氯化氢

第一节：氯化氢合成工艺技术1 生产能力1.1 设计能力1.1.1 十万吨系统设计能力：6.7万吨HCl/年1.1.2 五万吨系统设计能力：4.7万吨HCl/年1.2 实际生产能力1.2.1十万吨系统有三台石墨合成炉及其配套设备，满负荷运行日产氯化氢气体198.67吨，单台炉产能66.22吨/日。

1.2.2 五万吨系统共有5台钢制合成炉及其配套设备，正常生产时运行4台合成炉，运行负荷日产氯化氢气体156吨，单台炉产能39吨/日。

12.3 五万吨系统通过改造，新增两台二合一副产蒸汽石墨合成炉及其配套设备，日常开一备一，满负荷运行日产氯化氢气体150吨，单台炉产能150吨/天。

系统在满负荷运行状态下，可副产压力在0.8-1.0 MPa饱和蒸汽4.375吨/h，装置年开工率按8000h计，年产蒸汽3.5万吨。

1.2.4因原料气含有一定量的水份，故生产系统在正常运行时产生一定量的冷凝酸（盐酸），其产量约为：十万吨系统5吨/日，氯化氢气体损耗量约为日产总量的0.78%；五万吨系统 3.5吨/日，氯化氢气体损耗量约为日产总量的0.52%。

1.2.5 如后工序生产出现异常，本装置生产的氯化氢气体将部分或全部倒入吸收系统制取盐酸，五万吨系统满负荷运行每小时生产氯化氢气体约3800m3 /h，用水吸收制取浓度31%盐酸可生产20.08T/h；十万吨系统满负荷运行每小时生产氯化氢气体约5500 m3 /h，用水吸收制取浓度31%盐酸可生产28.02 T/h。

1.2.6根据实际生产情况，五万吨合成系统仍有一定的生产余量，但吸收装置受设备自身因素影响已满负荷运行，如全部降量制取盐酸，前系统必须降电流；十万吨系统合成系统已趋于满负荷，无法对现有装置进行提量，如全部降量制取盐酸，三套吸收装置无法全部吸收，前系统必须降电流，将氯化氢产量降至3200 m3 /h。

2 产品及副产品2.1 本装置的产品：氯化氢气体，副产品：盐酸（合成酸、高纯酸）、蒸汽产品名称：氯化氢气体；分子式：HCL ；分子量36.5682.2 氯化氢的性质2.2.1 物理性质2.2.1.1 氯化氢是一种有毒、有害、有强烈刺激性气味的气体。

气态氯化氢在标准状况下密度为1.63kg/m3，恒沸点：108.65℃，这是氯化氢水溶液（盐酸）所具有的特性，浓盐酸在加热蒸馏时，其馏出物是含有少量水分的氯化氢气体，在0.1MPa情况下，到此温度后一直持续到浓度降低到20.24%，温度上升至108.65℃为止，到此温度后不再上升，因此称之为恒沸点。

而稀盐酸在加热蒸馏时，其馏出物是含有少量氯化氢的水份，在0.1MPa情况下，这种蒸馏也持续到酸浓度增加到20.24%，温度为108.65℃时为止，因此决不可能借助于加热煮沸来完全除去溶液中的氯化氢。

2.2.2.2 气态氯化氢极易溶于水，在20℃，0.1MPa情况下，1体积水能溶解442体积的氯化氢气体，在标准状态（0℃，760mmHg）下，1升水可吸收525.2升的氯化氢气体，但氯化氢在水中的溶解度受温度影响很大，一般地，气态氯化氢在水中的溶解度是随温度升高而逐渐下降的。

用水吸收氯化氢气体是一个大量放热的过程，1克分子氯化氢溶解于水时产生5.375千卡的热量。

2.2.2.3 干燥的氯化氢气体是无色的，日常管线泄漏出现白色烟雾是因为氯化氢吸收空气中的水份所致，所以曾用它作为烟雾剂使用。

2.2.1.2 主要物理常数分子量：36.568密度：1.639Kg/m3（0℃）熔点：-111℃沸点：-83.1℃临界温度：51.28℃临界压力：81.6个大气压如果把氯化氢气体加压到60个大气压用冷水冷却即可得到液态氯化氢。

2.2.2 化学性质2.2.2.1 氯化氢气体在干燥状态下几乎不与金属发生反应，在含水或溶于水中时其腐蚀性极强，可与大多数金属化合生成该金属的氯化物，例如： Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑所以，如用铁制设备与管道输送潮湿的氯化氢气体，管道和阀门极易被生成的氯化亚铁结晶堵塞，而设备和管道则易被腐蚀损坏，因此，在氯化氢的生产过程中，一般都采用陶瓷、搪玻璃、石英、橡胶、硬聚氯乙烯、不透性石墨及耐酸材料制造管道设备或衬里。

2.2.2.2 氯化氢可以被碱性溶液所吸收，其发生中和反应生成盐类，如：HCl+NaOH＝NaCl+H2O利用这个性质，采用石灰乳处理氯化氢的酸性下水，可以除去其酸性，防止下水道被腐蚀。

碳酸钙也有类似作用：2HCl+CaCO3＝CaCl2+CO2↑+H2O2.2.2.3 氯化氢气体可与乙炔等不饱和烃起反应生成加成产物，如：HCl+C2H2＝C2H3Cl2.3 氯化氢气体的质量标准为提高氯化氢气体的利用率，降低生产成本，提高安全系数，在生产过程中对氯化氢气体的质量具有一定的要求和标准，主要以控制其含水和纯度为主，以氯化氢和乙炔反应生产氯乙烯单体为例，氯化氢合成过程中，因原料气含水，生成的氯化氢气体会吸收水分，经冷凝形成盐酸，如冷凝酸脱除不干净，一方面在管道、设备中集聚造成系统阻力升高，不利于安全生产，另一方面，大量冷凝酸带入氯乙烯合成系统，会使转化系统触媒结块，腐蚀转化设备（转化器），降低系统运行周期和设备使用寿命；而纯度的控制则非常重要，在合成系统，如氯化氢气体纯度控制过低，系统会含有大量的氢气，在合成过程中或吸收制酸过程中极易发生混合气体爆炸，同时氢气较贵，影响生产成本。

如纯度过高，氯气过量，游离态的氯气在高温条件下会腐蚀钢制设备及管道，缩短设备使用寿命，如吸收制酸，游离氯会排入大气，增加环保控制难度，若制取高纯盐酸，还会影响盐酸指标。

在转化工序，如氯化氢纯度控制过低，过量的氢气易与乙炔、氯乙烯等形成爆炸性混合物发生安全事故，同时氯化氢纯度过低，影响转化合成收率，使乙炔的消耗增加；如合成氯化氢气体纯度过高，会含有过量的氯气，在合成过程中，氯气与乙炔反应生成氯乙炔而着火爆炸，威胁转化工序的安全生产，故生产过程中必须确保送出的氯化氢气体质量达到以下标准：凝酸脱除干净氯化氢纯度控制在93%~96%，不含游离氯2.4 氯化氢的用途氯化氢溶于水即成盐酸，其用途较为广泛，是化学工业最基础原料三酸两碱之一，由于其性质使其成为最常用的化工原料之一。

其普遍用于制造各种化工产品、化学药品、药物、味精、造纸、印染、食品添加剂等，利用其化学性质可用于清洗、电镀等，近年来氯化氢多用于制造聚氯乙烯、氯丁橡胶等有机化学产品，所以，氯化氢在国民经济中占有很重要的地位。

综观其各种用途，一般可以分为两大类：2.4.1无机物的制备在无机类氯产品中氯化氢占了很大的比例，其用途常常是以其水溶液盐酸所承担的。

2.4.1.1盐酸可用于冶金工业中金属清洗；电力工业中锅炉除垢；采矿工业中矿产品精加工；石油工业中油井酸化；电子工业中集成块及印刷线路板去杂质；食品工业中调味品生产；纺织工业中织物漂白分解促进剂；印染工业中偶氮染料之胺化等。

2.4.1.2可制备氯磺酸，供有机合成中用作缩合剂、磺化剂和氯磺化剂。

广泛用于洗涤剂、染料、药物合成、糖精及磺胺制剂制备中，在国防上用做烟雾剂。

2.4.1.3另外还可用于电子工业制备三氯氢硅，以及一般无机金属氯化物的制备等。

2.4.2有机氯化物的制备2.4.2.1烯烃、炔烃的加成氯化氢和烯烃或炔烃十分容易在液相或在各种催化剂作用下于气相中完成加成。

如聚氯乙烯原料中间体氯乙烯单体的制备，氧氯化法与乙炔法均采用了这种加成反应。

乙炔法系用气态氯化氢和乙炔在氯化汞催化剂作用下，加成反应制得氯乙烯。

2.4.2.2烃类的氧氯化反应烃类的氧氯化反应是氯化氢与烃类在氧的作用下反应生成氯烃和水蒸汽。

在工业生产中除了乙烯经氧氯化反应生产二氯乙烷外，还可以应用于生产其他氯烃产品，如氯化苯、三氯乙烯，四氯乙烯和四氯化碳等。

2.4.2.3烷基氯化物制备各种烷基氯化物可用氯化氢与对应的醇类有机物反应制得。

总之，氯化氢及其水溶液盐酸在无机或有机工业方面的应用极其广泛。

3 原材料名称及技术标准3.1 氯气氯气是一种具有强烈刺激臭味的剧毒气体，常温常压下显黄绿色，微溶于水，分子式Cl2，结构式Cl－Cl，分子量为70.91，凝固点－100.98℃（172.17K），沸点－34.05℃（0.1MPa），标准状况下密度为3.209kg/m3。

氯气是一种性质较为活泼的气体，除氧、氮、惰性气体、溴、碘、碳等外，能与一切单质及多种含氢化合物反应，故常用作强氧化剂和氯化剂。

氯气微溶于水，在9.6℃时溶解度约1%，其中一部分氯与水反应生成盐酸和次氯酸，在低于9.6℃时便形成黄色的水合物（Cl2·8H2O）结晶。

其密度比空气重，对人体有刺激粘膜的毒害作用，操作环境氯气的最高允许浓度为<3mmg/立方米，如吸入过量氯气将会导致死亡。

化学反应式如下：2Fe+3Cl2＝2FeCl3H2+Cl2＝2HCl氯气的技术标准：纯度:原始开车时≥65%正常生产时≥97%氯气含水:≤0.03%氯内含氢:＜0.4%3.2 氢气氢气是一种无色、无味、比空气轻的气体，其在标准状态下的密度为0.0899g/L，很难溶于液体和被液化，其分子式H2，结构式H—H，分子量2.016。

氢气是一种单质，可以与C 、O、N等化合形成氢化合物、水、氨等。

氢气是所有气体中最轻的，易残留于设备、管道的最高处，作业前应加强置换，注意防爆。

氢气的性质比较活泼，能与多种有机物发生加氢反应，氢气在空气中或氯气中都可以燃烧，其反应式如下：2H2+O2＝2H2OH2+Cl2＝2HCl氢气在氧气中的爆炸范围为5~95%，在空气中的爆炸范围为5~73.5%，在生产及检修中应特别注意防止爆炸事故的发生。

氢气的技术标准：纯度: ≥98%氢内含氧:＜0.3%氢气含水:≤0.03%4 生产原理和技术路线氯化氢是发现比较早的氯化物之一，所以生产方法比较多。

目前工业生产上多采用有机氯化物副产与直接合成法。

在有机化工产品发达的国家，有机物氯化过程中所得的副产氯化氢较多；但直接合成法所用的原料易得，价格低廉，操作技术容易掌握，生产的氯化氢纯度很高，杂质少，所以在聚氯乙烯生产中多采用此法。

4.1 氯化氢的合成氯气与氢气在无光照射或光线较弱、低温、常压下，其反应速度进行的很慢，只有在加热氯氢混合气体，或在明亮的光线照射下及触媒的影响下，或在直接点燃的情况下，才可以迅速的进行化合，反应过于激烈甚至会发生爆炸。

其反应为链锁反应，反应式如下：H2+Cl2＝2HCl+44千卡/克分子4.1.1 链的生成：在合成氯化氢的生产过程中，氯与氢在受光线的作用下，首先氯分子吸收光量子而被解离成为两个活化的氯原子。

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，生成一个一个氯化氢分子和一个氯原子，这个氯原子又与氢分子作用……，如此反复继续下去，则构成一个链锁性的反应，即：（此式中△符号表示一个光量子）Cl2→2C l-Cl-+H2→HC l+H+H++Cl2→HC l+Cl-Cl-+H2→HC l+H+……如此下去，则光线的一个光量子可使大量的氯、氢分子进行迅速化合。