1、,復習課,項目二 合成法氯化氫生產(chǎn)技術,蘇小莉,1,氯、氫合成的原理,主要內(nèi)容,2,一、原料及產(chǎn)品的性質,(1)基本物理性質 氯化氫在常溫常壓下是一種無色有刺激性氣味的氣體。 氯化氫易溶于水，也溶于乙醇和乙醚等。氯化氫溶于水中形成的溶液稱為鹽酸，在潮濕空氣中則成白色煙霧。,1、氯化氫的性質及標準,3,(2)主要化學性質 氯化氫在干燥狀態(tài)下，性質不活潑，幾乎不與鋅、鐵等金屬作用。但在含水或溶解在水中時，其腐蝕性很強，與大多數(shù)的金屬化合生成該金屬的氯化物。如：,一、原料及產(chǎn)品的性質,在氯化氫生產(chǎn)中，一般都選用陶瓷、玻璃、石英、橡膠、硬聚氯乙烯、不透性石墨等耐酸材料制造管道、設備及襯里。,4,氯化氫

2、被堿液吸收而中和成鹽類。 氯化氫能與多種有機化合物生成有機氯化物。如：,一、原料及產(chǎn)品的性質,5,(3)產(chǎn)品標準（某廠標準） 純度93.5%95.5%（體積分數(shù)）。 不含游離氯。 (4)主要工業(yè)用途 氯化氫溶于水即得鹽酸，鹽酸是三大強酸之一，可用于制造各種化學藥品、食品及染色工業(yè)品等；近年來，氯化氫多用于制造聚氯乙烯、氯丁橡膠縮合劑等。,一、原料及產(chǎn)品的性質,6,(1)基本物理性質 氯氣在常溫常壓下是一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，對人體有刺激黏膜的毒害作用；氯氣溶于水和堿溶液，易溶于二硫化碳和四氯化碳等有機溶劑。 (2)主要化學性質 氯氣的化學性質很活潑，易與各種金屬及非金屬化合物生成各種化

3、合物。如：,2、氯氣的性質及規(guī)格,7,(3)原料規(guī)格 純度94%，含水量0.01%，含氫量1.00%。,8,(1)基本物理性質 氫氣是一種無色、無嗅、無味的氣體。 在水中溶解度（0，760mmHg）為21.5mL/L，氫氣在氧中的爆炸范圍5%95%，在空氣中的爆炸范圍為5%73.5%。,3、氫氣的性質及標準,9,在高溫高壓下，可以直接與鈉、鈣等化合生成金屬的氫化物，遇空氣和水則生成氫氧化物。氫還具有還原作用，可將氧化銅還原成金屬銅等。 (3)原料規(guī)格 純度98%（體積分數(shù)），含氧量0.4%，含水量0.03%。,(2)主要化學性質,10,(1)氯氣 氯氣在空氣中不同濃度對人體的危害如右表所示。,

4、二、氯化氫生產(chǎn)中的工業(yè)衛(wèi)生,11,(2) 氯化氫和鹽酸 氯化氫和鹽酸對人體、眼和呼吸道黏膜等具有強烈的刺激作用，長期接觸可造成慢性支氣管炎、胃腸道功能障礙和牙齒損害。氯化氫極易溶于水生成鹽酸，能腐蝕皮膚和織物，較長時間接觸會引起嚴重潰爛。 在車間空氣中，氯化氫的最高允許濃度為15mg/m3。操作人員應備有防毒面具、防護眼鏡、橡膠鞋及橡膠手套。,二、氯化氫生產(chǎn)中的工業(yè)衛(wèi)生,12,(3)硫酸 對人體屬中等毒類，車間空氣中最高允許濃度為2mg/m3。硫酸對上呼吸道黏膜有強烈的刺激和腐蝕作用。能引起皮膚灼傷，眼睛結膜炎和水腫，嚴重者引起全眼炎，以致失明。 操作防護同鹽酸。如遇皮膚灼傷，立即用大量水沖洗

5、，并以5%碳酸氫鈉（小蘇打）溶液洗滌；遇眼睛濺入，速用溫水沖洗，也可用2%碳酸氫鈉溶液或生理水沖洗。,二、氯化氫生產(chǎn)中的工業(yè)衛(wèi)生,13,氯氣和氫氣只有在加熱或明亮的光線照射下或氯化汞催化劑的存在下，才會迅速反應生成氯化氫，主反應為： 副反應有：,三、氯、氫合成的原理,14,1、氫氣純度 若氫氣純度低，氫氣中必定含有較多的空氣和水分。當氫氣中含氧量達到5%以上時，則形成氫氣與氧氣的爆炸混合物，不利于安全生產(chǎn)。氫氣中含水分過高則會造成合成爐等設備腐蝕。此外，氫氣純度將影響到合成和干燥后產(chǎn)品氯化氫的純度，最終影響到氯乙烯合成和精餾系統(tǒng)的收率，造成精餾尾氣放空惰性氣體量和含氯乙烯與乙炔濃度的增加,四、

6、氯、氫合成條件的選擇,15,2、氯氣純度 若氯氣純度低，氯氣中也必定含有較多的氫氣和水分，當氯氣中含氫量達到5%以上時，則形成氫氣與氯氣的爆炸混合物，不利于安全生產(chǎn)。含水分及純度對氯乙烯生產(chǎn)的影響亦如上述1所述。,五、氯、氫合成條件的選擇,16,一般在氯化氫合成爐中控制摩爾比（也即體積比）為：氫氣/氯氣（1.051.1）/1；氫氣過量最多不得超過10%，不然會造成產(chǎn)品氯化氫純度下降，乃至影響氯乙烯收率，而氫氣過量超過20%，則有可能形成爆炸混合物，不利于安全生產(chǎn)。 但若氯氣過量，則游離氯易與爐壁以及冷卻管等反應生成黃色結晶氯化鐵而腐蝕設備。在石墨爐中，氯將與爐外壁滲入的冷卻水生成次氯酸，這是腐

7、蝕性介質；氯還將在膜式吸收塔中與水生成次氯酸，對不透性石墨起緩慢的局部氧化作用。,3、氫氣和氯氣的配比,17,五、氯、氫合成主要設備的識別,1、鋼制合成爐的設備結構 合成爐是生產(chǎn)氯化氫（或鹽酸）的主要設備。它又分為空氣冷卻式和水冷夾套式兩種。 (1)空氣冷卻式合成爐 (2)水冷夾套式合成爐,18,圖2.1.1 空氣冷卻式鋼制合成爐結構圖 1防爆膜 2爐體 3點火口 4氯氣燈頭 5氫氣燈頭 6視鏡 7支座 8散熱片,19,圖2.1.2 水冷夾套式鋼制 合成爐結構圖,20,2、石墨合成爐,由于石墨具有耐腐蝕、耐高溫、傳熱效率高等優(yōu)點，石墨合成爐在氯化氫合成工藝中的應用也越來越廣泛。石墨合成爐是呈圓

8、筒狀的設備，筒體直徑常見在400600mm，它由三個部分組成：爐底、爐蓋和爐身。爐身為不浸漬（透性）石墨，為防止?jié)B漏，在爐身外壁涂覆以石墨粉為填料的酚醛涂料，涂層厚度約0.30.5mm，而爐底和爐蓋均由酚醛浸漬的不透性石墨制作。,21,3、“三合一”石墨合成爐,“三合一”石墨合成爐，是使鹽酸的合成、吸收和冷卻合并在同一設備內(nèi)完成的設備。整個設備由合成段和吸收器兩部分構成。 “三合一”石墨合成爐具有結構緊湊、占地面積少、造價低、便于操作維修，和鹽酸純度高（濃度35%）等優(yōu)點。一般，在采用鹽酸脫吸生產(chǎn)氯化氫的裝置中應用較多。,22,圖2.1.3 “三合一”合成爐結構圖,23,4、“二合一”石墨合成

9、爐,二合一石墨爐是立式圓筒形石墨設備，由爐體、燃燒反應室、冷卻裝置、安全防爆裝置及物料進出口、視鏡等附件組成。 二合一石墨爐冷卻裝置相當于1個石墨冷卻器與下部的燃燒反應室連接成一體（即合成與冷卻合為一體的合成爐），冷卻水在冷卻裝置的下部進入，從冷卻裝置的上部排出。操作時氯化氫氣體從燃燒反應室進入冷卻裝置進行冷卻后，從冷卻裝置的下部氯化氫出口排出，進入氯化氫總管。,24,圖2.1.5 “二合一”石墨爐的結構,25,正壓式“二合一” 石墨合成爐 與傳統(tǒng)的二合一和三合一石墨合成爐相比，具有其獨特的優(yōu)點：生產(chǎn)能力和操作彈性大，直供高質量氯化氫，產(chǎn)酸質量好，安全性強，投資省，壽命長。,26,6、列管式石

10、墨換熱器 石墨換熱器是用來冷卻或加熱氯化氫或其他腐蝕性氣體的設備。,圖2.1.4 列管式石墨 換熱器結構圖,27,六、合成法氯化氫工藝流程的識讀,圖2.1.6 合成法生產(chǎn)氯化氫工藝流程 1阻火器 2放空阻火器 3鋼制合成爐 4空氣冷卻管 5石墨冷卻器 6、9、13緩沖器 7a、7b、7c石墨冷卻器 8酸霧分離器 10納氏泵 11分離器 12硫酸冷卻器,28,本工藝流程生產(chǎn)的氯化氫純度較低（90%96%左右），隨著國內(nèi)石墨設備加工水平的提高，石墨HCl“二合一”合成爐已逐漸大型化，據(jù)報道已有100150t/d的石墨合成爐投產(chǎn)，目前國內(nèi)大型氯化氫生產(chǎn)裝置以“二合一”合成爐合成法流程為多。,29,知識拓展,一、鹽酸脫吸法工藝流程 二、副產(chǎn)鹽酸脫吸法的工藝流程,30,圖2.2.1 鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫工藝流程 1阻火器 2放空阻火器 3石墨合成爐 4冷卻導管5膜式吸收塔 6尾部塔 7水流泵 8濃酸槽9濃酸泵 10稀酸泵 11稀酸槽 12稀酸冷卻塔13解吸塔 14再沸器 15第一冷卻塔16第二冷卻塔 17酸霧過濾器,31,圖2.2.2 副產(chǎn)鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫工藝流程 1絕熱吸收塔 2水洗塔 3、10石墨換熱器 4濃酸泵 5濃酸槽 6膜式吸收塔 7水流泵 8稀酸泵 9稀酸槽 11解吸塔 12再