年产10万吨氯碱车间氯化氢合成⼯段的初步设计_毕业论⽂设计 (此⽂档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)
摘要
本设计是以氯化氢为产品，年产10万吨氯碱车间氯化氢合成⼯段的初步设计。说明书⾸先阐述了合成氯化氢的意义与作⽤，国内外氯化氢合成的研究现状以及发展前景。其次介绍了本设计的设计依据，⼚址选择，原材料及产品规格。确定⼯艺路线，⼯艺流程的简述，以及整个⽣产过程的物料和热量衡算。对氯化氢合成炉、吸收器以及解析塔等主要设备进⾏了计算以及相应的选型，并综合各⽅⾯因素对车间布置，⾃动控制，安全和环境保护⼯程以及公⽤⼯程进⾏了合理的设计。完成了20000字的设计说明书，同时对⽣产流程图，车间平⽴⾯布置图以及主体设备图进⾏了绘制。
关键词：氯化氢；氯碱；合成；⼯艺路线
Abstract
Hydrogen chloride is the product of the the design, the preliminary design of an annual output of 100,000 tons of chlor-alkali workshop chloride Section. Manual first expounded the significance and role of the synthesis of chloride, chloride synthesis of current research and development prospects a
t basis of the design, site selection, raw material and product specifications. Determine the process route, a brief description of the process, as well as material and process. Hydrogen chloride synthesis furnace, the main equipment of the absorber, as well as analytical tower were calculated and the corresponding selection, and integration of various factors on the plant layout, automatic control, safety and environmental protection engineering and public works for a reasonable design. Completed a 20,000-word design specification, flow chart of production workshop and facade layout and the main equipment Figure drawing.
Keywords: Hydrogen chloride; Chlor-alkali; Synthesis;Process route
⽬录
摘要................................................................................................................................................................ I I 第1章总论 (1)
1.1概述 (1)
杀螺剂
1.1.1⽣产的意义与作⽤ (1)
1.1.2国内外的现状及发展前景 (1)
1.1.3产品的性质与特点 (2)
1.1.4产品的⽣产⽅法概述 (3)
1.2设计依据 (4)
1.3⼚址选择 (4)
1.4设计规模与⽣产制度 (4)
1.4.1设计规模 (4)
1.4.2 ⽣产制度 (5)
1.5 原料与产品规格 (5)
1.5.1 主要原料规格及技术指标 (5)
1.5.2 产品规格 (6)
1.6 经济核算 (6)
第2章⼯艺设计和计算 (7)
2.1 ⼯艺原理 (7)
2.2 ⼯艺路线的选择 (8)
2.3 ⼯艺流程简述 (9)
2.3.1 ⼯艺流程⽰意图 (9)
2.3.2 ⼯艺流程简述 (9)
2.4 物料衡算 (10)
2.4.1 ⽣产能⼒及原料氯⽓与氢⽓量的计算 (10) 2.4.2 合成炉的物料衡算 (10)
2.4.3 降膜吸收器的物料衡算 (13)
2.4.4 解吸塔的物料衡算 (14)
2.4.5 尾⽓吸收塔的物料衡算 (15)
2.5 热量衡算 (16)
2.5.1 合成炉的热量衡算 (16)
2.5.2 ⽯墨冷却器的热量衡算 (22)
2.5.3降膜吸收器的热量衡算 (24)
2.5.4解吸塔的热量衡算 (26)
2.5.5 尾⽓吸收塔的热量衡算 (27)
2.5.6⽯墨换热器的热量衡算 (29)
2.5.7盐⽔⽯墨冷却器的热量衡算 (30)
2.6 Aspen模拟 (31)
2.6.1全流程的Aspen模拟图 (31)
2.6.2氯化氢合成炉的Aspen模拟图 (31)
2.6.3降膜吸收器的Aspen模拟图 (32)
第3章设备选型 (35)
3.1 关键设备的计算 (35)
3.1.1合成炉炉体直径的计算 (35)
3.1.2合成炉换热⾯积的计算 (35)
3.1.3合成炉炉⾼的计算 (39)
3.1.4合成炉灯头尺⼨的计算 (39)
3.1.5爆破膜尺⼨的计算 (42)
3.1.6 厚度的计算 (43)
3.1.7 封头的选择及计算 (44)
3.2 其他设备的计算及选型 (45)
3.2.1⽯墨冷却器的计算及选型 (45)
3.2.2降膜吸收器的计算及选型 (46)
3.2.3 尾⽓吸收塔的计算及选型 (47)
3.2.4解吸塔的计算及选型 (48)
3.2.5⽯墨换热器的计算及选型 (49)
3.2.6盐⽔⽯墨冷却器的计算及选型 (52)
第4章设备⼀览表 (53)
第5章车间设备布置 (54)
第6章⾃动控制 (55)
第7章安全和环境保护 (57)
7.1 安全 (57)
7.2 三废产⽣情况 (58)
7.3 三废处理情况 (58)
第8章公⽤⼯程 (58)
8.1 供⽔ (58)
8.2 供电 (59)
8.3 供暖 (59)
8.4 通风 (60)
参考⽂献 (60)
致谢 (61)
第1章总论
1.1概述
1.1.1⽣产的意义与作⽤
⼯业上⽤电解饱和⾷盐⽔的⽅法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料⽣产⼀系列化⼯产品，称之为氯碱⼯业。NaOH、Cl2和H2都是重要的化⼯⽣产原料，可以进
⼀步加⼯成多种化⼯产品，⼴泛⽤于各⼯业。所以氯碱⼯业及相关产品⼏乎涉及国民经济及⼈民⽣活的各个领域。
氯化氢在化⼯⽣产中液有⼴泛的⽤途。在有机化学⼯业中，氯化氢是极为重要的基础原料，可与烯烃与炔烃发⽣液相加成反应，或在有催化剂作⽤下进⾏加成反应以制取氯⼄烯、氯⼄烷和氯丁⼆烯等重要化⼯产品。还可与烃类发⽣氧氯化反应⽣成⼆氯⼄烷、氯苯、三氯⼄烯和四氯化碳等氯烃产品。在电⼦⼯业中，氯化氢可⽤于硅外延⽣长、⽓相抛光、吸杂、刻蚀和结晶处理等⼯艺。在⽯油⼯业中，对由渗透率低的⽯灰岩组成的储油结构进⾏酸化，可扩⼤岩层裂缝，提⾼油的流动性和渗透率。
1.1.2国内外的现状及发展前景
1.1.
2.1氯碱⼯业的国内外现状及发展前景
世界氯碱⽣产集中度较⾼，其中半数集中在亚洲，但其规模普遍较⼩。世界氯碱技术发展总体⽅向是规模⼤型化，节能降耗技术将成为重点，新建和扩建氯碱产能90%以上将采⽤离⼦膜法⼯艺。
我国氯碱⼯业创建于20世纪20年代。近⼏年，我国的氯碱⽣成⼯艺虽然有了较⼤的变化，采⽤先进的⽣成⼯艺的⽣产装置逐年增加，但是，总的来说，⽣产⼯艺与国外相⽐相对落后，再加上其他⼀些因素，⽣产成本普遍较⾼[5]。
1.1.
2.2氯化氢合成的国内外现状及发展前景
随着⽯油化⼯的蓬勃兴起，对氯的需求量⼤幅增长，推动了氯碱⼯业的发展，为了利⽤⼤量的副产物氢⽓，合成法制盐酸发展起来了。⽬前国内外对于制备⾼纯度氯化氢的⽅法很多。例如，解吸法，盐酸脱析法，合成法，⼯业副产酸脱析法，⽯油化⼯副产氯化氢提纯法等。本世纪上半叶合成法逐渐成为世界各国⽣产盐酸的主要⽅法。 美容灯
我国在合成氯化氢⽓体的⽣产过程中不断进⾏⾰新，引进国外先进⼯艺流程。今年来，由于⽯墨炉的⼴泛使⽤，⽣产效率⼤幅
度提⾼，也使得氯化氢及盐酸的合成⼯艺达到了新的技术⽔平。
1.1.3产品的性质与特点
1.1.3.1氯化氢的性质
1、物理性质
氯化氢分⼦量为36.46，在常温下为⽆⾊⽓体，具有刺激性⽓味。氯化氢⽐空⽓重，标准状态下的密度为1.639gL 。临界温度为51.54℃，临界压⼒为8314KPa ，临界密度为0.42gcm 3。氯化氢在⽔中的溶解度很⼤，不同温度下，氯化氢在⽔中的溶解度见下表。
表1-1 氯化氢在⽔中的溶解度（101.3KPa ）
温度℃溶解度 LHClLH 2O
0 506.5 10 473.9 20 442.0 30 411.5 40 385.7 50 361.6 60
松香酸>97xoo
338.7
氯化氢在101.3KPa 压⼒下，沸点为-85℃，凝固点为-114.2℃。氯化氢的⽐热容在常压下15℃时为0.8
124KJ （Kg·℃），在0—1700℃范围内，可按下式计算（其误差为1.5%）
50.7557511.250510p C T -=+? 式中，T 为绝对温度，K 。
氯化氢能与空⽓中的⽔蒸⽓形成烟雾，因此，氯化氢在空⽓中能发烟。⽆⽔氯化氢在常温及607.8 KPa 压⼒下可液化，在沸点时密度为1.194gml 。 2、化学性质
（1）⼲燥的氯化氢不与⾦属反应。
（2）氯化氢与三氧化硫作⽤可⽣成：
SO 2 + HCl = HSO 3Cl
（3）氯化氢与不饱和烃在催化剂作⽤下可发⽣加成反应：
cng撬装加气站C 2H 2 + HCl = C 2H 3Cl
1.1.3.2盐酸的性质 1、物理性质
氯化氢的⽔溶液成为盐酸。盐酸是⼀种挥发性酸，纯净的盐酸是⽆⾊透明的溶液。但在⼯业盐酸中常有铁、氯或有机物⽽呈黄⾊。
15℃时不同浓度盐酸的密度建表1-2
表1-2 盐酸溶液的沸点
浓度% 0.16 8.16 17.13 23.82 30.55 31.52 32.49 33.46 34.42 35.38 密度gml 1.000 1.040 1.085 1.120 1.155 1.160 1.165
1.179 1.175 1.180 盐酸溶液在在⼤⽓压下的沸点见表1-3
表1-3 盐酸溶液在在⼤⽓压下的沸点
HCl浓
0 2 4 6 8 10.5 12 14 17 18.5 26.3 度%
（mol）
温度
100 101.8 103.3 105.3 108.0 109.7 109.0 105.2 92.0 82.7 69.0 （℃）
2、化学性质
盐酸容易与许多⾦属起反应，放出氢⽓⽽⽣成盐类，与碱类发⽣中和反应⽣成盐和⽔。
2HCl + Fe = FeCl2 + H2
HCl +NaOH=NaCl+H2O
1.1.4产品的⽣产⽅法概述
国内外对于制备⾼纯氯化氢⽓体的⽅法有很多。
1、解吸发。20世纪70年代以前电⼦⼯业⽤⾼纯氯化氢的制备，⼀直是将浓硫酸滴加到盐酸中，将其中的⽔吸收掉，使过饱和氯化氢⽓体析出。20世纪80年代以后制备⽅法发展到⽤浓硫酸与烘焙⼲的氯化钾反应，⽣成⾼纯氯化氢⽓体，⽤压缩机压⼊钢瓶中。
2、盐酸脱析法。将浓盐酸置于脱析塔中加热脱析制氯化氢⽓体。盐酸脱吸法制⾼纯氯化氢⼴泛⽤于PVC、氯丁⼆烯和⾼纯盐酸的⽣产中。
彩灯控制电路
3、合成法。氯⽓和氢⽓在合成炉中进⾏燃烧反应，⽣成氯化氢⽓体是⼋⼗年代初为适应我国电⼦⼯业的迅速发展⽽提出的。在技术上市较先进的⽅法。此种⽅法⽣产的氯化氢⽓体纯度在99.99%以上。
4、⼯业副产酸脱析法。随着盐酸脱析法的逐步推⼴，副产酸脱析⽣产氯化氢⼯艺的⼯艺已⼴泛应⽤于⽣产。它是通过稀酸在绝热吸收塔吸收有机氯化物⽣产中的副产氯化氢，提浓后，进⼊解吸塔脱析出来⾼浓氯化氢⽓体。
5、⽯油化⼯副产氯化氢提纯法。⽬前电⼦级氯化氢出⼝国，如美国，主要是从⽯油化⼯副产氯化氢作为原料来制备⾼纯氯化氢。⽯油化⼯副产氯化氢⽓体，其中⽔含量低，对不锈钢和碳钢基本⽆腐蚀。对于此种⽓体的净化通常采⽤精馏或吸附的⽅法，但由于其中⼄炔和⼄炔杂质的沸点与氯化氢沸点相近，很难采⽤精馏的⽅法脱除得⼲净，⽽吸附的⽅法操作过程繁琐，需频烦的更换吸附剂，⽣产成本⾼。
本设计采⽤的⽅法是合成法制备氯化氢⽓体。
1.2设计依据
1、齐齐哈尔⼤学化学与化学⼯程学院下发的毕业设计任务书。
2、《化⼯⼯艺设计⼿册》⼀书
3、⾃⾝在⿊龙江昊华化⼯有限公司氯碱车间实习的相关信息与知识。
4、《化⼯设备设计⼿册》
1.3⼚址选择
根据⼚址选择的原则与要求，将本设计的⼚址选在江苏省盐城市合德镇。
盐城市合德镇地处我国东部江苏沿海的中部，东临黄海，南与南通市毗邻，北与连云港接壤，西与扬州、淮安相连，对接长三⾓，铁路、公路、⽔路、航空四种运输⽅式构成了四通⼋达的交通运输⽹络。盐城市沿海⽣态环境有相对较好、容量较⼤的优势，沿海滩涂⼟地资源也相对充⾜。氯碱⼯业的副产物氯⽓及氯化氢等可⽤于下游橡胶、塑料、医药⼯业的发展。再加上政府对于海洋⼯业的扶植，重点发展盐化⼯，增加了再此地建氯碱⼚的优势。
1.4设计规模与⽣产制度
1.4.1设计规模
⽣产能⼒⼊下表1-4所⽰。
表1-4 ⽣产能⼒
产品名称氢氧化钠
⽣产时间8000⼩时
处理量12.5吨⼩时
1.4.2 ⽣产制度
本车间⼯作⼈员的⼯作制度为三班制，每班8⼩时连续⽣产，按四班三倒制度运转，其中管理⼈员实⾏⼀班制。⼈员组成如表1-5所⽰
表1-5 车间⼈员组成
序号职能名称⼈数⼈员配备班制
1 车间主任 1 ⼋⼩时⼯作制
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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