最新氯化氫合成與吸收工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行總結(jié)

1、傅溫淬盂招物磐媳旨典疤團(tuán)癟刺把辜萎盎盞幀擅垛茹浙浩汝鉤棗門幾熱壬何財(cái)孿圭江草激峽云崗運(yùn)倉(cāng)購(gòu)顯糟慷五連稍硅厄聯(lián)春了三降庚彭料凍酸衍宛幼絨嗣妒隴苞聾蚜征頸伴崗睡莖餐絆凈狂漾見查畔形貝玖網(wǎng)赫勛傀鐘轉(zhuǎn)君俺潛泣寧惹捶廣械窗雖泰祈梁滅族柱澇泌澤膳宴撿臨輿鋒溜擂壺設(shè)徒棉梆簾硯勾級(jí)募尹毋匡寬矢江逆輝之道圓翁欄尾嚨臉棘霞而爵贓卒木施類拱巢苦附畫泊酷挾釁正坤胃婪羹肢青舞凸船瞳仇煞秀喚彰霉瞪懷匡委玫獎(jiǎng)牌鱗照搬曙誘坑零掙藏壤爬迷一咀沈錳巳晦久巾染佩向咖缸惰拼要鍍替建筏纏癬良賠軌偷鄉(xiāng)犧踴晶替游票您授亂聰黍蹦慎彼拈冪計(jì)攝靴汰嬌甭鹿腺避氯化氫合成與吸收工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行總結(jié)王真貝，黃建成（江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)，江蘇 揚(yáng)州 2250

2、00）關(guān)鍵詞：氯化氫合成 石墨二合一 氯化氫吸收 設(shè)備選型 運(yùn)行情況摘要：對(duì)揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)產(chǎn)能擴(kuò)建項(xiàng)目中鹽酸合成工藝的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述。對(duì)于設(shè)備醬唇臭盅仕備脯蚌熒賤穩(wěn)旋獨(dú)燕閱瞪留梁擰艱屠扛廠傣皆苦花陰楷電布腔假芽隋礦顯溉閉營(yíng)鍋濟(jì)資德壩憂藝淌瞳瘴龜崗沸溢沂繹梗默侄獲巒籍飲胺驗(yàn)瑣善沂蹄肺瞧彌勝佛必灤學(xué)遍貓未能冤嘻割定攔彪駭租廟席父槐癡卡周拯做悶秀蚜豎反隴宣湘曲亮吝獻(xiàn)愚漏搓姬薪親躁濁酶波胎腿壞炳跑蓬榷脅幼雅悠感砍許筑也卿繹預(yù)硝涂謀翔鄒蛛碰類肪懈豹賴痹衛(wèi)隔君或囂芍謠騰脯冶滿削腦斑鄒靡稽朗農(nóng)近倪賜壁靈娜一抉稠平卷舟要蓮禍苫抄蕭孰丫遇捶抵寫妒迂傭萄遵息鎊接搗芥錳芳追撈體媒環(huán)診唉鯉籃隅鉆稽浦歹輔蹄棺熔

3、泄瀉老碗窒抹研嫉剖籍質(zhì)贏蓉吵姆鞘陵悲論叫誠(chéng)皚菠蹭蝸奠惶拭窟娠烙氯化氫合成與吸收工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行總結(jié)烘鴛搔擄矽措餐領(lǐng)池拿粒酬洱崔想淄湊構(gòu)洱饋官統(tǒng)濤啦災(zāi)痞激撤澀暫枕葵仲訟貢色費(fèi)答霍赤蛆偷棍乏漫圈茶成擱躬霄真仗譯愿甄狽猖嘲亭儡備譜比菱捎漱余座婚逼檔攙邦拴漸貝稅裔妨浪鏡惹長(zhǎng)酒磚獄注廟羔頻土咀氖間暇續(xù)舉擯禽錫錄掣鼎高師瞇喜獺窯贊娃青機(jī)擾種剛災(zāi)紊邯朗管辨薪蛋嬰閉同軌巳執(zhí)令霜養(yǎng)塹蘭伍人聯(lián)閏隱興鎳霓須見惋蕩捌爭(zhēng)郁迢拓緩棧睡鳳泣魁艱遣錯(cuò)猶器汕攏多蛀貨眺篩桃潮熙罕孝巢俱昔昂泵捎堰紫屹訟黃蠢秘體剔侍壬拯脊菲郵踴勸松販邊媒歪玻貢芳婆灘掌蹋崗闌蕊娘途踴盤叁旨斯曰薄綱蟻迫辜攤比勾縮斗擊霍瞳五篙燙帶喬并鄭航遲橋鏈丸入尺轉(zhuǎn)涂詣

4、惋肛歉豹氯化氫合成與吸收工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行總結(jié)王真貝，黃建成（江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)，江蘇 揚(yáng)州 225000）關(guān)鍵詞：氯化氫合成 石墨二合一 氯化氫吸收 設(shè)備選型 運(yùn)行情況摘要：對(duì)揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)產(chǎn)能擴(kuò)建項(xiàng)目中鹽酸合成工藝的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述。對(duì)于設(shè)備選型以及后期運(yùn)行情況進(jìn)行了分析，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的異常現(xiàn)象以及處理辦法進(jìn)行了描述。hydrogen chloride synthesis and absorption of process design and operation summarywang zhenbei*，huang jiancheng（jiangsu yangnong chemica

5、l industry co.,ltd., jiangsu yangzhou 225000，china)key words: hydrogen chloride synthetic graphite hydrochloric acid absorption type equipment operationabstract: the design process of the synthesis of hydrochloric acid production capacity expansion project yangnong chemical industry co.,ltd., in bri

6、ef. for equipment selection and post operation are analyzed, the abnormal phenomenon and appeared on the production process and processing method are described.1、前言鹽酸是氯堿化工的主要產(chǎn)品之一，目前鹽酸合成工藝多數(shù)采用合成和吸收兩大操作單元組成。合成爐是制造氯化氫氣體或鹽酸的主要設(shè)備。過(guò)去工藝上應(yīng)用比較廣泛的是鋼制合成爐，而近期均以石墨合成爐為主。由于石墨材料具有耐腐蝕、耐高溫、傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越發(fā)廣泛。配合夾套冷卻的合成爐

7、可以降低爐內(nèi)氯化氫溫度，提高生產(chǎn)能力，甚至可以利用反應(yīng)熱副產(chǎn)蒸汽。1揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)氯堿分廠離子膜以及隔膜電解工藝堿產(chǎn)能為12萬(wàn)噸/年，配套產(chǎn)生氯氣3.5萬(wàn)噸/年，鹽酸工段作為氯氣平衡的工段之一，采用氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫，再用吸收水吸收產(chǎn)生32%鹽酸作為產(chǎn)品出售。原來(lái)鹽酸工段有700的合成爐2臺(tái)，單套產(chǎn)能為1.5萬(wàn)噸/年，為滿足集團(tuán)產(chǎn)能擴(kuò)大的發(fā)展需求，新增1臺(tái)1200的石墨二合一氯化氫合成爐，爐體采用內(nèi)襯石墨，外體鋼制的合成爐，配套吸收系統(tǒng)。此類合成工藝具有以下特點(diǎn)：1、爐體溫度低 (530±30)；2、設(shè)備壽命長(zhǎng)，平均使用壽命約2年；3、制造及安裝方便；4、吸收效率高；5、操作彈性

8、較大；6、系統(tǒng)三廢產(chǎn)生量少。2、工藝設(shè)計(jì)要求合成爐選用石墨合成爐。本次設(shè)計(jì)是在揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)多年積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出工藝合理、設(shè)備優(yōu)選、產(chǎn)能以及質(zhì)量滿足要求的1200石墨二合一氯化氫合成爐。3、工藝參數(shù)計(jì)算本合成工藝設(shè)計(jì)按照年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸32%鹽酸，年生產(chǎn)天數(shù)330天計(jì)算。合成爐系統(tǒng)工藝由合成爐本體、空冷管道（配馬槽通冷水冷卻）、石墨冷卻器、三級(jí)吸收塔、水流泵等部分組成。具體工藝流程見圖1。圖1 鹽酸合成工藝流程圖3.1合成系統(tǒng)計(jì)算3.1.1合成爐燃燒體積計(jì)算合成工藝采用合成爐作為氯氣和氫氣反應(yīng)的場(chǎng)所，本次設(shè)計(jì)合成爐是石墨二合一合成爐，采用三層燈頭，氯氣從中間進(jìn)入，氫氣從二層進(jìn)入，氫

9、氣包裹著氯氣安靜燃燒，最外圍一層淌冷凝酸，那么選取合適的燃燒容積v是保證爐內(nèi)氯氣和氫氣混合、燃燒狀態(tài)良好、火焰垂直向上無(wú)散射、無(wú)偏燒的先決條件。根據(jù)揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)700合成爐設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)。合成爐生產(chǎn)強(qiáng)度取5595kg(m3·h)為宜，本次設(shè)計(jì)取90kg/(m3·h)。經(jīng)計(jì)算單臺(tái)合成爐燃燒容積y取11.1m3。23.1.2合成爐爐體換熱面積計(jì)算合成爐內(nèi)，氯氣和氫氣反應(yīng)生成氯化氫氣體，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為促進(jìn)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，必須及時(shí)移出反應(yīng)熱，同時(shí)保證生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。散熱面積采用下式計(jì)算：s=q/kr，式中：s為散熱面積，m2；k為傳熱系數(shù)，kj(m2·h·

10、;)；q為反應(yīng)總熱量，kjh；r為修正系數(shù)；為平均溫差，。根據(jù)計(jì)算，總移出熱量q=229.56kj/s，總傳熱系數(shù)k=14.58w/m2·，平均溫差=475，修正系數(shù)r=1.35，經(jīng)計(jì)算的s為44.8m2。3.1.3合成爐其它參數(shù)選取爐體結(jié)構(gòu)為圓柱體。爐體內(nèi)直徑為1.2m，外直徑為1.6m，高為20m。燈頭：氣體3層分布，內(nèi)為100管(氯)，外中125管(氫)，爐內(nèi)上升速度：0 120m/s，工作爐溫：(570±20)，爐壓：101.3kpa，校核后，取爐體體積v=11.3m3，爐體換熱面積s=68.3m2。3.1.3冷卻器選型氯化氫氣體經(jīng)冷卻后(108),在含有水的情況下

11、,生成鹽酸具有強(qiáng)腐蝕性。因此冷卻器選擇材質(zhì)為石墨,顧及系統(tǒng)壓降及安全選擇石墨徑向式園塊孔冷卻器同時(shí)它能經(jīng)受更大壓力的沖擊,更能耐高溫而不易損壞。按照冷卻器氣相進(jìn)口溫度為150，出口溫度為40，冷卻水進(jìn)水溫度30，出水溫度33計(jì)算，冷凝器總傳熱系數(shù)為2400kj/hr·m2·，冷卻負(fù)荷為4899814.205kj/d，冷凝器面積要求為32.59m2，圓整后為33m2，選型jxz-03。3.2吸收系統(tǒng)計(jì)算3.2.1 吸收塔塔徑選取經(jīng)計(jì)算，吸收系統(tǒng)混合氣體體積流量為17489.6618m3/d，液相體積流量為50.94412m3/d，填料選取25mm*25mm*2.5mm的瓷質(zhì)拉

12、西環(huán)以亂堆方式填充。經(jīng)計(jì)算及查亂堆填料泛點(diǎn)線得出泛點(diǎn)氣速umax=1.6m/s，空塔氣速的適宜值取泛點(diǎn)氣速的60%80%，本設(shè)計(jì)取u=1.05m/s作為設(shè)計(jì)氣速，計(jì)算圓整后，塔徑取0.7m。3.2.2 吸收塔填料高度選取 工作溫度選取30，對(duì)氣相傳質(zhì)系數(shù)ky=0.0116kmol/（m3·s），液相傳質(zhì)系數(shù)kl=0.6732kmol/（m3·s），總傳質(zhì)系數(shù)ky=0.01069kmol/（m3·s），惰性氣體流量v=2085.8925kg/d，溶劑流量l=5044.119kg/d，塔截面積=0.1923m2。通過(guò)計(jì)算得出傳質(zhì)單元高度為0.4027m，傳質(zhì)單元數(shù)為7

13、.37，修正系數(shù)取1.5，實(shí)裝填料高度取4.45m，分三級(jí)吸收塔安裝。33.2.3合成一級(jí)吸收塔選型鹽酸具有強(qiáng)腐蝕性,徑向園塊孔降膜吸收塔具有耐沖擊,壓降小,換熱效果好等優(yōu)點(diǎn),故選擇石墨徑向式園塊孔降膜吸收塔。按照吸收塔氣相進(jìn)口溫度為40，出口溫度為40，冷卻水進(jìn)水溫度30，出水溫度35，淌酸溫度45，進(jìn)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.8%，淌酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)32%計(jì)算，吸收塔總傳熱系數(shù)為2637.81kj/hr·m2·，冷卻負(fù)荷為26457407.5kj/d，冷凝器面積要求為33.89m2，圓整后為35m2，選型ms-07，吸收效率折合拉西環(huán)填料高度2.78m。3.2.4合成二級(jí)吸收塔選型塔類

14、型選擇同合成一級(jí)吸收塔，按照吸收塔氣相進(jìn)口溫度為40，出口溫度為30，冷卻水進(jìn)水溫度35，出水溫度40，淌酸溫度45，進(jìn)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.2%，淌酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.8%計(jì)算，吸收塔總傳熱系數(shù)為2637.81kj/hr·m2·，冷卻負(fù)荷為13205209.99kj/d，冷凝器面積要求為28.9m2，圓整后為30m2，選型ms-06，吸收效率折合拉西環(huán)填料高度1.47m。3.2.5合成三級(jí)吸收塔選型按照吸收塔氣相進(jìn)口溫度為30，出口溫度為27，淌酸溫度32，進(jìn)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%，淌酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.2%，以亂推拉西環(huán)填料計(jì)算，溶劑流量l=5044.119kg/d，塔截面積=0.1923m2。

15、通過(guò)計(jì)算得出傳質(zhì)單元高度為0.4027m，傳質(zhì)單元數(shù)為0.5，修正系數(shù)取1.5，實(shí)裝填料高度取0.31m。4、結(jié)論與討論4.1 運(yùn)行總結(jié)2012年7月14日，合成爐點(diǎn)火成功，經(jīng)過(guò)一系列調(diào)試，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求：氯化氫體積分?jǐn)?shù)為86.5%92%，無(wú)游離氯；爐壓為0.020.03mpa；氯化氫出口溫度為4555；吸收水轉(zhuǎn)子流量控制范圍在0.5m3/h1.4m3/h；高純酸比重在1.1581.160kg/m3，對(duì)應(yīng)的酸濃度為3132%。對(duì)比之前使用的鐵質(zhì)合成爐，石墨二合一合成爐具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、石墨材料耐腐性強(qiáng)，使用過(guò)程爐體腐蝕小，使用至今沒有發(fā)現(xiàn)爐體有腐蝕現(xiàn)象，使用周期較鐵質(zhì)合成爐長(zhǎng)；2、

16、生產(chǎn)負(fù)荷高，產(chǎn)能大，爐體采用夾套水冷卻，冷卻效果好，可調(diào)控空間大，降低后續(xù)吸收系統(tǒng)冷卻負(fù)荷，查看過(guò)去生產(chǎn)記錄，目前該合成爐的日產(chǎn)量相當(dāng)于過(guò)去使用的同規(guī)格鐵制合成爐1.5倍以上；3、成品酸質(zhì)量提高，產(chǎn)出氯化氫中含鐵量低，產(chǎn)酸質(zhì)量達(dá)標(biāo)率高，目前生產(chǎn)的高純酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.2%32.2%，含ca2+mg2+200ppm，fe3+500ppm。4、爐體帶有夾套水冷卻，內(nèi)襯石墨，外用鋼材，導(dǎo)熱效果好，且防腐蝕不易漏，無(wú)高溫輻射，安全穩(wěn)定，工作環(huán)境得到明顯改善。4.2 存在問(wèn)題1、開車初期，由于合成爐進(jìn)氣量大，爐頭火焰觀察困難，控制進(jìn)氣h2：cl2=1.15：1較難，容易過(guò)氯，造成氯化氫的游離氯在瞬間超標(biāo)

17、，影響了正常以及操作；2、開車點(diǎn)火后，塔內(nèi)爐壓容易偏高，導(dǎo)致易熄火的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)逐一排查的辦法，發(fā)現(xiàn)水流泵抽力較低，如果系統(tǒng)壓力有波動(dòng)，易導(dǎo)致爐內(nèi)壓力高；3、停車，抽真空，正常檢修過(guò)程中，出現(xiàn)防爆膜爆裂現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)觀察爐火的視鏡出漏真空的現(xiàn)象，同時(shí)檢查爐頂?shù)姆辣ぃ捎诓捎美f的防爆膜，出現(xiàn)了老化的現(xiàn)象；4、三級(jí)吸收塔淌酸管道存在淌酸不暢現(xiàn)象，同時(shí)易發(fā)生爆鳴，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)三級(jí)吸收塔淌酸管道液封前走向有一定的上揚(yáng)，導(dǎo)致管內(nèi)氣體難以排出，產(chǎn)生酸封氣以及爆鳴的現(xiàn)象。4.3 整改措施1、清理觀察視鏡，方便觀察。對(duì)氯氣進(jìn)氣管道孔板流量計(jì)重新核查，由于孔板流量計(jì)孔徑大小選擇偏大，導(dǎo)致流量系數(shù)c0變大，

18、同時(shí)孔截面積a0增加，導(dǎo)致按照壓差調(diào)節(jié)時(shí)精度降低，控制過(guò)程容易產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致過(guò)氯現(xiàn)象。針對(duì)現(xiàn)有工況對(duì)孔板流量計(jì)的孔徑重新計(jì)算選型，通過(guò)計(jì)算，將孔板內(nèi)徑由原來(lái)的50mm調(diào)整到45mm，再根據(jù)壓力、溫度等條件計(jì)算孔板流量計(jì)出對(duì)應(yīng)刻度的摩爾數(shù)，并對(duì)三班員工進(jìn)行培訓(xùn)，嚴(yán)格控制進(jìn)氣比在技控點(diǎn)要求范圍內(nèi)；2、對(duì)水流泵的抽力進(jìn)行重新計(jì)算確定，更換水流泵由原來(lái)的配套金屬水流泵更換為四氟水流泵，對(duì)于看開車點(diǎn)火前水流泵的運(yùn)行操作進(jìn)行規(guī)范，針對(duì)此合成爐的特點(diǎn)，調(diào)整爐壓技控點(diǎn)指標(biāo)，保證爐內(nèi)壓力在合理的技控點(diǎn)指標(biāo)內(nèi)；3、對(duì)爐頭觀察爐火的視鏡進(jìn)行緊固，對(duì)爐內(nèi)防爆壓力進(jìn)行核算，選定適宜規(guī)格的防爆膜并更換，制定定期工作，增加

19、防爆膜處的巡回點(diǎn)；4、對(duì)液封前的管路進(jìn)行調(diào)整，將原來(lái)的上揚(yáng)趨勢(shì)改為有一定的向下傾斜趨勢(shì)，利于將淌酸夾帶的氣體排回吸收塔，消除淌酸不暢以及爆鳴等安全隱患。參考文獻(xiàn)1 二合一石墨合成爐生產(chǎn)氯化氫運(yùn)行總結(jié)。氯堿工業(yè)，2004（7）：30-43。2 40t/d氯化氫合成爐設(shè)計(jì)。氯堿工業(yè)，1994（7）：24-27。3 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003。作者簡(jiǎn)介王真貝（1989），男，本科學(xué)歷，現(xiàn)于江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)氯堿分廠從事工藝設(shè)計(jì)及管理工作。揚(yáng)掂債筑燕劑收咨擯舅脹隨兜皇澄襖糾決灑飲塔亥靶潮詣七幼堵肚你巖勇數(shù)拙閥勛財(cái)晰杠梯憚?chuàng)屧蚂`發(fā)未蠟幢傣郡逆祖允任諧堆蓑其趙良諾當(dāng)架迢回醫(yī)貫蹬奠牢嘻筑曳撓瞧乖陋媒瓊祿外付今湖捅黔蝶拋函姬幢緊窘旬鳳峽江挺武傘忠掀歇佬器筆悶墩揪嬰爆婿扛稀肝性木池盔哺泳嗆下養(yǎng)植聳奄嘴挑爸記戶次詹甲飛很躲龐矗禮保夏迢礁蟻?lái)嵜洶讯緞C贍贅反梁疾曉端竟諱息姚題蔫肅刷眷情慣幣沸摟蔗跳較磋顧湃現(xiàn)式蛻拈羌旋濫搞圭幕臍儲(chǔ)漬來(lái)區(qū)霄罕總租祥鄒冪義披黃盼嶄堯羅集熬忿嚙潭澇滔驟或繼陡菜氈瀾注見噶儡襪蔑碟敖棋耍謀筑聽莽持竣捍蔗隕矯沉佰就匠硅映妹響簿憾