摘要……………………………………………………………………………………..3

1  生產(chǎn)原料的來(lái)源……………………………………………………………………4

1.1 氯氣的來(lái)源及性質(zhì)………………………………………………………………...4

1.1.1 氯氣的來(lái)源…………………………………………………………………..4

1.1.2 氯氣的性質(zhì)………………………….……………………………………….4

1.2氫氣的來(lái)源及性質(zhì)…………………………………………………………………4

1.2.1氫氣的來(lái)源…………………………………………………………………...4

1.2.2氫氣的性質(zhì)…………………………………………………………………...4

1.3原料及中間體規(guī)格…………………………………………………………………5

2  合成鹽酸的生產(chǎn)技術(shù)………………………………..……………………………..5

2.1 鹽酸的概要……………………………………………………………...................5

2.1.1鹽酸的性質(zhì)………………………………………………………………….5

2.2.2鹽酸的用途…… …………………………………………………………....5

2.2.3鹽酸的生產(chǎn)方法…………………………………………………………….6

2.2鹽酸的生產(chǎn)原理及特點(diǎn)   ………………………………………………………….6

2.3合成工藝條件…………………………………………………………....................6

2.4工藝流程簡(jiǎn)述………………………………………………………………………6

3  合成爐及工藝控制條件……………………………………………………………7

3.1合成爐的結(jié)構(gòu)………………………………………………………........................7

3.2生產(chǎn)工藝控制條件…………………………………………………………………8

4 異常現(xiàn)象產(chǎn)生原因和處理方法……………………………………………………..8

4.1異常現(xiàn)象產(chǎn)生原因及處理方法…………………………........................................9

結(jié)論………………………………………………………….........................................11

參考文獻(xiàn)……………………………………………………….....................................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(wú)機(jī)或有機(jī)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中，鹽酸的用途很廣，它是重要的無(wú)機(jī)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，氯氣，生產(chǎn)工藝

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 氯氣的來(lái)源及性質(zhì)

1.1.1氯氣的來(lái)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(lái)生產(chǎn)鹽酸的。

1.1.2 氯氣的性質(zhì)

(1)物理性質(zhì)：

①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

　　②密度：比空氣密度大

　　③易液化，熔沸點(diǎn)較低，壓強(qiáng)為101kPa、溫度為-34.6℃時(shí)易液化。液態(tài)氯為金黃色。如果將溫度繼續(xù)冷卻到-101℃時(shí)，液氯變成固態(tài)氯。

　　④溶解性：易溶于有機(jī)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(jiàn)光分解。

(2)化學(xué)性質(zhì)：

①毒性

　　氯氣是一種有毒氣體，它主要通過(guò)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(duì)上呼吸道黏膜造成有害的影響：次氯酸使組織受到強(qiáng)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(guò)這個(gè)量就會(huì)引起人體中毒。

②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：2Fe＋3Cl₂＝2FeCl₃（條件：點(diǎn)燃）

③與金屬反應(yīng)

　 鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉

化學(xué)方程式：2Na＋Cl₂＝2NaCl（條件：點(diǎn)燃）

④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+Cl₂=2HCl（條件：點(diǎn)燃或光照）

1.2氫氣的來(lái)源及性質(zhì)

1.2.1氫氣的來(lái)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(lái)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(diǎn)： -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/L

1.3原料及中間體規(guī)格

(1)氫氣：H₂≥98%，O₂/H₂≤0.5%

(2)氯氣：Cl₂ Cl₂95%， H₂O/ Cl₂≤0.06%， O₂/ Cl₂≤2.5%， H₂/Cl₂≤0.4%

(3)液氯尾氯：Cl₂≥65%， H₂/Cl₂≤4%

(4)鹽酸：HCL≥31wt%，F(xiàn)e<50ppm，Av-Cl₂50ppm

 

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(wú)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(diǎn)(℃)： -114.8(純)

　　    沸點(diǎn)(℃)： 108.6(20%)

　　    相對(duì)密度(水)=1：1.20

　　    相對(duì)蒸氣密度(空氣)=1：1.26

　 (2)化學(xué)性質(zhì)：

　    ①?gòu)?qiáng)酸性，和堿反應(yīng)生成氯化物和水

　　       HCl + NaOH = NaCl + H₂ O

　　  ②能與碳酸鹽反應(yīng)，生成二氧化碳，水

　　     K₂ CO₃ + 2HCl = 2KCl+ CO₂↑ + H₂ O

　    ③能與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng)，生成氫氣

　　　　　　

④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+AgCl↓

　2.2.2鹽酸的用途

鹽酸是重要的無(wú)機(jī)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(jī)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（治療瘧疾病）等多種有機(jī)藥劑的鹽酸鹽等。

　　2.2.3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(wú)機(jī)或有機(jī)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(diǎn) 

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(diǎn)燃）

此反應(yīng)若在低溫、常壓和沒(méi)有光照的條件下進(jìn)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(huì)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(huì)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(dāng)用水吸收氯化氫時(shí)，也有很多熱量放出，放出熱量使鹽酸溫度升高，不利于氯化氫氣體的吸收，因?yàn)槿芤簻囟仍礁撸�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(dāng)被吸收氣體氯化氫濃度高時(shí)，采用絕熱吸收法，而氯化氫濃度低時(shí)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(wú)光的條件下反應(yīng)進(jìn)行的很慢，當(dāng)溫度升至440℃以上時(shí)，即迅速化合，在有催化劑的條件下，150℃時(shí)就能劇烈化合，甚至達(dá)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400~450℃。

(2) 水分

絕對(duì)干燥的氯氣和氫氣是很難反應(yīng)的，而有微量水分存在時(shí)可以加快反應(yīng)速率，水分是促進(jìn)氯與氫反應(yīng)的媒介。一般認(rèn)為，如果水含量超過(guò)0.005%，則對(duì)反應(yīng)速率沒(méi)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(shí)際生產(chǎn)中是氫氣過(guò)量，一般控制在5%左右，不超過(guò)10%，否則，原料成分或操作條件稍有波動(dòng)，會(huì)造成氯氣供應(yīng)過(guò)量，這對(duì)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(guò)量太多，則有爆炸的危險(xiǎn)。

2.4工藝流程簡(jiǎn)述

    由氯氫處理工序輸送來(lái)的氫氣，經(jīng)過(guò)氫氣緩沖器，氫氣阻火器進(jìn)入合成爐。由氯氫處理工序輸送來(lái)的氯氣經(jīng)過(guò)氯氣緩沖器，然后進(jìn)入合成爐。進(jìn)入合成爐內(nèi)的氯、氫按一定的配比，在合成爐的燃燒臺(tái)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(jìn)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(jìn)入一級(jí)降膜吸收塔和由二級(jí)降膜吸收塔流下來(lái)的稀鹽酸并流而下，生產(chǎn)31%的合成鹽酸，流入鹽酸儲(chǔ)槽。在一級(jí)降膜吸收塔里未被吸收的氯化氫氣體進(jìn)入二級(jí)降膜吸收塔和由填料吸收塔留下來(lái)的濃度約為2%左右的稀鹽酸并流而下，生成稀酸流入一級(jí)降膜吸收塔。在二級(jí)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?xì)怏w和氮?dú)獾葟U氣進(jìn)入填料吸收塔底部，來(lái)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(lái)的氣體，在塔內(nèi)進(jìn)行氣液交換，吸收氯化氫氣體，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(jìn)入樹(shù)脂塔，經(jīng)樹(shù)脂處理吸附后的鹽酸進(jìn)入鹽酸中間槽，一部分經(jīng)泵再送高純酸樹(shù)脂吸附塔處理，達(dá)到高純酸標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入高純酸儲(chǔ)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(shí)吸收氯化氫氣體，生成含鐵量較高的鹽酸流入紅酸貯槽。來(lái)自離子膜陽(yáng)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(bǔ)充來(lái)源。

             （合成鹽酸工藝流程圖是自己用圖紙繪的）

3.1合成爐的結(jié)構(gòu)

目前，國(guó)內(nèi)外的爐型主要分為兩大類(lèi)：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(shí)間還在使用鐵制爐的，不過(guò)現(xiàn)在已經(jīng)停止使用了，因?yàn)殍F質(zhì)爐反應(yīng)太不靈敏了，而且都是手動(dòng)閥來(lái)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，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(qiáng)化吸收效果，增加流體的擾動(dòng)，每個(gè)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(guò)上一段吸收的物料在此重新分配進(jìn)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(chǔ)槽。

                   

                       圖3.1三合一石墨爐結(jié)構(gòu)圖

3.2生產(chǎn)工藝控制條件

  在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為保證所生產(chǎn)的鹽酸合格，所以各個(gè)生產(chǎn)參數(shù)都必須有一定的工    藝控制指標(biāo)，各個(gè)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

純化操作溫度：<70℃

純化鹽酸貯槽液位：40~80%

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

 

                       

 

 

 

 

 

生產(chǎn)操作嚴(yán)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(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)重大事故。所以，操作人員必須嚴(yán)格遵循所在崗位的操作規(guī)程，嚴(yán)格操作，才能確保高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)。而且，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，不可能一直都是正常生產(chǎn)的，總會(huì)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)立即處理，否則后果不堪設(shè)想，不但會(huì)給企業(yè)造成嚴(yán)重的影響，也有可能造成人身傷害。這就需要操作人員平時(shí)在工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，遇到異常情況時(shí)能夠及時(shí)做出正確的處理，這樣才能保證安全生產(chǎn)。

4.1異常現(xiàn)象產(chǎn)生原因及處理方法

    我在氯化氫工序?qū)嵙?xí)將近九個(gè)月了，我一直都在不斷的學(xué)習(xí)，不斷摸索，向師傅們請(qǐng)教自己不懂或者不能處理的問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)是慢慢的積累下來(lái)的，這幾個(gè)月以來(lái)，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(huì)發(fā)生的異常現(xiàn)象產(chǎn)生原因及處理方法，我以表格的形式列出：

 

 

 

 

 

 

 

 

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(wú)機(jī)或有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。實(shí)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(lái)生產(chǎn)鹽酸的。鹽酸的生產(chǎn)原料是氫氣和氯氣，它來(lái)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(wú)色或微黃色易揮發(fā)性液體，有刺鼻的氣味，對(duì)皮膚和呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用，急性中毒時(shí)，出現(xiàn)頭昏、惡心、眼痛、呼吸困難、胸悶等現(xiàn)象。有強(qiáng)烈的腐蝕性。所以在生產(chǎn)中要嚴(yán)格操作，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也要做好個(gè)人的安全措施。

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中，鹽酸的用途很廣，它是重要的無(wú)機(jī)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(jī)合成 ；用于漂染工業(yè)用于金屬加工；用于食品工業(yè)，例如，制化學(xué)醬；用于無(wú)機(jī)藥品及有機(jī)藥物的生產(chǎn)。以上列舉的只是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用鹽酸的一些例子。實(shí)際上，鹽酸的用途還很多。在日常生活上，我們有時(shí)也用到它例如缺乏胃酸，消化不良，醫(yī)生就給我們一定量的稀鹽酸以補(bǔ)胃酸的不足。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究上，用到鹽酸的地方就更多了。