采用石墨降膜吸收器吸收氯化氢量的工艺计算及设备选型

1、采用石墨降膜吸收器吸收hc量的工艺计算及设备选型摘要：氯化氢气体的吸收为盐酸合成重要的单元操作，本文介绍了采用石墨降膜吸收器吸收hcl的工艺计算方法及设备选型中应注意的问题。关词：石墨降膜吸收器 吸收hci 工艺计算 设备选型氯化氢气体的吸收为盐酸合成最重要的单元操作之一。氯碱厂对氯化氢气体的吸收一般都采用石墨降膜吸收器，其工艺特点：水和氯化氢气体顺流从上而下，水吸收效果较好。吸收塔的材质是石墨，其防腐效果与传热效果均较好，其结构大体上分为两种，一种是列管式，一种是圆块孔式。冷却水走管间。以便带走氯化氢的溶解热，并有强化吸收效果的作用。下面谈一谈石墨降膜吸收器计算及选型的问题。1、计算依据(1

2、)年产1.5万吨盐酸，则每小时吸收氯化氢646kg。(2)设氯化氢气体先经过石墨换热器，温度降低到40。再经过浓酸吸收器，在浓酸吸收器中吸收氯化氢气体中的6o，生成3l的浓盐酸。最后经过稀酸吸收器，在稀酸吸收器中吸收氯化氢气体中的4o，生成22的稀盐酸。(3)查阅资料得知氯化氢气体在35的温度下溶解于水生成2o-25的稀盐酸，其溶解热为67.55kjmol。在35的温度下，氯化氨气体溶于稀盐酸，生成3o-32的浓盐酸，其溶解热为62.7kjmol。(4)氯化氢气体的恒压热容cp为0.80kjkg 。2、工艺计算2.1 石墨换热器换热面积计算氯化氢气体先经过石墨换热器，气体温度从95降低到4o。

3、q=cpm(t1-t2)=0.80kjkg646kgh(95-40)=28217.90kjh式中q为每小时放出的热量；cp为氯化氢气体的恒压热容；m为氯化氢气体的质量流量；(t1-t2 )为氯化氢气体换热前后的温度差。平均换热温度差tm的计算：循环水2545氯化氢气体4o95tl=l5 t2=50tm=(50-15)in(5ol5)=29.o7查氯碱工业理化常数手册取k=125.4kjm2hs=qkatm=282l7.9(125.429.o7)=7.74m2在此取换热面积为11m2式中s为所需要的换热面积；q为每小时放出的热量；k为石墨换热器的总传热系数；tm为平均换热温度差2.2 浓酸石墨降

4、膜吸收器换热面积计算氯化氢气体温度从4o降低到35放出的热量q=cpm(t1-t2)=0.80kjkg646kgh(40-35)=2565.3kjhq溶解=62.7kjmol646kgh0.60.0365kgmol=665822.6kjhq总=2565.3+665822.6=668387.85kjh式中q为每小时放出的热量；cp为氯化氢气体的恒压热容；m为氯化氢气体的质量流量；(t1-t2)为氯化氢气体通过石墨降膜吸收器前后的温度差。q溶解为溶解热；q总为放出的总热量。平均温度差tm的计算循环水2530氯化氢气体354ot1=l0 t2=l0 tm=l0查氯碱工业理化常数手册取k=2090kj

5、m2hs=qkatm=668387.85(209010)=32m2在此选取s=40m2式中s为所需要的换热面积；q为每小时放出的热量；k为石墨降膜吸收器的总传热系数；tm为平均温度差。2.3 稀酸石墨降膜吸收器换热面积计算q溶解=67.55kjmol646kgh0.40.0365kgmol=478208.7kjh式中q溶解为溶解热。换热温度差t的计算：循环水2530氯化氢气体3535tl=l0 t2=5tm=(10-5)in(105)=7.2查氯碱工业理化常数手册取k=2090kjm2hs=qktm=478208.7(20907.2)=31.7lm2在此选取s=40m2式中s为所需要的换热面积

6、；q为每小时放出的热量；k为石墨降膜吸收器的总传热系数：tm为平均温度差。3、选型中的有关问题分析目前在我国合成盐酸生产厂家普遍采用的吸收器是石墨降膜吸收器，它分为两种，一种是列管式，一种是圆块孔式。列管式壳体为碳钢，列管和上下管板均为不透性石墨制成，上下封头为钢衬胶。在上管板上还粘有吸收液分配头，这是上面开有斜槽的石墨短管。这种分配头安装的好坏及吸收器总体安装的垂直度，对于吸收液在管内成膜是否均匀，吸收效率的高低是伞关重要的。只有分配头安装得一样高，一样正，才能使各石墨管内有均匀的液膜，才能避免有的管内液多，有的管内液少的现象。圆块孔式吸收器，其外先亦为碳钢，内件为高约300mm的圆柱形石墨

7、块。在石墨块上沿轴向钻有中18mm的竖孑l，沿径向钻行中8mm的横向孔。每个石墨块的上端面刻有同心圆的沟槽和径向槽。几个石墨块叠放在一起，中间用o型橡胶圈密封，这样轴向孔上下贯通，而每个端面上的沟槽可以增加喘流效果，改善吸收液的分配。列管式和圆块孔式各有优缺点。列管式吸收器的优点是：(1)结构简单，制造方便：(2)石墨材料利刚率高，单位换热面积的造价低于块孔式；(3)流体阻力小，维护检修、清洗方便。它的缺点是：(1)其压型石墨管在运输和安装过程中极易损坏，此时只好把损坏了的管子堵死，随着漏管的增多，传质、换热面积会越来越小：(2)允许使用的温度较低，由于石墨管、管板和胶粘剂的膨胀系数不一样，由

8、于温度、压力的变化，粘接缝很容易损坏，造成泄漏。圆块孔式吸收器的优点是：(1)结构坚固，不易破损；(2)适应性强，可用于加热、冷却、冷凝、再沸、吸收等许多化工过程；(3)元件的互换性好，采用积木式可拆卸组合结构，只需要相同的标准元件即可组装成不同换热而积的设备，某一块坏了，可以更换一块好的而不象列管式堵塞坏管而减少换热面积；(4)不需要用胶粘剂粘接，从而避免了因粘接缝而带来的麻烦，使用寿命长：(5)传热系数高于列管式。其缺点是：(1)流体阻力较大；(2)孑l道小、易堵塞。随着技术的发展，又有新材质的换热吸收器问世。如北京化工大学发明的石墨改性聚丙烯吸收器，其列管为石墨改性聚丙烯，这大大改善丁石墨列管易破损的弊病，其壳体为聚丙烯，更增强了耐腐蚀性和美观。现在还有一种由聚四氟乙烯管制作的吸收器亦可用在盐酸吸收上。只不过这种材料的导热系数较石墨低，在选用上只需将换热面积选大一些就可以了。以上两种吸收器的造价与石墨吸收器相差不大。是很有前途的盐酸吸收器。另外一种吸收器是填料塔式吸收器。它被广泛用来作为盐酸尾气吸收用。它的特点是操作弹性大传质面积大。更适合于低浓度氯化氢的吸收。在填料塔中的填料有许多种如：陶瓷拉西环、石墨拉西环增强聚丙烯鲍尔环和陶瓷波纹填料等。填料塔的塔体一