填料高度1.47m。3.2.5合成三级吸收塔选型按照吸收塔气相进口温度为30℃，出口温度为27℃，淌酸温度32℃，进酸质量分数0%，淌酸质量分数2.2%，以乱推拉西环填料计算，溶剂流量

L=5044.119kg/d，塔截面积Ω=0.1923m2。通过计算得出传质单元高度为0.4027m，传质单元数为0.5，修正系数取1.5，实装填料高度取0.31m。