30kta氯化氢氧化制氯气生产工艺初步设计化学工程与工艺

1、30kt/a氯化氢氧化制氯气生产工艺初步设计摘 要 氯气是一种重要的化工原料应用极其广泛。应用于化学、冶金、造纸、纺织、制药、石油工业、饮用水消毒和环境保护工业。我国的氯产品有200多种，主要有70多个。但是，使用氯的过程会产生副产物HCl。目前，运行的企业多采用水吸收法，将副产HCl制成盐回收或低价出售。盐酸的价格便宜、腐蚀性较强、储存难、不易长时间运输。当盐酸滞销时只能采取中和排放的方法，这样既会造成氯资源的浪费，也带来了环境问题。人们逐渐意识到要进行HCl气体的回收利用，将氯元素循环使用。由氯化氢制备氯气的方法主要有：电解法、直接氧化法、和催化剂法。其中，电解法投资大、能耗高，直接氧化法

2、存在废液处理难、HCl转化不完全等问题，因此，电解法和直接氧化法不能获得高的经济价值。催化氧化法最早的工艺是由Deacon在1868年发明，此方法在工业中已有较为广泛的使用,本设计采用Deacon法根据Deacon工艺流程，选用适宜的操作单元模块和热力学方法，建立过程模型进行稳态模拟计算。采用Aspen流程模拟软件对流程进行了模拟，对工艺参数进行了优化，得到了适宜的操作条件。对流程中所涉及的设备进行选型，并进一步绘制了物料流程图、带控制点的工艺流程图以及主要设备的工艺条件图。 关键词：氯气；氯化氢氧化；Deacon工艺ABSTRACTChlorine is an important chemi

3、cal raw material which has been widely used. It is used in chemical, metallurgy, papermaking, textile, pharmaceutical, petroleum industry, disinfection of drinking water and environmental protection industry. Chlorine products have more than 200 in China, there are more than 70 main products. Howeve

4、r, the use of chlorine will produce a byproduct of HCl. Enterprises uses the water absorption method to absorb chlorine, the by-product HCl will be recoverd or sell. Hydrochloric acid is cheap, strong corrosive, hard storage, easy transport for a long time. When hydrochloric acid unsalable ,we can o

5、nly take method to neutralize them and emission them. However, chlorine will cause the waste of resources, but also brings environmental problems. The awareness which is carrying out the recycling of HCl gas, and recycle the chlorine element is growing.Method of preparation of chlorine from hydrogen

6、 chloride are: electrolysis, direct oxidation and catalyst. The electrolysis of high investment, high energy consumption, direct oxidation of existing wastewater treatment difficult, HCl transformation is not completely, therefore, the electrolysis and direct oxidation method cant obtain high econom

7、ic value. The process as early as the catalytic oxidation method was invented by Deacon in 1868, the use of this method has been widely in industrial field.According to the process, we select appropriate operation modules and thermodynamic methods and establish process model to calculate the steady-

8、state simulation. Using the Aspen to simulate the process,then process parameters were optimized to obtain the optimal operation condition. The selection of the process involved in the equipment, and further draw the material flow chart process conditions, process flow chart with control points and

9、main equipment.KEY WORDS：Chlorine; hydrogen chloride oxidation; Deacon process目 录第一章 概述11.1 工艺设计概述11.1.1 设计要求11.1.2 设计内容11.2 产品概述11.2.1 氯气的物理性质11.2.2 氯气的化学性21.3 原料概述21.3.1 氧气的物理性质21.3.2 氧气的化学性质31.4 原料概述31.4.1氯化氢的物理性质31.4.2氯化氢的化学性质41.5 氯化氢氧化制氯气的生产工艺发展史41.5.1 不同反应工艺方法的比较41.5.2工艺方法的选择5第二章 工艺原理及流程说明62.1

10、 生产工艺原理及特点62.1.1 工艺原理62.1.2 工艺特点72.2 工艺流程说明72.2.1 反应过程72.2.2分离过程72.2.3催化剂回收82.2.4事故停车控制82.3 主要设备及工艺参数92.3.1 合成工序92.3.2 分离工序9第三章 物料衡算123.1 物料衡算的基本原理123.2 料衡算的基本任务123.3 系统物料衡算123.3.1 系统总物料衡算123.3.2 塔器类物料衡算133.3.3 罐槽类物料衡算19第四章 能量衡算224.1 能量衡算的基本原理224.2 能量衡算的基本任务224.3 系统能量衡算224.3.1 系统总能量衡算224.3.2 塔器类能量衡算

11、234.3.3 罐槽类能量衡算24第五章 设备选型265.1 反应器选型265.1.1 概述265.1.2 反应器的选型265.1.3 反应器尺寸、材质的确定265.2 塔设备选型275.2.1 设计标准与依据27 5.2.2 概述27 5.2.3 塔型比较275.2.4 选型基本原则29 5.2.5 填料塔设备设计305.3 储罐设备选型及设计355.3.1 设计标准与依据35 5.3.2 储罐选型及设计355.4 泵的选型375.4.1 概述375.4.2 泵选型基本原则395.4.3 泵选型条件405.4.4 泵选型示例405.5 换热器选型与设计425.5.1 选型依据与标准42 5.

12、5.2 概述42 5.5.3 选型基本原则42 5.5.4 换热器选型说明43 5.5.5 换热器选型详细示例48第六章 环境保护536.1 环境保护规范536.2 三废来源536.2.1 废水536.2.2 固体废物536.2.3 噪声546.2.4 废气546.3 三废治理措施546.3.1 废水治理546.3.2 固体废物处理546.3.3 噪声治理54第七章 小结55参考文献56致谢57附录581.物料流程图(PFD)582.物料仪表流程图(PID)583.主要设备工艺条件图5860第一章 概述第一章 概述1.1 工艺设计概述1.1.1 设计要求本文设计年产3万吨氯化氢氧化制氯气的生产

13、装置，每年按8000小时计。生产原料为质量分数为90%氯化氢，99.5%氧气，产品为质量分数99%的氯气。1.1.2 设计内容设计氯化氢氧化制氯气生产流程，运用流程模拟软件对整个工艺流程进行模拟计算，包括物料衡算，能量衡算；相关设备（塔设备、泵、换热器、储罐）的选型；以及物料流程图（PFD）、带控制点流程图（PID）、设备条件图的绘制。1.2 产品概述有机氯产品是重要的医药、农药和其他精细化工产品的中间体，某些氯产品本身也是重要的工程材料。据统计，在化工行业1/4左右的人员从事与氯相关的生产和技术工作，而几乎所有的有机氯源均来自氯气和液氯。我国氯气的年均消耗量达到580万吨/年，其中用于制造工

14、程材料领域的占37%，用于有机化工和无机化工产品生产的分别占25%和17%，其他的用于水处理、纸浆等行业。特别重要的耗氯工程塑料当属PVC，目前国内的总产量达到355万吨/年，还远远不能够满足每年超过600万吨每年的消耗量；1.2.1 氯气的物理性质表1-1 氯气的物理性质Table 1-1 physical properties of chlorine物性参数外观与性状无色透明油状液体熔点()-101.1沸点()-34密度（kg/m3）3.21闪点()不可燃气体闪点无意义水溶性可溶于水1.2.2 氯气的化学性氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐

15、酸，对上呼吸道黏膜造成损伤：次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。1L空气中最多可允许含氯气0.001mg，超过这个量就会引起人体中毒。氯气支持燃烧，许多物质都可在氯气中燃烧。（除少数物质如碳等）。1.3 原料概述氧在自然界中分布最广，占地壳质量的48.6%，是丰富度最高的元素。在烃类氧化、废水处理、火箭推进剂以及航空、航天和潜水中供动物及人进行呼吸等方面均需要用氧。动物呼吸、燃烧和一切氧化过

16、程（包括有机物）都消耗氧气。但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。在金属的切割和焊接中。是用纯度93.5%99.2%的氧气与可燃气（如乙炔）混合，产生极高温度的火焰，从而使金属熔融。冶金过程离不开氧气。为了强化硝酸和硫酸的生产过程也需要氧。不用空气而用氧与水蒸气的混合物吹人煤气气化炉中，能得到高热值的煤气。医疗用气极为重要。1.3.1 氧气的物理性质表1-2氧气物理性质Table 1-2 physical properties of oxygen物性参数外观与性状无色无味气体熔点()-218.8沸点()-183.1密度（kg/m3）1.331临界温度（）-118.95临界压力（MPa

17、）5.081.3.2 氧气的化学性质氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。氧气具有助燃性，氧化性。1.4 原料概述氯化氢（HCl），一个氯化氢分子是由一个氯原子和一个氢原子构成的，是无色而有刺激性气味的气体。其水溶液俗称盐

18、酸，学名氢氯酸。相对分子质量为36.46。氯化氢极易溶于水，在0时，1体积的水大约能溶解500体积的氯化氢。氯化氢主要用于制染料、香料、药物、各种氯化物及腐蚀抑制剂。1.4.1氯化氢的物理性质表1-3氯化氢物理性质Table 1-3 physical properties of hydrogen chloride物性参数外观与性状无色而有刺激性气味的气体熔点()-114.2沸点()-85密度（kg/m3）1.477临界温度（）-118.95临界压力（MPa）5.08溶解性72g/100mL（20）（标准压强）饱和蒸气压（Pa）4225.6（20）1.4.2氯化氢的化学性质氯化氢，腐蚀性的不燃烧

19、气体，与水不反应但易溶于水，空气中常以盐酸烟雾的形式存在。易溶于乙醇和醚，也能溶于其它多种有机物；易溶于水，在25和1大气压下，1体积水可溶解503体积的氯化氢气体。干燥氯化氢的化学性质很不活泼。碱金属和碱土金属在氯化氢中可燃烧，钠燃烧时发出亮黄色的火焰：氯化氢气体溶于水生成盐酸，当药水瓶打开时常与空气中的小水滴形成盐酸酸雾。工业用盐酸常成微黄色，主要是因为三氯化铁的存在。常用氨水来检验盐酸的存在，氨水会与氯化氢反应生成白色的氯化铵微粒。氯化氢有强烈的偶极，与其它偶极产生氢键。氯化氢的水溶液为盐酸。1.5 氯化氢氧化制氯气的生产工艺发展史早在一百多年前，已有进行氯化氢转化为氯气氯化氢氧化制氯气

20、的生产工艺概述方法的研究。到目前为止，氯化氢制备氯气的方法主要可分为 3 类：电解法、直接氧化法和催化氧化法。电解法是通过电解的方式将氯化氢转化为氯气， 并可分为干法和湿法；直接氧化法是利用MnO2、H2O2、NO2和NOHSO4等无机氧化剂直接氧化氯化氢制备氯的一种方法，典型的有 Weldson 法、Kel-Chlor过程和DEGUSSA 法等；催化氧化法是在催化剂条件下，用氧气将氯化氢氧化为氯和水的方法，具有代表性的有Deacon过程、Shell法和日本住友的技术。1.5.1 不同反应工艺方法的比较表1-4不同工艺方法的比较Table 1-4 comparison of different

21、 process methods工艺方法催化剂优缺点研究阶段电解法湿法 产品纯度高、投资大、能耗高、成本高、对杂质敏感。工业化干法 能耗高、成本高、对杂质敏感。小试直接氧化法WeldsonMnO2副产物量大、转化率低。小试Kel-ChlorNO2-NOHSO4存在副反应、有硫酸废液、设备复杂。小试DEGUSSAH2O2原料消耗大、转化率低。 小试催化氧化法DeaconCuCl2/沸石最早提出的方法，单程转化率低、催化剂寿命短。中试Shell CuCl2/SiO2腐蚀严重、工艺不稳定，建成工业化装置但已停产。工业化UMITOMO（日本住友 ）固定床/Ru催化剂寿命长，数套工业化装置稳定运行，但催

22、化剂昂贵、投资成本高。工业化Benson 流化床/CuCl2单程转化率高，但仪表投资大、操作及控制难。中试TH-FCu（清华大学）流化床/Cu催化剂活性好、单程转化率高，但操作及控制难。中试1.5.2工艺方法的选择从表 1-4 可以看出，采取直接氧化法存在的问题是：反应设备复杂、产物分离困难、能耗较大、废液处理。因此直接氧化法难于实现工业化应用。目前，实现工业化并稳定运行的工艺有拜耳的盐酸电解法和日本住友化学的催化氧化法。虽然，通过持续改进，拜耳公司已经建成氧去极化阴极（ODC）电解盐酸制氯气的工业化生产装置，并稳定运行。但是拜耳公司的电解法存在运行成本高，投资大等缺点。与此同时，电解过程对盐

23、酸原料中的杂质的存在非常敏感，然而副产的氯化氢气体或盐酸中都或多或少含有其他杂质，因此，盐酸电解制氯技术无法得到广泛工业的推广应用。因此，具有氯化氢原料适应性强，能耗低、操作稳定等优点的催化氧化法就成为国内外氯化氢制氯技术发展的热点。催化氧化法是在催化剂存在下， 氯化氢与氧气发生氧化反应生成氯气的方法。 其化学反应方程式为： 公式（1-1） 这是一个可逆的放热反应， 从工业化应用角度来讲，该反应过程具有无副反应、反应压力低能耗低等优点，但存在使用催化剂、反应温度高、受反应平衡制约，物料腐蚀性强等问题。 因此，国内外研究者对该过程进行了广泛而深入的研究， 特别在催化剂研究和反应器开发方面形成了大

24、量的研究成果，以日本住友化学为代表的公司成功实现了该方法的工业化生产。第二章 工艺原理及流程说明第二章 工艺原理及流程说明2.1 生产工艺原理及特点2.1.1 工艺原理 HCl制备氯气反应主要利用Deacon过程，是在固定床反应器中，Cu、Ru、Cr等的氧化物或氧化物催化剂的条件下，在高温350-450氧气直接将氯化氢氧化为氯气： 公式（1-2） 人们习惯将以上反应称为Deacon 反应。对于Deacon反应，以CuCl2作催化剂，一个大家普遍认同的机理为：第一步铜由+2价变为+1价，释放出氯气，同时，氯化亚铜被氧气氧化为二价铜氧化物及氯化物，第二步，CuO，CuCl2（g）与原料HCl反应，

25、生成氯化铜和水，形成完整循环： 公式（1-3） 公式（1-4） 公式（1-5）更为详细的反应机理如下：CuO 的形成： 公式（1-6）HCl的吸收： 公式（1-7） 公式（1-8） 公式（1-9）吸收过程可合并为： 公式（1-10）价态变化： 公式（1-11） 公式（1-12）Deacon过程普遍认同的机制为第1 步，铜由+2价变为+1价，释放出氯气，同时CuCl2被氧气氧化为+2价铜氧化物及氯化物；第2步，CuO、CuCl2与原料氯化氢反应，生成氯化铜和水，形成完整循环。氯化反应即金属氯化物的生成步骤为放热反应，低温下有利于提高氯化氢转化率，而氧化反应即目的产物氯气的生成步骤为吸热反应，高温

26、下有利于提高氯气的产率。通过铜的氧化物和氯化物的循环互变完成氯元素从HCl 形态到单质形态的迁移，催化剂实际起了物质元素的储备迁移作用，这种作用有利于克服HCl氧化平衡的能障，同时控制反应温度，使HCl转化率达到最大值。2.1.2 工艺特点（1）放热反应 HCl催化氧化制氯气反应，是HCl气体在催化剂存在的情况下，利用氧气氧化生成Cl2和H2O并放出热量，该部分反应热大约为396k J/kg HCl。（2）转化率和选择性高 氯化氢氧化制氯气反应氯化氢的转化率在85%以上，平均约1.17kg氯化氢即可转化为1kg氯气，经济效益明显。（3）催化剂再生周期长 氯化氢催化氧化制氯气反应的催化剂选择类分

27、子筛催化剂，在制作过程中通过负载复合金属盐以满足其反应需要的活性中心，由于反应过程中不会生成含炭物质覆盖其活性中心，寿命较长，再生周期约在1年左右。2.2 工艺流程说明2.2.1 反应过程 原料氯化氢经过氯化氢增压泵P-101增压至0.15MPa，然后与来自罐区的氧气混合后进入合成塔R-101在压力0.15MPa左右，温度在360380条件下在催化剂上进行反应大部分转化为氯气。 2.2.2分离过程本工艺合成塔底部流出的工艺气体中，氯气含量约80%，还含有未完全反应的HCl和O2以及生成的水，需进一步分离得到纯度较高的氯气。合成塔塔底流出的温度约为360的气体首先经过导热油换热器E-102用低温

28、导热油冷至150后再经水冷器E-103冷却至40进入气液分离罐V-102进行初步的分离，罐底的浓盐酸去盐酸收集装置，罐顶部的气体至水洗塔T-201进行下一步分离，塔底的稀盐酸一部分循环回水洗塔，另一部分去盐酸处理装置，塔顶的气体经干燥冷却器E-202冷却至15后进入干燥塔T-202进行除水干燥，干燥后的气体经氯气压缩机C-201增压至0.46MPa后进入氯气吸收塔T-203进行氯气吸收，吸收剂为四氯化碳和少量助剂组成的有机溶液。吸收塔塔底含大部分氯气和少量氧气的四氯化碳经脱气增压泵 P-204A/B增压至0.48MPa后进入脱气塔T-204进行氧气脱除，脱气塔塔顶的氧气循环至氯气吸收塔T-20

29、3，塔底的含氯气的四氯化碳经精馏增压泵P-205A/B增压至1.08MPa。后经精馏塔进料预热器E-207预热至120后进入氯气精馏塔T-205进行精馏分离，氯气精馏塔塔顶的液氯产品一部分回流维持精馏塔稳定运行，一部分进入液氯储罐。氯气精馏塔塔底分离后的四氯化碳至四氯化碳一级冷却器E-210冷至40进入开停车罐V-201后经四氯化碳循环泵P-203A/B增压后进入四氯化碳二级冷却器E-204冷却到25循环回氯气吸收塔 T-203进行循环利用。氯气吸收塔 T-203塔顶的含少量四氯化碳的氧气经洗涤塔T-206吸收氧气中携带的四氯化碳，吸收剂为六氯丁二烯和少量的助剂。洗涤塔塔顶的氧气返回至R-10

30、1 循环利用，洗涤塔塔底的含四氯化碳的吸收剂经吸收剂换热器E-211预热后进入回收塔T-207分离出四氯化碳，塔顶分离出的四氯化碳经回收塔塔顶冷凝器E-212冷却后一部分回流维持回收塔操作稳定，另一部分到达开停车罐V-201与补充的四氯化碳和氯气精馏塔T-205塔底的四氯化碳混合后返回至氯气吸收塔T-203循环利用。 2.2.3催化剂回收 催化剂使用一段时间后，床层上部首先因为长时间的反应造成负载物的部分流失而逐渐失活，并缓慢发展到床层下部。反应过程中生成的高温水蒸汽会加速催化剂中活性组分的流失，故催化剂在运行较长的一段时间后需要对其重新负载或更换新催化剂。 2.2.4事故停车控制 工艺流程中

31、出现事故时，处理原则是应迅速通知上下工段，切除与上下工段联系，将事故控制在尽可能小的范围内，而不要影响到所有工段。流程中可能出现的生产事故有：反应器飞温、设备泄露、再沸器故障、电力中断等。（1）反应器飞温 当反应器发生飞温，温度难以控制时，首先将合成塔进料阀关闭，停止进料，并增大换热盘管的冷却介质流量，关闭合成塔出口管线至水洗塔前的各阀门以及各个床层冷激管路的阀门。若反应塔飞温过程中，温度不能及时有效控制，可向塔内通入压缩空气，迅速将合成塔的温度降下来，保证反应塔处于安全状态。 （2）设备泄露 流程中出现设备泄露时，应立即切断设备前后的阀门，打开旁通管路或者备用设备，保证下游设备在正常工况下运

32、行。若出现泄露严重的情况，应立即停车，保证人员安全。 （3）再沸器故障 当脱气塔工艺再沸器出现故障时，应及时关闭再沸器的入口、出口阀门，同时将导热油再沸器开启；若是导热油再沸器出现故障，工艺气体的热量利用应首先保障与故障再沸器对应的工艺再沸器的热利用，保证流程不因再沸器故障而停运。（4）电力故障 流程运行中，若电力出现中断情况，则首先将各机泵及压缩机电源关闭，将各设备及管线各阀门关闭，保证系统压力，同时启用备用电源，待电力故障解决后，依次开启各阀门及机泵，转入正常运转。2.3 主要设备及工艺参数2.3.1 合成工序 合成工序主要包括合成塔（R-101），合成塔采用冷激以及盘管移热保证反应在正常

33、温度下进行。该设备主要作用是氧气和氯化氢进行反应生成气相混合物（主要是氯气和未反应的氧气、氯化氢），并及时移走反应所产生的热量，控制塔内各层催化剂的温度。 进料温度：35出料温度：360420入口压力：0.15MPa（G）出口压力：0.12MPa（G） 2.3.2 分离工序 分离工序主要包括水洗塔（T-201）、干燥塔（T-202）、氯气吸收塔（T-203）、脱气塔（T-204）、氯气精馏塔（T-205）、洗涤塔（T-206）、回收塔（T-207）。（1）水洗塔T-201 该设备主要作用是对来自合成塔的合成产物进行气液分离，使氯气不断地从罐顶分离出来进行下一步的分离，而氯气中含有的未反应的 H

34、Cl 大部分被水吸收从塔底流出去向稀盐酸处理装置进行进一步处理。 进气温度：40出气温度：40进液温度：32出液温度：40进气压力：0.08MPa(G) 出气压力：0.06MPa(G) 进液压力：0.08MPa(G) 出液压力：0.06MPa(G) （2）干燥塔 T-202 该设备主要作用是对水洗塔塔顶出来的气体进行干燥除水。进气温度：15出气温度：1430进液温度：25 出液温度：40进气压力：0.04MPa(G) 出气压力：0.02MPa(G) 进液压力：0.05MPa(G) 出液压力：0.02MPa(G) （3）氯气吸收塔 T-203 该设备主要作用是对干燥完的氯气进行进一步的分离（主要

35、是分离氯气中的氧气），吸收剂为四氯化碳，利用氯气和氧气在四氯化碳中溶解度的不同从而分理出氧气，吸收塔塔顶出来的氧气去洗涤塔进行四氯化碳的脱除，塔底含有氯气的四氯化碳进入脱气塔进一步分离。进气温度：40出气温度：20 进液温度：20出液温度：50进气压力：0.44MPa(G) 出气压力：0.40MPa(G) 进液压力：0.50MPa(G) 出液压力：0.42MPa(G) （4） 脱气塔 T-204该设备主要作用是对含有大部分氯气和少量氧气的四氯化碳进行进一步的脱氧，提高气相中氯气的浓度，便于氯气压缩机将其液化。进液温度：50出液温度：86出气温度：54进液压力：0.48MPa(G) 出液压力：0

36、.46MPa(G) 出气压力：0.44 MPa(G) （5）氯气精馏塔 T-205该设备主要作用是对脱气塔塔底出来的含氯气的四氯化碳进行分离，塔顶精馏出氯气产品，塔底的四氯化碳循环至氯气吸收塔重复利用。进液温度：120出液温度：186（塔釜）、39（塔顶）进液压力：1.08MPa(G) 出液压力：1.06MPa(G)（塔釜） 出液压力：1.04MPa(G)（塔顶）（6）洗涤塔 T-206该设备主要作用是对脱气塔塔顶出来的氧气进行四氯化碳的脱除，塔顶流出纯净的氧气返回合成塔循环利用，吸附剂为六氯丁二烯。进气温度：20出气温度：25进液温度：20出液温度：42进气压力：0.40MPa(G) 出气压

37、力：0.36MPa(G) 进液压力：0.43MPa(G) 出液压力：0.38MPa(G) （7）回收塔 T-207该设备主要作用是回收四氯化碳。进液温度：135 出液温度：233（塔釜）、40（塔顶）进液压力：0.38MPa(G) 出液压力：0.06MPa(G)（塔釜）出液压力：0.02MPa(G)（塔顶）第三章 物料衡算第三章 物料衡算3.1 物料衡算的基本原理物料衡算是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。物料平衡是指“在单位时间内进入系统的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物料质量”，即：单位时间进入量+单位时间生成量-单位时间消耗量-单位时间流出量

38、=单位时间累积量；当系统中没有化学反应时，上式可简化为：单位时间进入量-单位时间流出量=单位时间累积量；在稳定状态下：单位时间进入量=单位时间流出量3.2 料衡算的基本任务通过各个单元间的物料衡算，我们要实现：（1）确定产物的实际产量以及规格，判断是否符合国家标准；（2）确定产品的损失率和回收率；（3）确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标。通过各个设备的物料衡算，我们要实现：（1）通过物料衡算结果，对生产进行分析，做出判断，提出改进措施；（2）指导工艺设备尺寸的确定及选型。对总流程进行物料衡算，对所选工艺路线、设计流程进行定量评述，为后阶段的设计提供依据。3.3 系统物料衡算3.3.1 系

39、统总物料衡算系统氯气3104 Kg/h原料氯化氢3750 Kg/h未反应氯化氢560 Kg/h工艺水786 Kg/h 原料氢气700 Kg/h图3-1 系统总物料衡算图The total material balance chart diagram of 3-1 system3.3.2 塔器类物料衡算表3-1 合成塔R-101物料衡算Table 3-1 synthesis tower R-101 material balance56A温度/34.8360压力MPa0.250.22气相分率11摩尔流量 kmol/hr154.222132.367质量流量 kg/hr5393.8345393.834

40、体积流量 cum/hr1566.8923159.669焓 Gcal/hr-2.26-2.512质量流量 kg/hrHCL3750562.5O21643.834944.476CL23099.383H2O787.475CCL4C4CL6质量分数HCL0.6950.104O20.3050.175CL20.575H2O0.146CCL4C4CL6摩尔流量 kmol/hrHCL102.85115.428O251.37229.516CL243.712H2O43.712CCL4C4CL6摩尔分数HCL0.6670.117O20.3330.223CL20.33H2O0.33CCL4C4CL6* 气相 *密度

41、kg/cum3.4421.707粘度cP0.0170.026*液相 *密度粘度表3-2 水洗塔T-201物料衡算Table T-201 material balance of 3-2 scrubber266DA27A温度/32404040压力MPa0.180.180.160.16气相分率0101摩尔流量 kmol/hr49.95878.00752.69375.272质量流量 kg/hr9004193.4411027.4094066.032体积流量 cum/hr1.2021117.9391.31214.661焓 Gcal/hr-3.407-0.137-3.495-0.127质量流量 kg/hrH

42、CL146.493145.9330.559O2 944.370.044944.326CL23085.1935.7543079.44H2O90017.384875.67841.707CCL4C4CL6质量分数HCL0.0350.142138 PPMO20.22543 PPM0.232CL20.7360.0060.757H2O10.0040.8520.01CCL4C4CL6摩尔流量 kmol/hrHCL4.0184.0020.015O229.5130.00129.511CL243.5110.08143.43H2O49.9580.96548.6082.315CCL4C4CL6摩尔分数HCL0.052

43、0.076204 PPMO20.37826 PPM0.392CL20.5580.0020.577H2O10.0120.9220.031CCL4C4CL6* 气相 *密度3.7513.347粘度0.0170.017*液相 *密度 kg/cum748.543790.177粘度cP2.1721.134表3-3 干燥塔T-202物料衡算Table T-202 material balance of 3-3 in drying tower7BA910A温度/1513.713.7压力MPa0.140.120.12气相分率0.98101摩尔流量 kmol/hr75.2722.31572.957质量流量 kg

44、/hr4066.03241.7074024.325体积流量 cum/hr1251.9630.0551438.618焓 Gcal/hr-0.156-0.159-0.008质量流量 kg/hrHCL0.5590.559O2944.326944.326CL23079.443079.44H2O41.70741.707CCL4C4CL6质量分数HCL138 PPM139 PPMO20.2320.235CL20.7570.765H2O0.011CCL4C4CL6摩尔流量 kmol/hrHCL0.0150.015O229.51129.511CL243.4343.43H2O2.3152.315CCL4C4CL

45、6摩尔分数HCL204 PPM210 PPMO20.3920.405CL20.5770.595H2O0.0311CCL4C4CL6* 气相 *密度 kg/cum3.2272.797粘度cP0.0160.016*液相 *密度 kg/cum766.972758.052粘度 cP2.6543.009表3-4 氯气吸收塔T-203物料衡算Table 3-4 material balance of chlorine absorption tower T-20325D1112A18温度/202049.720.4压力MPa0.60.540.50.5气相分率0101摩尔流量 kmol/hr182.0475.0

46、6226.76930.33质量流量 kg/hr28000.7644144.60131076.991068.377体积流量 cum/hr19.005327.48922.235147.462焓 Gcal/hr-5.81-0.011-5.8-0.021质量流量 kg/hrHCL0.6840.1280.556O2978.19833.871944.326CL20.7643142.6463143.2770.133H2OCCL42800023.07427899.71123.362C4CL6质量分数HCL165 PPM4 PPM521 PPMO20.2360.0010.884CL227 PPM0.7580.1

47、01124 PPMH2OCCL410.0060.8980.115C4CL6摩尔流量 kmol/hrHCL0.0190.0040.015O230.571.05929.511CL20.01144.32244.3310.002H2OCCL4182.0290.15181.3770.802C4CL6摩尔分数HCL250 PPM16 PPM503 PPMO20.4070.0050.973CL259 PPM0.590.19562 PPMH2OCCL410.0020.80.026C4CL6* 气相 *密度12.6567.245粘度0.0160.019*液相 *密度 kg/cum1473.3151397.691粘度cP0.5790.375表3-5 脱气