合成鹽酸的生產(chǎn)技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上常 州 工 程 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 （2010屆） 題 目 合成鹽酸的生產(chǎn)技術(shù) 學(xué) 院 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 精細化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù) 班 級 精細0530 學(xué) 號 學(xué)生姓名 李倩 指導(dǎo)教師 孫毓韜 完成日期 2010.05.18 目錄摘要.31 生產(chǎn)原料的來源41.1 氯氣的來源及性質(zhì).41.1.1 氯氣的來源.41.1.2 氯氣的性質(zhì).41.2氫氣的來源及性質(zhì)41.2.1氫氣的來源.41.2.2氫氣的性質(zhì).41.3原料及中間體規(guī)格52 合成鹽酸的生產(chǎn)技術(shù).52.1 鹽酸的概要.52.1.1鹽酸的性質(zhì).52.2.2鹽酸的用途 .52.2.3鹽酸

2、的生產(chǎn)方法.62.2鹽酸的生產(chǎn)原理及特點.62.3合成工藝條件.62.4工藝流程簡述63 合成爐及工藝控制條件73.1合成爐的結(jié)構(gòu).73.2生產(chǎn)工藝控制條件84 異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因和處理方法.84.1異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因及處理方法.9結(jié)論.11參考文獻.12致謝.13摘要氯堿工業(yè)是基本化學(xué)工業(yè)之一。氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品是燒堿、鹽酸和液氯。鹽酸的生產(chǎn)主要有兩種方式，一種是直接合成法，另一種是無機或有機產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。而我們氯化氫工段采用的是電解產(chǎn)品氯氣和氫氣直接合成鹽酸的。在國民經(jīng)濟各部門中，鹽酸的用途很廣,它是重要的無機化工原料，廣泛用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革、冶金等行業(yè)。關(guān)鍵詞：鹽酸，氫氣，

3、氯氣，生產(chǎn)工藝1 生產(chǎn)原料的來源1.1 氯氣的來源及性質(zhì)1.1.1氯氣的來源：合成鹽酸所用的氯氣是由離子膜工段電解食鹽水制得的，再經(jīng)氯氣總管送至氯干燥工序處理后，送到氯化氫工序來生產(chǎn)鹽酸的。1.1.2 氯氣的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：顏色，氣味，狀態(tài)：通常情況下為有刺激性氣味的黃綠色的氣體密度：比空氣密度大易液化，熔沸點較低，壓強為101kPa、溫度為-34.6時易液化。液態(tài)氯為金黃色。如果將溫度繼續(xù)冷卻到-101時，液氯變成固態(tài)氯。溶解性：易溶于有機溶劑，難溶于飽和食鹽水。1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣，形成氯水，產(chǎn)生的次氯酸具有漂白性，且可使蛋白質(zhì)變質(zhì)，且易見光分解。 (2)化學(xué)性質(zhì)：毒性氯氣

4、是一種有毒氣體，它主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和鹽酸，對上呼吸道黏膜造成有害的影響：次氯酸使組織受到強烈的氧化；鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，所以氯氣中毒的明顯癥狀是發(fā)生劇烈的咳嗽。1L空氣中最多可允許含氯氣0.001毫克，超過這個量就會引起人體中毒。助燃性 在一些反應(yīng)中，氯氣可以支持燃燒，如，鐵在氯氣中燃燒生成氯化鐵化學(xué)方程式：2Fe3Cl22FeCl3（條件：點燃）與金屬反應(yīng) 鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉化學(xué)方程式：2NaCl22NaCl（條件：點燃）與非金屬反應(yīng) 氫氣在氯氣中燃燒或受到光照生成氯化氫氣體化學(xué)方程式：H2+

5、Cl2=2HCl（條件：點燃或光照）1.2氫氣的來源及性質(zhì)1.2.1氫氣的來源： 同氯氣一樣，合成鹽酸所用的氫氣是由離子膜工段電解食鹽水制得的，再經(jīng)氫氣總管送至氫處理工序處理后，送到氯化氫工序來生產(chǎn)鹽酸的。1.2.2氫氣的性質(zhì)：(1)分子量： 4.032 (2)三相點： -254.4 (3)液體密度(平衡狀態(tài)，-252.8)： 169kg/m3 (4)氣體密度(101.325kPa，0)：0.180kg/m3 (5)比容(101.325kPa，21.2)： 5.987m3/kg(6)氣液容積比(15，100kPa)： 974L/L1.3原料及中間體規(guī)格(1)氫氣：H298%，O2/H20.5%

6、(2)氯氣：Cl2 Cl295%, H2O/ Cl20.06%, O2/ Cl22.5%, H2/Cl20.4%(3)液氯尾氯：Cl265%, H2/Cl24%(4)鹽酸：HCL31wt%,Fe<50ppm,Av-Cl250ppm2合成鹽酸的生產(chǎn)技術(shù)2.1鹽酸的概要2.2.1鹽酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：外觀與性狀： 無色或微黃色易揮發(fā)性液體，有刺鼻的氣味。 pH：<7 （呈酸性） 熔點()： -114.8(純) 沸點()： 108.6(20%) 相對密度(水)=1：1.20 相對蒸氣密度(空氣)=1：1.26 (2)化學(xué)性質(zhì)： 強酸性，和堿反應(yīng)生成氯化物和水 HCl + NaOH =

7、 NaCl + H2 O 能與碳酸鹽反應(yīng)，生成二氧化碳，水 K2 CO3 + 2HCl = 2KCl+ CO2 + H2 O 能與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng),生成氫氣鹽酸能與硝酸銀反應(yīng)，生成不溶于稀硝酸的氯化銀，氯化銀不能溶于水。 HCl+AgNO3=HNO3+AgCl2.2.2鹽酸的用途鹽酸是重要的無機化工原料，廣泛用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革、冶金等行業(yè)。鹽酸能用于制造氯化鋅等氯化物（氯化鋅是一種焊藥），也能用于從礦石中提取鐳、釩、鎢、錳等金屬，制成氯化物。隨著有機合成工業(yè)的發(fā)展，鹽酸（包括氯化氫）的用途更廣泛。如用于水解淀粉制葡萄糖，用于制造鹽酸奎寧（治療瘧疾?。┑榷喾N有機藥劑的鹽酸鹽等。2.

8、2.3鹽酸的生產(chǎn)方法鹽酸的生產(chǎn)主要有兩種方式，一種是直接合成法，另一種是無機或有機產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。而我們氯化氫工段采用的是電解產(chǎn)品氯氣和氫氣直接合成鹽酸的。2.2鹽酸的生產(chǎn)原理及特點合成鹽酸分兩步：氯氣與氫氣作用生成氯化氫，再用水吸收氯化氫生產(chǎn)鹽酸。合成氯化氫的反應(yīng)如下：Cl2 + H2 2HCl （條件：點燃）此反應(yīng)若在低溫、常壓和沒有光照的條件下進行，其反應(yīng)速率非常緩慢，但在高溫和光照的條件下，反應(yīng)會非常迅速，放出大量熱。氯氣與氫氣的合成反應(yīng)，必須很好的控制，否則會發(fā)生爆炸。由于反應(yīng)后的氣體溫度很高，因此，在用水吸收之前必須冷卻。當用水吸收氯化氫時，也有很多熱量放出，放出熱量使鹽酸溫度升

9、高，不利于氯化氫氣體的吸收，因為溶液溫度越高，氯化氫氣體的溶解度就降低，因此，生產(chǎn)鹽酸必須具有移熱措施。工業(yè)上吸收有兩種方法，即冷卻吸收法和絕熱吸收法。當被吸收氣體氯化氫濃度高時，采用絕熱吸收法，而氯化氫濃度低時則采用冷卻吸收法。以合成法制取氯化氫，氣體中氯化氫含量較高，因此多采用絕熱吸收法。2.3合成工藝條件（1）溫度氯氣和氫氣在常溫、常壓、無光的條件下反應(yīng)進行的很慢，當溫度升至440以上時，即迅速化合，在有催化劑的條件下，150時就能劇烈化合，甚至達到爆炸。所以，在溫度高的情況下可以完全反應(yīng)。如果溫度高于500，有顯著的熱分解現(xiàn)象。一般控制合成爐出口溫度400450。(2) 水分絕對干燥的

10、氯氣和氫氣是很難反應(yīng)的，而有微量水分存在時可以加快反應(yīng)速率，水分是促進氯與氫反應(yīng)的媒介。一般認為，如果水含量超過0.005%，則對反應(yīng)速率沒有多大的影響。（3）氯氫的分子比氯化氫合成，氯和氫按1:1的分子比化合，實際生產(chǎn)中是氫氣過量，一般控制在5%左右，不超過10%，否則，原料成分或操作條件稍有波動，會造成氯氣供應(yīng)過量，這對防止設(shè)備腐蝕、提高產(chǎn)品質(zhì)量、防止環(huán)境污染都是不利的，但氫過量太多，則有爆炸的危險。2.4工藝流程簡述 由氯氫處理工序輸送來的氫氣，經(jīng)過氫氣緩沖器，氫氣阻火器進入合成爐。由氯氫處理工序輸送來的氯氣經(jīng)過氯氣緩沖器，然后進入合成爐。進入合成爐內(nèi)的氯、氫按一定的配比，在合成爐的燃燒

11、臺上燃燒，生產(chǎn)白色的氯化氫氣體。氯化氫氣體自爐頂排除，經(jīng)冷排管被空氣冷卻，然后進入石墨冷卻器，被水冷卻，氯化氫氣體溫度下降50左右，冷卻后的氯化氫氣體進入一級降膜吸收塔和由二級降膜吸收塔流下來的稀鹽酸并流而下，生產(chǎn)31%的合成鹽酸，流入鹽酸儲槽。在一級降膜吸收塔里未被吸收的氯化氫氣體進入二級降膜吸收塔和由填料吸收塔留下來的濃度約為2%左右的稀鹽酸并流而下,生成稀酸流入一級降膜吸收塔。在二級降膜吸收塔內(nèi)有極少部分未被吸收的氯化氫氣體和其他的氫氣、二氧化碳氣體和氮氣等廢氣進入填料吸收塔底部，來自循環(huán)水槽的吸收水用循環(huán)泵送入填料吸收塔，吸收水和第二極吸收塔來的氣體，在塔內(nèi)進行氣液交換，吸收氯化氫氣體

12、，生成濃度為2%左右的稀由流入第二降膜吸收塔，未被吸收的氣體由水噴射泵抽出排放至大氣中，水噴射泵的下水流至循環(huán)槽中，一部分作為吸收水，另一部分作為噴射泵用水循環(huán)使用。 31%鹽酸自上而下進入樹脂塔，經(jīng)樹脂處理吸附后的鹽酸進入鹽酸中間槽，一部分經(jīng)泵再送高純酸樹脂吸附塔處理，達到高純酸標準后進入高純酸儲槽，另一部分經(jīng)泵送鹽酸發(fā)貨區(qū)。在石墨冷卻器中，氯化氫氣體中的水分大部分被冷凝析出，并同時吸收氯化氫氣體，生成含鐵量較高的鹽酸流入紅酸貯槽。來自離子膜陽床處理的軟水（或蒸發(fā)一效回水）送入循環(huán)吸收水槽，作為吸收水的補充來源。 圖2.1合成鹽酸工藝流程圖 （合成鹽酸工藝流程圖是自己用圖紙繪的）3合成爐及工

13、藝控制條件3.1合成爐的結(jié)構(gòu)目前，國內(nèi)外的爐型主要分為兩大類：鐵制爐和石墨爐。鐵制爐耐腐蝕性能差，使用壽命短，合成反應(yīng)難以利用，操作環(huán)境較差，目前采用較少。我所在的氯化氫工段前段時間還在使用鐵制爐的，不過現(xiàn)在已經(jīng)停止使用了，因為鐵質(zhì)爐反應(yīng)太不靈敏了，而且都是手動閥來調(diào)節(jié)的，生產(chǎn)的量也比較小，我們工段現(xiàn)是在用石墨合成爐在生產(chǎn)鹽酸的。石墨爐分而合一石墨爐和三合一石墨爐。二合一石墨爐是將合成和冷卻集為一體，三合一石墨爐是將合成、冷卻、吸收集為一體的爐子。石墨合成爐一般是立式圓筒型石墨設(shè)備，由爐體、冷卻裝置、燃燒反應(yīng)裝制、安全防爆裝置、吸收裝置、視鏡等附件組成。三合一石墨爐，石英燃燒器安裝在爐的頂部，

14、噴出的火焰方向朝下。合成段為一圓筒狀，由酚醛浸漬的不透性石墨制成，設(shè)有冷卻水夾套，爐頂有一環(huán)型的稀酸分配槽，內(nèi)徑與合成段筒體相同。從分配槽溢出的稀酸沿內(nèi)壁向下流，一方面冷卻爐壁，另一方面與氯化氫接觸形成濃度稍高的稀鹽酸作吸收段的吸收劑。與合成段相連的吸收段由六塊相同的圓塊孔式石墨元件組成，其軸孔為吸收通道，徑向孔為冷卻水通道。為強化吸收效果，增加流體的擾動，每個塊體的軸向孔首末端加工成喇叭口狀，并在塊體上表面加工有徑向和環(huán)形溝槽，經(jīng)過上一段吸收的物料在此重新分配進入下一塊體，直至最下面的塊體。未經(jīng)吸收的氯化氫，經(jīng)下封頭汽液分離后去尾氣塔，成品鹽酸經(jīng)液封送入儲槽。 圖3.1三合一石墨爐結(jié)構(gòu)圖3.

15、2生產(chǎn)工藝控制條件 在實際生產(chǎn)過程中，為保證所生產(chǎn)的鹽酸合格，所以各個生產(chǎn)參數(shù)都必須有一定的工 藝控制指標，各個參數(shù)控制條件如下所示：原料氣體合成比H2:Cl=1.10:1(摩爾比)鹽酸總酸度：HCl>31%廢水中含氯化氫HCl<0.1g/L合成爐溫度600氯化氫純度85%食品添加劑鹽酸質(zhì)量要求符合（GB875-95）下表要求表3.1食品添加劑鹽酸質(zhì)量數(shù)據(jù)表項目指標總酸度（以HCl計）（%）31.0鐵（%）0.001硫酸鹽（以硫酸根離子）（%）0.007游離氯與溴（%）0.003灼燒殘渣（%）0.05重金屬（以pt計）（%）0.0005砷（%）0.0001純化操作溫度：<70

16、純化鹽酸貯槽液位：4080%鹽酸質(zhì)量要求符合（HG/T2778-1996）下表要求 表3.2鹽酸質(zhì)量數(shù)據(jù)要求表項目指標項目指標鐵 mg/l 鈣 mg/l 總酸度% 31.00.300.30鎂mg/l 蒸發(fā)殘渣mg/l 游離氯mg/l 0.07 25.020.0 4 異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因和處理方法生產(chǎn)操作嚴格是保證生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的重要因素。若生產(chǎn)操作失誤，輕則導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，嚴重時會引發(fā)重大事故。所以，操作人員必須嚴格遵循所在崗位的操作規(guī)程，嚴格操作，才能確保高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)。而且，在實際生產(chǎn)過程中，不可能一直都是正常生產(chǎn)的，總會受一些外在因素導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)異常情況，所以一旦發(fā)生異常情況操作人員應(yīng)立即

17、處理，否則后果不堪設(shè)想，不但會給企業(yè)造成嚴重的影響，也有可能造成人身傷害。這就需要操作人員平時在工作中不斷積累經(jīng)驗，遇到異常情況時能夠及時做出正確的處理，這樣才能保證安全生產(chǎn)。4.1異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因及處理方法 我在氯化氫工序?qū)嵙晫⒔艂€月了，我一直都在不斷的學(xué)習，不斷摸索，向師傅們請教自己不懂或者不能處理的問題，經(jīng)驗是慢慢的積累下來的，這幾個月以來，我也親身經(jīng)歷了生產(chǎn)操作中一些大大小小的事情，操作中出現(xiàn)各種異常情況該如何處理。以下是在操作中會發(fā)生的異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因及處理方法，我以表格的形式列出： 表 4.1異?，F(xiàn)象原因及處理方法序號異常現(xiàn)象原因處理方法1火焰發(fā)紅發(fā)暗1氯氣或氫氣純度低2有雜質(zhì)落

18、在燈頭上立即對原料氣體進行純度分析并通知氯氫處理工段提高氯氣、氫氣壓力嚴重時，要停車清理2火焰發(fā)黃有點煙霧氯氣過量減少氯氣量，提高氯氣純度3火焰發(fā)白有煙霧1氫氣過量2氯氣純度低減少氫氣量或提高氯氣量，提高氯氣純度4爐內(nèi)有爆炸聲氯氣和氫氣的純度低立即停車，待純度提高后才能開車，否則會出現(xiàn)回火現(xiàn)象，影響安全生產(chǎn)5氯化氫含氯量高1氯氣過量2燈頭損壞3原料氣體壓力波動調(diào)節(jié)氯氣流量，提高氯氣純度停爐換燈頭調(diào)節(jié)壓力，達到平穩(wěn)6防爆膜炸破1氫氣純度不好，含氫氣量高2防爆膜使用時間過長停車更新7成品鹽酸不合格1含氯化氫量太低2含游離氯高3重金屬含量和砷含量高4灼燒殘渣多關(guān)小吸收水閥與看火工聯(lián)系，換合成爐燈頭分

19、析吸收水成分換合成爐燈頭8爐火突然熄滅1進爐氫氣突然中斷2爐頂防爆膜破裂脫落覆蓋燈頭3系統(tǒng)壓力太高，氫氣無法進入爐內(nèi)和氯氫處理工段聯(lián)系，檢查氫氣系統(tǒng)有無積水停爐，取出覆蓋物并更換防爆膜檢查后道工序管道和設(shè)備有無阻塞現(xiàn)象9火焰飄動無力1進爐氣體量少2爐后阻力大吸收塔斷吸收水增大進爐氣體量減少阻力加入吸收水10合成爐發(fā)紅穿孔1負荷過大，過氯嚴重2氯氣和氫氣含水多減輕負荷嚴格按氣體配比進原料氣體降低氯氣中含水量，氫氣水分離器經(jīng)常放水結(jié)論合成鹽酸一般有兩種生產(chǎn)方式，一種是直接合成法，另一種是無機或有機產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。實際生產(chǎn)中一般都采用前一種方式，我們氯化氫工段也是用直接合成法來生產(chǎn)鹽酸的。鹽酸的生

20、產(chǎn)原料是氫氣和氯氣，它來自于離子膜的電解產(chǎn)品。離子膜工段電解食鹽水，得主產(chǎn)品燒堿，副產(chǎn)品氯氣和氫氣，副產(chǎn)品氯氣和氫氣經(jīng)氯氣總管、氫氣總管輸送到氯氫處理工序經(jīng)處理后用于氯化氫氣體的合成。氯化氫氣體用水吸收后生產(chǎn)鹽酸。鹽酸為無色或微黃色易揮發(fā)性液體，有刺鼻的氣味，對皮膚和呼吸道粘膜有強烈的刺激作用，急性中毒時，出現(xiàn)頭昏、惡心、眼痛、呼吸困難、胸悶等現(xiàn)象。有強烈的腐蝕性。所以在生產(chǎn)中要嚴格操作，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時也要做好個人的安全措施。在國民經(jīng)濟各部門中，鹽酸的用途很廣，它是重要的無機化工原料，廣泛用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革、冶金等行業(yè)。 鹽酸能用于用于稀有金屬的濕法冶金 ，用于有機合成 ；用于漂染工業(yè)用于金屬加工；用于食品工業(yè)，例