鹽酸合成工藝的物料衡算

單譯

摘? 要：鹽酸在我國的使用范圍隨著社會工業(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。為提高鹽酸產(chǎn)量對其合成設(shè)備的研究和工藝的改進是極其必要的，文章以年合成6000噸鹽酸為例進行物料衡算。

關(guān)鍵詞：氯化氫;鹽酸;物料衡算

中圖分類號：TQ111.3? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：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/年計算;生產(chǎn)時間按300天/年（24小時/天）計算;產(chǎn)品要求為31%以上的濃鹽酸;儲存及包裝損失按照0.1%計算;腐蝕等其他損失按0.05%計算。

2 合成爐的物料衡算

根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時間等條件，計算單位時間合成HCl的產(chǎn)量為：

根據(jù)化學反應方程式 Cl2+H2→2HCl可知，為確定反應過程中氯氣完全反應，實際生產(chǎn)中控制H2過量，控制進合成爐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)原料組成和化學反應方程式可以分別計算出反應物和生成物的量。

2.1 進入合成爐各物質(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算，H2進合成爐的壓力為250mmHg，合成爐進口溫度為30℃，查水和水蒸氣表得P=4247.0Pa

2.2 合成爐中的物料計算

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

（1）主反應

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

4.1549-3.5479=0.6070（kmol/h）

（2）副反應

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

0.0423×2=0.0847（kmol/h）

由此可知參與副反應的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入一段降膜吸收塔頂部，一段降膜吸收塔吸收率為50%。則進入的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)量核算驗證

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

參考文獻：

[1]張述偉.化工單元操作及工藝過程實踐[M].大連：大連理工大學出版社，2015，6.

[2]于志家，趙宗昌.化工過程物料衡算與能量衡算[M].大連：大連理工大學出版社，2008，5.

[3]張曉春.鹽酸生產(chǎn)中的物料和能量衡算[J].氯堿工業(yè)，2010，46（10）：27-31.

[4]吳志泉，涂晉林，徐汛.化工工藝計算[M].上海：華東化工學院出版社，1992，10.

[5]劉光啟，馬連湘，劉杰.化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（無機卷）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002，3.

[6]北京石油化工工程公司.氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，1988，11.