氯化氢合成2009.6.9

氯化氢合成

1、产品概述

高纯盐酸是离子膜制碱工艺不可缺少的化学品之一，它主要用于调整进入离子膜电解槽盐水的酸度及PH值、螯合树脂塔中树脂的再生和脱氯淡盐水的酸化。

1.1高纯盐酸的性质

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，化学性质具备一切强酸的特性。

1.1.1外观

无色透明的液体，具有刺激的臭味。

1.1.2沸点

盐酸溶液的沸点见表1-1

表1-1在大气压下盐酸溶液的沸点

在101.3kpa压力下，氯化氢和水的共沸点是110℃，其浓度是20.24％。在不同的压力下氯化氢和水共沸混合物的组成见表1-2。

表1-2在不同的压力时HCl+H2O共沸物的组成

1.1.3扩散系数

在0℃及101.3kpa压力下，氯化氢在空气中的扩散系数为0.156cm2/S。氯化氢在水中的扩散系数见表1-3

表1-3氯化氢在水中的扩散系数

1.1.4密度

氯化氢在标准状态下密度为1.639kg/m3 ,相对密度（与空气密度之比）为1.2679，表1-4所列为盐酸的密度。

表1-4盐酸的密度（15℃时）

1.1.5氯化氢在水中的溶解度见表1-5、

表1-5在不同的温度下（101.3kpa）HCI在水中的溶解度

1.1.6 盐酸浓度及吸收温度的关系

盐酸的最大浓度决定于吸收温度和气体中氯化氢的浓度，见表1-6

表1-6盐酸浓度与吸收温度的关系

2.原辅材料规格

2.1 HCI

2.2高纯盐酸的质量规格（HG/T2778-1996）

2.3产品用途

氯化氢及高纯盐酸除了上述用于离子膜制碱工艺外，还可以稍加处理制成试剂级盐酸。由于它的纯度高，在制造高品位的调味粉、酱油等食品工业及电子工业中有着广泛的应用。此外，它可以应用在化学工业中，生产无机氯化物、有机氯化物如聚氯乙烯和氯丁橡胶等。在冶金工业中，如湿法冶金，用于钻采和提取稀有金属；在纺织工业中，作织物漂白液的分解促进剂；在造纸工业、医药工业中应用也很广泛。

3、生产目的及原理

氯化氢及高纯盐酸的生产方法主要一两种，一种是直接合成法，另一种是生产无机或是有机产品时的副产品法。

3.1 氯化氢的合成

3.1.1 反应方程式：H2+CI2→2HCl

3.1.2反应机理

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，当在高温和光照的条件下，反应会迅速进行，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，实质上是一个链锁

反应过程。

3.1.2.1 链的开始，所谓燃烧就是以在新物质生产的同时伴随有发光发热现象为特征的化学变化过程。点燃的氢气在合成炉内燃烧发光发热，为链式反应的进行提供光量子。首先是氯分子吸收了氢气燃烧时放出的光量子，其原子键断裂而离解为两个化学活性远远超过了氯分子的活性氯原子

CI2+△(光量子)→2CI_

3.1.2.2链的传递，离解了的活性氯原子和氢分子作用，生成一个氯化氢分子和激发一个活性氢原子。

CI—+H2→HCI+H—

活性氢原子的活性也远远超过氢分子，当它和氯分子相遇时也立即生成一个氯化氢分子和激发出一个活性氯原子，这个活性氯原子又继续和氢分子作用生成氯化氢分子和活性氢原子，反应如此链式的延续下去。

H．+CI2→HCI+CI．

Cl．+H2→HCI+H．

3.1.2.3链的中断，若链式反应过程的活性原子，亦即链的传统物被消除，则此反应的链即被中断。随着链式反应的延续进行，系统内活性原子不断增多，反应到急剧无法控制的程度而发生爆炸，但实际上，在氯化氢合成过程中，活性原子不断产生的同时，也在不断地消失。当活性原子产生的几率等于消失的几率时，系统内活性原子的数目保持相对稳定，因此链式反应可以平稳安全地进行。活性原子的消失有以下几种情况：

a、同类的活性原子相碰撞重新结合成分子而失去活性。

CI．+CI．→CI2

H．+H．→H2

b、活性氯原子和活性氢原子相碰撞生成氯化氢分子而失去各自的活性。

H．+Cl．→HCl

c、活性原子和其他杂质分子或炉壁等相碰撞也会失去各自的活性。

3.2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盐酸，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。

影响吸收过程的因素有以下几个方面：

3.2.1温度的影响

氯化氢是一种极易溶于水的气体，但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放出大量的溶解热，1mol

氯化氢分子溶于水时放出的热量可按汤姆逊(Thimesn)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

由于溶解热的放出，会使溶解温度升高，从而降低氯化氢的溶解度，其后果是吸收能力的降低，不能制备浓盐酸。因此为了确保酸的浓度和提高吸收氯化氢的能力，除了保证从合成炉出来的氯化氢冷却到一定温度下，还应设法导走溶解热使吸收过程在较低的温度下进行，

3.2.2氯化氢纯度的影响

要使气体中某一组分与溶剂接触面而被吸收，则该组分的气体分压必须高于溶液上部该组分的平衡分压。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极氯化氢的纯度，在同样的温度下，氯化氢纯度越高，制备的盐酸浓度也越高。

3.2.3流速的影响

根据双膜吸收理论，气液两相接触的自由面附近，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，对于像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，而气莫得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。

3.2.4气液接触相界面的影响

气液接触的相界面越大，溶质分子向水中扩散的机会越高，因此在吸收操作中尽可能提高气液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，填料塔中填料的比表面积、润湿状况将直接影响吸收效果。4.生产工艺流程

来自氯气处理系统合格的氯气进入氯气缓冲罐、液氯送来的尾氯进入尾氯缓冲罐，原氯和尾氯混合后和来自氢气处理系统合格的氢气按1：1.05-1.1的比例进入石墨合成炉R-701A-E在灯头燃烧，生成的HCl气体从石墨合成炉顶部导出并冷却到40℃以下，再进入氯化氢分配台，供PVC生产用或去吸收系统制成盐酸。去吸收系统的HCl气体经Ⅰ级膜式吸收器T-701A-E、Ⅱ级膜式吸收器T-702A-E、填料塔T-703A-E自下而上被水吸收生成盐酸，尾气由水力喷射器P-701A-E抽入水封槽V-704A-E后放空，亦可以由填料塔T-703A-E排空口直接排空。纯水由填料塔顶部加入，顺序流经：填料塔