新氯化氢合成工艺2

摘要：本文主要描述了在氯碱-聚氯乙烯合成工段中，氯化氢的合成是最重要的一个工段，而合成氯化氢的原料气，氢气与氯气来自电解食盐水，氯化氢来自氯氢处理工序的氯气、氢气以一定的摩尔比分别经氯气缓冲罐、氢气缓冲罐、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，合成氯化氢。

关键词：聚氯乙烯氯化氢工艺

前言

氯化氢及其水溶液——盐酸是化学工业中最基本、最重要的化工原料之一，

涉及工业经济、国计民生诸多领域。在自然界仅偶然发现于火山喷发的气流之中。

在哺乳动物的胃液中亦有微量存在。

早期的氯化氢气体在工业中均以水溶液盐酸形式出现，其用途并不大。一般

盐酸与二氧化锰（锰矿粉）来制备氯气以作生产漂白粉的原料。生产利用率低、

成本很高。

自1895年食盐电解法制烧碱和氯气形成工业化生产规模以来氯化氢制备方

式可由电解产生的氯气和氢气直接合成制得，生产方式简化了许多。

在第一次世界大战以后，氯化氢及盐酸工业生产以合成法占优势，各国纷纷

调整了工业生产氯化氢的结构。自第二次世界大战以后，石油化工和塑料工业生

产迅速发展。总的来说，副产氯化氢和盐酸产量的比重增大，而合成氯化氢的比

重有所下降。直到20世纪70年代后期，由于西方国家对氟、氯、烃等产品生产

的限制，致使副产氯化氢产量比例有所下降，而合成氯化氢产量有所回升。

我国的氯化氢及盐酸的工业化生产起始于1929年，爱国实业家吴蕴初先生

购置了越南海防安南电化厂，在上海西区开办全国第一家氯碱厂——天原电化

厂。以合成法制氯化氢及盐酸作为生产味精的原料。解放后氯化氢及其水溶液盐

酸作为生产味精的原料外用途日益广泛，并得到飞速发展。合成法、脱吸法，副

产氯化氢均以一定的比例形成大工业规模的生产能力。

1 氯化氢生产任务

氯化氢及盐酸是化学工业最基础原料三酸两碱之一，有十分广泛的用途。

我国氯碱工业生产的氯气，每年有1/3以上是通过合成氯化氢制成商品盐酸

或制备聚氯乙烯树脂的，可见氯化氢及盐酸在化工中举足轻重的地位，与国计民

生是密切联系的。氯碱工业是重要的基本化工原料工业，在国民经济中起着重要

的作用，其主要烧碱、液氯、盐酸、聚氯乙烯等，广泛应用于轻工、纺织、冶金、

造纸、食品、建材、化工、塑料等行业，是这些行业不可缺少的原材料。国内生

产聚氯乙烯有两种工艺路线，本论文主要说电石法工艺路线，氯化氢工段是聚氯

乙烯生产中的第二道工序。

1.1 氯化氢的性质

（1）密度及相对密度（比重） 气态的氯化氢在标准状态下密度为

1.633kg/m ，液态的氯化氢在111℃ 时比重为1.194。

（2）恒沸点 此乃氯化氢水溶液（盐酸）之特性。浓盐酸在加热蒸馏时，其馏出物是含有少量水分的氯化氢气体（此乃是盐酸脱吸制氯化氢的依据）。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，达此温度后不再上升，故称恒沸点。恒沸溶液之比重仅为 1.101.而稀盐酸在加热蒸馏时，其馏出物是含由少量氯化氢的水分。在0.1 MPa 情况下，这种蒸馏也持续到酸浓度增加到20.24%，温度为108.65℃时为止，因此绝不可能借助于加热煮沸来完全去除溶液中的氯化氢。

（3）热容 氯化氢气体在0.1MP ，13～10时，其等压热容。液体氯化氢温度在98.2℃ 时，其等压比热。固体氯化氢温度在183.2℃时，其等压热容

（4）导热系数 气态氯化氢在20℃时，其导热系数λ0.050kJ /m h C =⋅⋅。。

（5）生成热 气态氯化氢92.373KJ/mol 。

（6）溶解度 气体氯化氢极易溶解于水。在20℃,101.325KPa 情况下，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受温度影响很大。一般可以这样说，气态的氯化氢在水中的溶解度随温度升高而逐渐下降的。

（7）粘度 气态氯化氢12.5℃时，其粘度为30.138510Pa S -⨯⋅

1.2 化学性质

氯化氢是卤化物，其化学性质十分活泼，在主要用途中已作了阐述，由于氯化氢表现出强酸性。除重金属之外，氯化氢的水溶液能同大部分金属反应，生成金属氯化物。这种强酸性还表现在将气态氯化氢加热至1500℃才会发生分解，这是由于分子间趋向力大所致。包含水蒸汽的气态氯化氢同盐酸一样，对各种动植物纤维亦又强烈腐蚀性。一般盐酸蒸汽在较高温度，特别时在最高露点108.65℃以上，几乎对碳钢无显著腐蚀作用，若温度保持在108.65℃以上、250℃以下，氯化氢气体对碳钢的腐蚀速度可保持在适度的范围内。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。

1.3 原料气的性质

（1）原料氢气

氢气是一种无色、无味、无臭、易燃的气体。在各种液体中溶解甚微，难于液化。液态氢是无色透明液体，有超导性质，氢是最轻的物质、与氧、碳、氮分别结合成水、碳氢化合物、氨等，在空气中含量为4～74%（V ）时，即形成爆炸性混合气体。

密度：0℃时为44.603mg/cm

粘度: 0℃时为0.00864Pa S ⋅

热容：0℃时为20.30J/mol/k

焓：0℃时为7749.2J/mol

熵: 0℃时为139.59J/mol/K

内能：0℃时为5477.1J/mol

介电常数：0℃时为1.000271ξ

膨胀系数：0℃时为0.00333-1K

（2）原料氯气

① 物理性质

氯气在常温、常压下为黄绿色气体，具有极强烈的刺激性臭味、且有毒，少量吸入，亦会有害咽喉及肺（呼吸道）。氯气略溶于水，在阳光下，氯水性能不稳定，常放出氧，具有氧化作用。

熔点或凝固点：-100.98℃

沸点：在101.33kPa 情况下为-34.05℃

密度：在标准状态下为3.209g/L

粘度：20℃时314.010Pa S -⨯⋅

汽化热：287.4J/g

② 化学性质

氯气为活泼元素之一、除氧、氮、稀有气体、溴、碘、碳等外，能与一切单质及多种含氢化合物反应。故做强氧化剂和氯化剂。

氯微溶于水，在9.6℃时溶解度约1%，其中一部分氯与水反应生成盐酸与次氯酸。在低于9.6℃时便形成黄色水合物（22Cl 8H O ⋅）

氯能与氨反应形成各种氯氮化合物。即一氯亚氨（3NH Cl ），二氯亚氨(2NHCl )，三氯化氮（3NCl ）。

氯气也能与氢化物反应，从中取代氢（如从硫化氢溶液中析出硫，取代氢为氯化氢）。氯气也能与有机化合物烃类反应，从中取代氢（如氯与甲烷反应，生成一氯甲烷与氯化氢）。

2 工艺流程

氯化氢发生生产工艺流程如图1。