鹽酸合成工藝的物料衡算

單譯

摘? 要：鹽酸在我國(guó)的使用范圍隨著社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展越來越廣，鹽酸的生產(chǎn)工藝不斷提高，得到改進(jìn)。為提高鹽酸產(chǎn)量對(duì)其合成設(shè)備的研究和工藝的改進(jìn)是極其必要的，文章以年合成6000噸鹽酸為例進(jìn)行物料衡算。

關(guān)鍵詞：氯化氫;鹽酸;物料衡算

中圖分類號(hào)：TQ111.3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）25-0118-02

Abstract： The scope of use of hydrochloric acid in China is more and more extensive with the development of social industrialization， and the production process of hydrochloric acid has been improved and improved. In order to increase the output of hydrochloric acid and improve the synthesis equipment and process， this paper takes the annual synthesis of 6000 tons of hydrochloric acid as an exemplar.

Keywords： hydrogen chloride; hydrochloric acid; material balance

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及條件

生產(chǎn)規(guī)模按6000噸/年計(jì)算;生產(chǎn)時(shí)間按300天/年（24小時(shí)/天）計(jì)算;產(chǎn)品要求為31%以上的濃鹽酸;儲(chǔ)存及包裝損失按照0.1%計(jì)算;腐蝕等其他損失按0.05%計(jì)算。

2 合成爐的物料衡算

根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時(shí)間等條件，計(jì)算單位時(shí)間合成HCl的產(chǎn)量為：

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式 Cl2+H2→2HCl可知，為確定反應(yīng)過程中氯氣完全反應(yīng)，實(shí)際生產(chǎn)中控制H2過量，控制進(jìn)合成爐Cl2與H2的物質(zhì)的量比為1：（1.05-1.10），取Cl2：H2=1：1.06。根據(jù)原料組成和化學(xué)反應(yīng)方程式可以分別計(jì)算出反應(yīng)物和生成物的量。

2.1 進(jìn)入合成爐各物質(zhì)的量

（1）原料H2帶入H2O（g）的量

（2）原料Cl2帶入H2O（g）的量

基本條件：H2O（g）含量按與所在地大氣壓平衡水蒸氣分壓計(jì)算，H2進(jìn)合成爐的壓力為250mmHg，合成爐進(jìn)口溫度為30℃，查水和水蒸氣表得P=4247.0Pa

2.2 合成爐中的物料計(jì)算

合成爐內(nèi)主要發(fā)生H2+Cl2→2HCl和2H2+O2→2H2O兩個(gè)反應(yīng)，其他副反應(yīng)因量很小，在工程計(jì)算上忽略不計(jì)。

（1）主反應(yīng)

通過分析可知，HCl的生成量為7.0958kmol/h，參與反應(yīng)的Cl2和H2的量均為3.5479kmol/h，所以參與主反應(yīng)的H2的量為：

4.1549-3.5479=0.6070（kmol/h）

（2）副反應(yīng)

假定通過H2與O2反應(yīng)生成水，O2全部參加反應(yīng)，剩余部分H2（因H2加入過量），則副反應(yīng)生成的H2O量為：

0.0423×2=0.0847（kmol/h）

由此可知參與副反應(yīng)的H2的量也為0.0847kmol/h，系統(tǒng)最后剩余H2的量為：

0.6070-0.0847=0.5223（kmol/h）

2.3 離開合成爐各物質(zhì)的量

3 降膜吸收塔與尾部填料吸收塔的物料衡算

3.1 一段降膜吸收塔

離開合成爐的氣體組分經(jīng)過空氣的自然冷卻進(jìn)入一段降膜吸收塔頂部，一段降膜吸收塔吸收率為50%。則進(jìn)入的HCl量為258.7213 kg/h（7.0958kmol/h），離開的HCl量為129.3606kg/h（3.5479kmol/h），H2O（g）則全部被吸收，產(chǎn)生成品鹽酸830.0419kg/h。

3.2 二段降膜吸收塔

二段降膜吸收塔吸收率為45%，則進(jìn)入的HCl量為129.3606kg/h（3.5479kmol/h），離開的HCl量為12.9361kg/h（0.3548kmol/h），產(chǎn)生稀鹽酸700.6812kg/h。

3.3 尾部填料塔

尾部填料吸收塔吸收率為5%，則進(jìn)入的HCl量為12.9361kg/h（0.3548kmol/h），離開的HCl量為0，產(chǎn)生稀鹽酸584.2566kg/h。

4 吸收劑的用量

吸收劑清水從尾部填料塔頂部加入，吸收HCl需用水的量為：

5 產(chǎn)品質(zhì)量核算驗(yàn)證

從一段塔流入儲(chǔ)罐鹽酸濃度為31.17%大于設(shè)計(jì)要求的31%，故設(shè)計(jì)合理。

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