氯化氢合成工段操作规程范本

第一章产品及原料概述一原料氯气1.分子式：Cl22.分子量：713.物理性质：氯气在常温、常压下为黄绿色气体，具有强烈的刺激性气味，对肺和呼吸道粘膜有损害作用。

略重于空气，微溶于水，氯气的水溶液叫氯水，氯水具有氧化性，氯气与水在低于9.6℃时形成黄色水合物（Cl·8H2O）。

4.化学性质：氯气化学性质活泼，具有较强的氧化性，能与许多单质及化合物起反应，因此，具有强烈的腐蚀性。

二、原料氢气1.分子式：H22.分子量：23.性质：氢气是一种无色、无味、易燃的气体，具有还原性，在水中及其它溶液中溶解度极小。

液态氢具有超导性质。

氢是最轻的物质，在空气中体积含量为4—74%时，即形成爆炸性混合气体。

三、产品氯化氢1.分子式：HCl2.分子量：36.3.物理性质：密度：气态氯化氢在标准状况下的密度为1.63Kg/m3，相对密度（与空气密度之比）为1.2679。

溶解度：气态氯化氢极易溶解于水，在20℃，101.325Kpa下，1体积水能溶解442体积的氯化氢气体，但氯化氢在水中的溶解度随温度的升高而逐渐下降。

表1—1 在101.325KPa压力下氯化氢在不同的温度下在水中的溶解度4、化学性质：（1）氯化氢为共价极性分子，化学性质活泼，具有强烈的腐蚀性，但在较高温度特别是在露点108.65℃以上时，几乎对碳钢无显著腐蚀作用，若温度保持在108.65—250℃之间，氯化氢对碳钢的腐蚀速度可保持在适度的范围之内。

另外，石英、石棉、酚醛树脂、耐酸陶瓷、耐酸人造树脂、塑料以及一些金属合金比较耐氯化氢气体的腐蚀。

（2）加聚反应氯化氢气体在有机合成中的一类主要反应为加成聚合反应═CHCL →〔CH—CHCL〕nnCH≡CH + nHCL → n CH2此反应为工业制PVC的基本反应，氯化氢工段合成氯化氢的目的也在于此。

四、产品盐酸氯化氢的水溶液即盐酸，是一种重要的工业原料和化学试剂，用于制造各种氯化物，常用的浓盐酸的质量百分数为37% ，密度1.1g.cm-1，浓度12mol.l-1.工业上生产的盐酸质量浓度为31% ，可广泛用于冶金工业中金属清洗，电力工业中锅炉除垢，采矿工业中矿产品精加工，石油工业中油井酸化，电子工业中集成块及印刷线路板去杂质，食品工业中调味品生产，纺织工业中织物漂白分解促进剂，印染工业中偶氮染料之胺化等。

五、产品高纯盐酸1.区别普通盐酸和高纯盐酸的物理化学性质都相同，它们的区别仅仅在于：高纯盐酸是用高纯水吸收制得的盐酸，而普通盐酸是用普通水吸收制得的盐酸。

高纯盐酸所含的杂质比普通盐酸少得多。

2.用途高纯盐酸是离子膜制碱工艺不可缺少的化学品之一，它主要用于调整离子膜电解槽二次精盐水的PH值，鳌合树脂塔中树脂的再生和脱氯淡盐水的酸化。

除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，在制造高品味的调味粉，酱油等食品工业及电子业中有着广泛的用途。

3.物化性质（1）高纯盐酸是无色、透明、有刺激性气味的液体。

（2）恒沸点——此乃盐酸的特性，浓盐酸在加热蒸馏时，其馏出物是含有少量水份的氯化氢气体，（此乃盐酸脱吸制氯化氢气体的依据。

）在0.1Mpa情况下，这种蒸馏一直持续到浓度降低为20.24%，温度上升至108.65℃为止，达此温度之后不再上升，故称恒沸点。

恒沸溶液之比重仅为1.101。

因此，决不可能借助于加热煮沸来完全除去溶液中的氯化氢。

第二章工艺原理一、氯化氢合成原理1.反应方程式 H2 + CL2→ 2CHL + 18421.2J2.反应机理氯气和氢气的合成反应在常温和散射光线下进行的很慢，但在高温和光照条件下，反应会迅速进行，甚至会爆炸，这种反应称为链反应。

链反应有三个过程：链的引发、链的传递，链的中断。

(1)链的引发：点燃的氢气在合成炉内燃烧，释放出大量的光和热，这种光和热以光量子的形式释放出来，氯分子吸收了氢气燃烧时放出的光量子，能级升高，原子键断裂而离解为两个活化氯原子。

CL2+△E(光量子)→2CL˙（2）链的传递：活化氯原子迅速与氢气分子反应生成一个氯化氢分子,同时激发一个活化氢原子,活化氢原子再与氯气分子反应生成一个氯化氢分子和活化氯原子……如此激发→反应→再激发→再反应……犹如链子一般，使反应进行下去。

（3）链的终止：若链式反应过程中的活性原子亦即链的传递物被消除，则此反应的链即被中断。

随着链反应的连续进行，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，在氯化氢的合成过程中，活性原子不断产生的同时，也在不断的死灭，当活性原子产生的几率等于死灭的几率时，系统内活性原子的数目保持稳定，因此链式反应可平稳地进行下去。

活性原子的死灭有以下几种情况：a.同类的活性原子相碰撞重新结合成分子而失去活性。

Cl+Cl→Cl2H +H →H2b.活性氯原子和活性氢原子相碰撞生成HCL分子而失去各自的活性。

H + CL → HCLc.活性原子和其他杂质分子或炉壁等相碰撞也会失去活性。

3．影响合成的条件（1）温度氯气和氢气在常温、常压、无光的条件下反应进行的很慢，在440℃以上即能迅速化合。

只有在温度高的情况下反应才能完全。

但在温度超过1500℃时有显著的热解现象，因此生产上维持合成炉出口氯化氢温度：400-500℃。

（2）水分绝对干燥的氯气和氢气是很难起反应的，当有微量水份存在时，可以加快反应速度，因而是促进氯化氢合成的媒介。

（3）氯化氢的摩尔比按氯化氢的合成原理，氯化氢的反应为可分子配比反应，反应为1：1。

但实际在操作时往往氢气过量，一般过量范围在5%--10%，若氢气过量太多就会限制活性分子的活动，会对链反应带来影响，同时会增加不安全因素。

若氯气过量同样会限制活性分子的活动，对链反应带来影响,腐蚀设备,污染环境,若过量太多会对后序岗位造成爆炸危险。

（4）合成反应热氯化氢的合成反应是一个放热反应，反应放出大量的热H2 + CL2 →2HCL + Q Q=19421.2T此反应热若不及时移走，就会使反应温度升高，升高到1500℃，氯化氢就会有显著的热解现象，合成反应就不能维持下去。

因此，用空气冷却排管，循环冷却水等将热量移走。

二、吸收原理1.定义：混合气体与适当的液体相接触，气体中的一个或几个组分便溶于该液体内而形成溶液，不能溶解的组分则保留在气相当中，这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。

吸收过程的本质是气体分子越过气液相界面向水中扩散的过程。

2.影响吸收过程的因素（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，会放出很大的溶解热，1mol氯化氢分子溶于nmol水分子中放出的热量可按汤姆逊(Thomsen)公式计算：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液温度升高，从而降低氯化氢的溶解度，其后果是吸收能力降低，不能制备出浓盐酸。

因此，为了确保酸的浓度和提高吸收氯化氢的能力，除了加强对从合成炉出来的氯化氢的冷却外，还应设法导走溶解热，使吸收过程在较低的温度下进行。

（2）氯化氢纯度的影响要使气体中某一组分与溶剂接触而被吸收，则该组分的气体分压必须高于溶液面上该组分的平衡分压。

气体分压是气体组成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的分压即氯化氢的纯度，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）流速的影响根据双膜吸收理论,气液两相接触的自由界面附近,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,穿过两膜而进入液相主体,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,而气膜的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高，吸收效率也就越高。

（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多,因此在吸收操作中尽可能提高气液相接触面积是十分重要的。

如膜式吸收器的吸收液分配成膜状况,填料塔中填料的比表面积、润湿状况都将直接影响吸收效果。

第三章主要设备简介一、钢合成炉。

合成炉是进行合成反应的主要设备，其结构为中间段为圆柱筒体，上下两段为圆锥体，上段锥形较长，下段锥体稍短，中段筒体和上段锥体成为夹套式结构，夹套内走冷却水，以便及时带走合成反应产生的热量，冷却水分两支由低处进入夹套内，在高处两支汇合流出夹套。

整个设备为碳钢结构。

二、空气冷却排管空气冷却排管为碳钢管，从合成炉出来的400—500℃的氯化氢气体，经空气冷却管后，靠空气的对流、辐射、自然冷却以达到降低气体温度的目的，出空冷管换热温度一般为140℃左右。

三、圆块孔式石墨换热器是装配式石墨冷却器，它是由若干圆块式的石墨块组成，石墨块之间用O形圈密封，石墨块安置在钢制圆筒壳体内，石墨块上有许多纵向和横向的小孔，纵孔和横孔之间不相通，只传热不传质，纵向小孔走氯化氢气体，横向小孔走循环水。

这样冷热物料，分别从纵孔和横孔中流过，达到热交换的目的，使气体温度冷却下来。

四、圆块孔式降膜吸收器圆块孔式降膜吸收器也是由若干圆块式的石墨块组成，石墨块之间用O形圈密封，石墨块上有许多纵向和横向的小孔，最上的一块吸收块上装有带有V 形切口的分液头，来自尾气塔的稀酸经分液头均匀分布成薄膜状沿纵向孔道和氯化氢气体并流向下流动进行吸收，吸收过程产生的热量由横孔的循环水带走。

五、三合一石墨盐酸合成炉圆块孔式“三合一”石墨盐酸合成炉分为合成段（上部）和吸收段（下部）两部分，合成段是由酚醛树脂浸渍的中空石墨筒合成，顶盖上装有石英灯头，氯气和氢气由顶部进入，在灯头处混合燃烧，合成的氯化氢气体和由炉顶部炉壁均匀流下的吸收液并流而下进入吸收段，经吸收段吸收成成品盐酸。

第四章岗位任务和工艺流程一、氯化氢合成岗位1.岗位任务（1）调节氯气与氢气的流量配比，制成合格的氯化氢气体，供聚氯乙烯厂氯乙烯工段做原料。

（2）调节吸收水量吸收氯化氢气体，制成合格的盐酸送至成品罐区待售或送至电解工段调节入电解槽盐水的PH值。

2.工艺流程来自氯氢处理岗位的氯气、氢气以一定的摩尔比（一般Cl2:H2为1：1.05—1.1）经氯气缓冲总管、氢气缓冲总管、氢气阻火器，进入合成炉灯头混合燃烧，生成的氯化氢气体自炉顶排出，进入空气冷却器和石墨冷却器冷却。

冷却后的氯化氢气体经分配台送至氯乙烯工段做原料，多余的部分（或全部）送降膜吸收塔用水吸收制成成品盐酸并送往成品罐区待售。

石墨冷却器冷凝下来的冷凝盐酸流入冷凝酸贮槽，并定时压送到冷凝酸汇集槽，然后用氮气压送至盐酸中间槽。