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氯化氢工段工艺规程

1、 范围
本标准介绍了无色盐酸的物理化学性质和生产原理；规定了无色盐酸生产过程的实际生产条件和安全注意事项。

2、 产品说明
2.1、产品名称：
本产品名称为五色盐酸，分子式为HCL，分子量为36.568。
2.2、氯化氢及盐酸的物理性质
2.2.1、氯化氢
a） 氯化氢是一种无色有刺激性臭味、易溶于水的气体，在标准状态下重度为1.639㎏/m3;在0.1MPa压力下溶点为-144℃，沸点-85℃；
b） 氯化氢气体对动、植物有害，对人体也有害，它能刺激并破坏粘膜及呼吸系统，如眼、鼻、咽喉、气管等。
C） 氯化氢在水中的溶解度很大，在潮湿的空气中能形成酸雾。在压力为0.1MPa，温度为0℃时，1体积水能溶解507体积氯化氢；在18℃时能溶解402体积氯化氢；
d) 氯化氢溶于水，放出大量的热。
2.2.2、无色盐酸
a) 采用石墨设备及工艺管道生产出来的氯化氢水溶液是无色透明的，故称为无色盐酸。而一般工艺盐酸中常含有铁、氯及有机杂质，故多显淡黄色；
b） 盐酸对人体皮肤有灼伤性；
c) 盐酸的沸点随浓度而变化，成品盐酸（31%）在0.1MPa下，沸点为83.1℃，比重为1.157（15℃），随温度升高比重减少，随浓度增加比重增大；
d) 盐酸与水组成恒沸混合物，当压力为0.1MPa时，恒沸点为110℃，混合物含氯化氢20.24%（重量）；
c) 盐酸在加热时，分解逸出氯化氢气体，氯化氢气体与空气中的水分结合成盐酸，浓盐酸在空气中发白烟，故称为发烟验算。
2.3 氯化氢及无色盐酸的化学性质
2.3.1 氯化氢
a) 干燥的氯化氢气体几乎不与金属起作用，而潮湿的氯化氢气体对金属有严重的腐蚀作用；
b) 氯化氢与有机化合物的烯、炔类在触煤的存在下起加成反应；

CH≡CH+HCl CH2=CHCl
CH2=CH2+HCl CH3-CH2Cl

c) 氯化氢与氨气反应生成氯化铵
NH3+HCl NH4Cl
2.3.2 盐酸的化学性质
a） 盐酸与大多数金属作用生成盐类（贵金属如金铂除外）。
如：Zn+2HCl=ZnCl2+H2
三分盐酸与一份硝酸的混合物称为“王水”,能溶解金与铂。
b) 盐酸与金属氧化物作用生成氯化物和水。
如: Fe2O3+6HCl=ZnCl3+3H2O
c) 盐酸和许多盐类如二氧化锰、过氧化铝等能与盐酸作用，生成游离状态的氧。
如：2MnO2+8HCl=MnCl4+2H2O+MnCl2+Cl2
d） 盐酸和许多盐类如磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐等相互作用能取代所含之酸而使其游离。
如：Ca3(PO4)2+6HCl=2H3PO4+3CaCl3
e) 盐酸与碱起中和作用。
如：NaOH+HCl=NaCl+H2O
d) 盐酸对一般金属均能有强烈腐蚀性，所以在氯化氢生产中一般都选用陶瓷、玻璃、石英、橡胶、硬聚氯乙烯、不透性石墨及法奥力特等耐酸材料制造管道设备或衬里，而不使用金属材料。盐酸对植物纤维和动物纤维斗有强烈的腐蚀性，所以我们穿的布衣物要注意防盐酸腐蚀。

3、 产品质量标准
3.1、盐酸
按GB-320-64国家标准，应符合如下要求：
外观：无色或淡黄色透明液体。
指标名称
指标
备注
浓度
≥31%

含铁
≤0。02%
铁设备生产
含硫酸根
≤0.007%

含砷
≤0.00002%

3.1、氯化氢气体
厂规定
指标名称
指标
备注
纯度
≥90%

含游离氯
＜0.05%

4、包装贮运
盐酸可用衬里防腐的火车槽车、玻璃钢汽车或陶制酸坛包装运输。坛盖必须用封料封严，以免盐酸气外逸或被雨水渗入导致浓度变化。

5、盐酸用途
盐酸是一种重要的工业原料。广泛用于制药、染料、有机和无机化合物制照，许多工业产品和中间产品的处理和精制；冶金工业用于湿法冶金；钢铁、电镀工业大量用于金属的清洗、除锈；轻工业方面用于染色、鞣革；食品工业用于味精的主要原料。

6、原材料规格

序号
名称
检查项目
备注
1
氯气
纯度≥85%
氯含氢＜3.5%
厂指定
2
氢气
纯度≥98%

7、生产基本原理和化学反应过程
7.1、氯化氢合成原理
氯气和氢气在合成炉中燃烧，合称为氯化氢气体，经冷却，清水吸收而得无色盐酸。反应如下：
Cl2+H2=2HCl+Q
这个反应是在高温下进行的，氯与氢的反应速度是很慢的。当有光线照射或热的作用时则氯与氢的反应速度则是非常激烈的，这一反应属于链式反应。其反应机理是：
氯化氢在受光线的作用以后，氯分子吸收光量子而被离解成为两个活化的氯原子。这两个活化的氯原子(Cl.)再与氢分子作用生成一个氯化氢分子和一个活性氢原子（H.）,这个活化的氢原子又与一个氯分子作用，生成一个氯化氢分子和一个活性的氯原子。反应如此继续下去则成一个链锁性的反应。
反应是：
Cl2+ (光子)=2Cl
Cl.+H2=HCl+H.
H.+Cl2=HCl+Cl.
生产操作中氯气和氢气的反应并不是爆炸性的，而是使氢气通过合成炉的灯头在氯气中平静的燃烧。在燃烧前氯气与氢气没有混合，两种气体只是在灯头上方的燃烧区域内混合，所以不发生爆炸性反应。
氯与氢的反应是放热反应，反应放出的热量会使反应温度升高，由于受合成炉材料的限制，反应温度不能太高，必须给与合成炉适当的冷却。生产时是使氢气通过燃烧灯头在氯气中平静燃烧。为了充分利用较贵重的氯气，使氯化氢中不含游离氯，生产操作中往往使氢气过量，氢气过量值一般在10%～15%，不应超过15%以免尾气形成爆炸混合物。
7.2、吸收
氯化氢是易溶于水的气体，可直接用水吸收氯化氢气生产盐酸。当用水吸收氯化氢气时，放出大量热，会使盐酸温度升高，不利于氯化氢气体的吸收。为此，必须及时把热量移走，可采用绝热吸收或降膜吸收等方法。
绝热吸收法：是在填料塔内，氯化氢与水进行对流吸收。

8 生产工序和生产流程叙述
8.1 生产流程叙述
H2从氯氢处理工段送来，经冷却器冷却后，经气液分离器、阻火器、送至合成炉底部灯头处，与从液氯工段Cl2分配台送来的废Cl2混合在炉内燃烧，生成的氯化氢气体，经石墨冷却器冷却后，进入一段降膜吸收器吸收，生成的盐酸送盐酸计量槽，未吸收的氯化氢气体经二段降膜吸收器吸收，尾气经水流泵进行尾气处理，氯化氢水送往集中槽。二段吸收的低浓度盐酸返回一段继续吸收，合格盐酸经计量后送入盐酸贮槽。

9、工艺控制指标：
9．1、点炉条件：
点炉条件见表2
表2
序号
工艺指标
控制范围
1
点炉抽空
-20~-30mmHg
2
炉内负压
-266~4kPa
3
氯气纯度
≥85%
4
氢气纯度
≥98%
5
氯气含氢
≤1 .21%
此5项指标在点炉前20分钟内分析。
9.2、操作指标：
操作指标见表3
表3
序号
工艺指标
控制范围
次数
备注
1
氯气纯度
≥95%
4

2
废氯纯度
≥75%
4

3
氯含水
≤0.05%

4
氯含氢
≤3.5%
4

5
总管氢气压力
0.03~0.08MPa
经常

6
总管氯气压力
0.12~0.2MPa
经常

7
合成炉出口温度
350~550℃
经常
指HCl气
8
石墨冷却器进口温度
＜120℃
经常
指HCl气
9
石墨冷却器出口温度
＜40℃
经常
指HCl气
10
HCl纯度
≥92%（正常时）
8

11
HCl游离Cl2含量
＜0.05%
8

12
H2过量
10%~15%
经常

13
炉压（送气）
0.03~0.06Mpa（250~500 mmHg）
经常

14
炉压（吸收）
0.01~0.03Mpa（60~200 mmHg）
经常

15
合成炉火焰
青白色
经常

16
水流泵尾水含酸
＜1g/L
2

17
室内HCL含量
＜0.015mg/L

18
盐酸指标
含HCl 31~31.5%，Fe＜0.01% ，As＜0.00002% SO4-2＜0.007%

19
盐酸温度
30℃~40℃
经常

10、设备一览表
主要设备一览表见表1
表1
序号
设备名称及规格
单位
数量
材料
备注
1
氢气冷却器
台
1
钢

2
氢气水分离器Ф1000×1600
台
1
钢

3
总管阻火器Φ650×650
台
1
钢

4
氢气放空阻火器Φ400×400
台
1
钢

5
氢气支管阻火器Φ630×630
台
3
钢

6
合成炉Φ1400
台
3
钢

7
石墨冷却器30m2
台
3
混合

8
石墨吸收塔Φ600×1020
台
3
混合

9
盐酸计量槽Φ1400×4000
台
2
玻璃钢

10
一段降膜式吸收塔15m2
台
2
混合

11
二段降膜式吸收塔10m2
台
2
混合

12
陶瓷酸泵
台
2
混合

13
集水槽
台
2
硬PVC

14
循环水泵
台
2
混合

15
凉水塔GBNL3-400型
台
1
玻璃钢

11、原材料及动力消耗定额

序号
原材料及动力名称
单位
规格
按比31%盐酸产品计算
设计定额
备注
工业品
折100%
1
氯气
t

>75%
350

2
氢气
t

≥98%
10

3
水
t

20

4
电
Kw.h

2

12、副产品及排出物一览表
序号
名称
排出地点
所含成分
按比31%产品计
排放何处
1
废水
尾气水流泵
HCl 0.1%
10
下水道
2
废气
尾气水流泵
HCl.H2

排空

13、安全生产原则
13.1、盐酸对人体皮肤有腐蚀作用，接触时间过长会引起严重溃烂。其蒸汽对人体的眼、鼻、气管等有强烈的刺激性，故在生产操作时，必须穿戴好防护用品。接触到盐酸后，应马上用大量的水冲洗。
11.2、氢气极易燃烧，当其与空气、氯气等混合会形成爆炸性气体。其爆炸极限范围为：空气中含氢4.1∽74.2%,氯气中含氢5∽87.5%。故生产操作中必须注意氯含氢不得超过3.5%，尾气含氢应在50%以下，含氢在5%以下。