6万吨盐酸合成工艺设计

1.2盐酸的性质与用途

1.2.1盐酸的性质

物理性质：

外观与性状：无色或微黄色易挥发性液体，有刺鼻的气味。

pH：<7 （呈酸性）

熔点(℃)：-114.8(纯)

沸点(℃)：108.6(20%)

相对密度(水)=1：1.20

相对蒸气密度(空气)=1：1.26

化学性质：

强酸性，和碱反应生成氯化物和水

HCl + NaOH = NaCl + H2 O

能与碳酸盐反应，生成二氧化碳，水

K2 CO3 + 2HCl = 2KCl+ CO2↑ + H2 O

能与活泼金属单质反应,生成氢气

Zn + 2HCl = Zn Cl2 + H2↑

盐酸能与硝酸银反应，生成不溶于稀硝酸的氯化银，氯化银不能溶于水。

HCl+AgNO3===HNO3+AgCl↓

1.2.2盐酸的用途

盐酸是重要的无机化工原料，广泛用于染料、医药、食品、印染、皮革、冶金等行业。盐酸能用于制造氯化锌等氯化物（氯化锌是一种焊药），也能用于从矿石中提取镭、钒、钨、锰等金属，制成氯化物。

随着有机合成工业的发展，盐酸（包括氯化氢）的用途更广泛。如用于水解淀粉制葡萄糖，用于制造盐酸奎宁（治疗疟疾病）等多种有机药剂的盐酸盐等。

1.3 原材料规格及技术指标

1.3.1 氯气的来源及性质

1.3.1.1氯气的来源

合成盐酸所用的氯气是由离子膜工段电解食盐水制得的，再经氯气总管送至氯干燥工序处理后，送到氯化氢工序来生产盐酸的。

1.3.1.2 氯气的性质

物理性质：

颜色，气味，状态：通常情况下为有刺激性气味的黄绿色的气体

密度：比空气密度大

易液化，熔沸点较低，压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。液态氯为金黄色。如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。

溶解性：易溶于有机溶剂，难溶于饱和食盐水。1体积水在常温下可溶解2体积氯气，形成氯水，产生的次氯酸具有漂白性，且可使蛋白质变质，且易见光分解。

化学性质：

毒性

氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成有害的影响：次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。1L空气中最多可允许含氯气0.001毫克，超过这个量就会引起人体中毒。

助燃性

在一些反应中，氯气可以支持燃烧，如，铁在氯气中燃烧生成氯化铁

化学方程式：2Fe＋3Cl

2＝2FeCl

3

（条件：点燃）

与金属反应

钠在氯气中燃烧生成氯化钠

化学方程式：2Na＋Cl

2

＝2NaCl（条件：点燃）

与非金属反应

氢气在氯气中燃烧或受到光照生成氯化氢气体

化学方程式：H2+Cl

2

=2HCl（条件：点燃或光照）

1.3.2氢气的来源及性质

1.3.

2.1氢气的来源：

同氯气一样，合成盐酸所用的氢气是由离子膜工段电解食盐水制得的，再经氢气总管送至氢处理工序处理后，送到氯化氢工序来生产盐酸的。

1.3.

2.2氢气的性质：

分子量：4.032

液体密度(平衡状态，-252.8℃)：169kg/m3

气体密度(101.325kPa，0℃)：0.180kg/m3

比容(101.325kPa，21.2℃)： 5.987m3/kg

气液容积比(15℃，100kPa)：974L/L

1.3.3原料及中间体规格

1.3.3.1原料组成

物质氯气（V%）氢气（V%）

纯度97.16 97.45

含氢 0.34 97.45 含氮气 1.12 0.06 含二氧化碳 0.21 — 含水分 0.18 2.48 含氧气 0.99 0.01 进料温度(℃) 25 25 Cl 2≥65%, H 2/Cl 2≤4% 1.3.3.3盐酸

HCL ≥31wt%,Fe<50ppm,Av-Cl 250ppm

第二章 工艺流程

2.1 产品的生产方法概述

盐酸的生产主要有两种方式，一种是直接合成法，另一种是无机或有机产品生产的副产品。而我们氯化氢工段采用的是电解产品氯气和氢气直接合成盐酸的。

以氯气和氢气为原料在合成炉底部燃烧器燃烧，并控制氢气与氯气的摩尔比为1.05:1～1.1:1,其中氯气进入合成炉灯头内管，与外套管中的氢气混合燃烧，燃烧后合成气温度可以升高到2000℃以上。因原料气中含有氧气，此时氢气也会与氧气发生燃烧反应，合成炉内燃烧方程式如下：

主反应：H 2+Cl 2=2HCl mol KJ /31.92=∆H 副反应：2H 2+O 2=2H 2O mol KJ /82.241=∆H

机理分析：氯气与氢气在无光照射或光线很弱、低温、常压下，其反应速度很慢，只有在加热氯氢混合气体，或在明亮的光线照射下及触煤的影响作用下，才能迅速的化合，甚至产生爆炸性的化合。其反应为链锁反应。反应式如下：

H 2+Cl 2

链的引发：在合成氯化氢的生产过程中，氯与氢在受光线的作用以后，首先，氯分子吸收光量子而被解离成为两个活化的氯原子。

Cl 2Cl 热或光

链传递：活化的氯原于(C1·)再与氢分子作用生成一个氯化氢分子和一个活性氢原子(H ·)，这个活化的氢原子又与一个氯分子作用，生成一个氯化氢分子和一个活性的氯原于。如此继续下去则构成一个链锁性的反应。即：

Cl H HCl +H + Cl Cl

HCl +H

+

Cl Cl

HCl +H

+