石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型

氯化氢降膜吸收器和酸罐挥发气体有效治理的创新方法摘要：通过对氯化氢合成装置外溢氯化氢气体的源头进行查找，根据实际工况，结合现场现场环境，增加了氯化氢尾气吸收装置，有效解决了氯化氢气体外溢的问题，达到了国家排放标准，同时解决了现场腐蚀的问题，确保了装置安全稳定运行。

关键词：降膜吸收器；尾气；吸收塔；Innovative methods for effective treatment of volatile gas in hydrogen chloride falling film absorber and acid tankChen Yongjiang Liu Kai Wang Shigang(Xinjiang Mahatma chlor-alkali Co., Ltd., Xinjiang Turpan 838000)Abstract:Through searching the source of hydrogen chloride gas overflowing from the hydrogen chloride synthesis unit, according to the actual working conditions and combined with the site environment, the hydrogen chloride tail gas absorption device was added, which effectively solved the problem of hydrogen chloride gas overflowing, reached the national emission standard, solved the problem of site corrosion, and ensured the safe and stable operation of the device.Keywords:Falling film absorber; Tail gas; absorption tower;1生产现状新疆圣雄氯碱有限公司50万吨/年PVC装置共计有12台氯化氢合成炉，4套事故降膜吸收器和2套降膜吸收器。

YKX型圆块孔式石墨降膜吸收器产品说明：本设备采用单元换热块多块组装结构，换热块之间采用聚四氟乙烯O型圈或膨胀PTFE密封，设备整体加装压力弹簧作热胀冷缩的自动补偿机构。

结构及原理和列管式石墨降膜吸收器相似。

除具有列管式石墨降膜吸收器的特点外，还具有结构强度大，抗热冲击性好、传热效率高、检修方便等特点。

是一种性能优越的气体吸收设备。

主要优点1)采用单元石墨块设计，被损坏的块材能迅速更换2)石墨块之间采用垫片，不用粘接剂，拆、装简单，维护方便3)添加石墨块即可增加换热器的面积4)耐冲击力强5)吸收效果好用途：本系列产品一般用作SO2、NH3、HF、P2O5、H2S、HCL气体吸收。

技术特性：进气温度：≯170℃ 许用压力：横向为：0.4MPa 纵向为：0.1MPa管口尺寸表型号规格 m2a.e管b.c管DNf.g管DNd管h管D1 D2 D3 D4 D5 D6YKX 300350 140 500 20 125 240 65 16554001065 165 50 20 150 290 75 180125001575 180 70 20 200 335 102 2152060025100 210 80 20 250 400 125 2403070040150 260 100 20 300 420 175 290455080055175 285 100 20 350 450 200 215注：亦可制造75-250m2的大型规格圆块孔降膜吸收器。

MS降膜式石墨吸收器结构：由气液混合室、气液分配器、吸收堰，吸收基体换热块，气液分离器，金属外壳等组成。

块与块间采用氟橡胶或柔性石墨“O型”密封圈和耐温耐酸之平面橡胶垫圈密封。

具有吸收效果好（成品酸浓度高，成品酸温度低），抗腐蚀性能好，抗震性能好，抗冲击性强，使用寿命长、操作稳定易于维修，适用性强等特点。

适用范围：作为合成氯化氢气体，氯油尾气或其它含氯化氢的尾气，氟化氢气体，二氧化硫，氨气等的吸收设备。

氯化氢合成与吸收工艺设计及运行总结王真贝，黄建成（江苏扬农化工集团，江苏扬州225000）[关键词]：氯化氢合成石墨二合一氯化氢吸收设备选型运行情况[摘要]：对扬农化工集团产能扩建项目中盐酸合成工艺的设计过程进行了简要的概述。

对于设备选型以及后期运行情况进行了分析，并对生产过程出现的异常现象以及处理办法进行了描述。

Hydrogen chloride synthesis and absorption of process designand operation summaryWang Zhenbei*，Huang Jiancheng（Jiangsu Yangnong Chemical Industry Co.,Ltd., Jiangsu Yangzhou 225000，China) [key words]: hydrogen chloride synthetic graphite hydrochloric acid absorption type equipment operation[Abstract]: the design process of the synthesis of hydrochloric acid production capacity expansion project Yangnong Chemical Industry Co.,Ltd., in brief. For equipment selection and post operation are analyzed, the abnormal phenomenon and appeared on the production process and processing method are described.1、前言盐酸是氯碱化工的主要产品之一，目前盐酸合成工艺多数采用合成和吸收两大操作单元组成。

合成炉是制造氯化氢气体或盐酸的主要设备。

含铁废盐酸资源化处理工艺设计摘要在钢铁生产过程中，为保证钢材的表面质量和活性，对钢材表面进行酸洗是一道必不可少的工序。

目前我国大多数钢厂采用盐酸进行酸洗。

因而，盐酸酸洗废液不可避免地成为了一项环境和资源问题。

在建设资源节约型，环境友好型社会的大方针下，盐酸酸洗废液资源化利用势在必行。

本文针对含铁废盐酸资源化利用，通过对国内外现有的工艺进行分析比较，设计了一套适合中小型钢铁企业的酸洗废液资源化工艺流程：蒸发结晶法。

此方法盐酸回收率高，过程简单，运行成本低。

全文对设计方案，设计原理，反应设备原理，运行操作事项等做了详细的阐述。

通过计算确定主要设备技术参数，进行设备选型，并对车间布置，高程布置进行详细设计，绘制了主反应设备图，流程图，平面布置图等。

关键词：酸洗废水；蒸发结晶法；资源化AbstractIn the steel industry,It is an essential procedure to pickle on the surface of the steel in order to ensure the quality and activity of steel surface.Currently the majority of oursteel enterprise use hydrochloric pickling technology.Thus,spent hydrochloric pickling solutions inevitably become an environmental and resource issues. In building a resource-saving and environment-friendly society broad approach,resource utilization of spent hydrochloric pickling solutions is imperative.To aim at resource utilization of ferrous spent hydrochloric solution,this paper devised a recycling process for small and medium steel enterprise by analyzing and comparing current technologies at home and abroad─evaporation crystallization,which is an efficient,simple,low running cost method.The text described the design plan,design principles, reactor principles and operation matters in detail. Determined the main equipment technical parameters,equipmentselection,elevation layout and graphic layout.Drawing the main reactor device diagrams, flowcharts and floor plansKey words: Spent pickling solution;Evaporationcrystallization;Resource utilization目录第一章绪论 (1)1.1含铁废盐酸资源化处理工艺研究背景及意义 (1)1.1.1研究背景 (1)1.1.2研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本课题研究内容及拟定设计方法原理简介 (8)1.3.1研究内容 (8)1.3.2拟定设计方法原理 (8)第二章设计概述 (10)2.1设计任务 (10)2.2设计内容 (10)2.3设计原则 (10)2.4设计工艺流程及说明 (11)第三章主要设备计算及选型 (13)3.1降膜蒸发器 (13)3.1.1降膜蒸发原理 (13)3.1.2物料衡算 (13)3.1.3热量衡算 (14)3.1.4传热面计算 (16)3.1.5降膜蒸发器材质及加热方式确定 (17)3.1.6降膜蒸发器型号确定 (18)3.2冷凝器 (18)3.2.1冷凝器工作原理 (18)3.2.2蒸汽冷凝热量计算 (19)3.2.3冷凝器传热平均温差计算 (19)3.2.4总传热系数选定 (20)3.2.5冷凝器传热面积计算 (20)3.2.6冷凝器型号选定 (20)3.3石墨降膜吸收器 (21)3.3.1石墨降膜吸收器工作原理 (21)3.3.2计算依据 (21)3.3.3浓酸石墨降膜吸收器设计计算 (22)3.3.4稀酸石墨降膜吸收器设计计算 (23)3.3.5石墨降膜吸收器设备选型 (24)3.4冷却结晶釜 (24)3.4.1冷却结晶简述 (24)3.4.3结晶过程物料衡算 (24)3.4.3冷却结晶设备选型 (25)3.5过滤离心机 (26)3.5.1过滤离心分离简述 (26)3.5.2过滤离心设备选型 (26)3.6辅助设备计算选型 (27)第四章高程、车间布置 (28)4.1高程布置 (28)4.2车间布置 (28)4.2.1基础资料 (28)4.2.2车间组成 (29)4.2.3车间布置 (29)第五章操作说明及维护 (31)5.1操作说明 (31)5.1.1换热器操作说明 (31)5.1.2冷却结晶器操作说明 (31)5.2维护说明 (32)5.2.1换热器日常维护内容 (32)5.2.2换热器常见故障及处理方法 (32)第六章设计总结与建议 (34)6.1设计运行总结 (34)6.2建议 (34)致谢 (36)参考文献 (37)第一章绪论1.1含铁废盐酸资源化处理工艺研究背景及意义1.1.1研究背景盐酸是一种重要的无机化工产品，广泛用于染料、有机合成、食品加工、印染漂洗、皮革、冶金、钢铁等行业。

石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型梁伟Ξ(中国石化江汉油田分公司盐化工总厂,湖北潜江433121) [关键词]石墨降膜吸收器;HCl;换热面积;计算[摘　要]结合中国石化江汉油田分公司盐化工总厂的实际情况,对石墨换热器换热面积进行了计算,分析了列管式、圆块孔式石墨降膜吸收器的优缺点,并介绍了一些新材质的换热吸收器。

[中图分类号]TQ114.15 [文献标识码]B [文章编号]1008-133X(2002)05-0042-02 氯碱厂吸收氯化氢气体一般采用石墨降膜吸收器,其工艺特点为: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,另一种是圆块孔式。

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。

本文结合我厂实际,谈一谈石墨降膜吸收器计算及选型的问题。

1　计算依据(1)盐酸产能1.5万t/a,则1h吸收氯化氢646 kg,设m=646kg/h。

(2)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的60%,生成31%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的40%,生成22%的稀盐酸。

(3)氯化氢气体在35℃下溶解于水生成20%～25%的稀盐酸,其溶解热C1为67.5kJ/mol;在35℃下,氯化氢气体溶于稀盐酸,生成30%～32%的浓盐酸,其溶解热C2为62.7kJ/mol。

(4)氯化氢气体的恒压热容C p为0.7942kJ/ (kg・℃)。

2　工艺计算2.1　石墨换热器换热面积S的计算(1)氯化氢气体经过石墨换热器后,气体温度从95℃降低到40℃放出的热量为:Q=C p m(t1-t2)=0.7942×646×(95-40)=28217.93(kJ/h)。

(2)换热温度差Δt m的计算。

循环水由25℃升高到45℃,氯化氢气体由95℃降到40℃,则Δt1=15℃,Δt2=50℃,Δt m= (Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1)=29.07(℃)。

二合一石墨炉氯化氢合成操作规程一、物质介绍1、原材料1.1 氯气分子式：Cl2分子量：70.9比重：3.214kg/m3 (标况下)液氯沸点：-34.5℃(0.1MPa)溶解度：1.462g/100gH2O(标况)1.1.1性质：氯主要以钠、钾、钙、镁的无机盐形式存在于海水中，其中以NaCl含量最高。

氯为双原子分子、熔点、沸点较低，常温下氯是气体，加压降温后变成黄色液体，可装在钢瓶中储存，氯气为黄绿色气体，具有刺激性气味，有毒。

氯气的化学性质很活泼，易与各种金属和非金属反应生成各种化合物。

并易与氢化合，在常温下反应较缓慢，但在光照射线或加热至250℃时，反应瞬间即完成，燃烧并可能发生爆炸，同时放出大量的热。

氯气能与氨发生强烈反应，产生爆炸性化合物NH4Cl，这就是用氨水检查氯气管道是否泄漏的依据。

氯气与烧碱反应生成次氯酸钠，这是用碱处理废氯即生产漂液的依据。

H2↑+Cl2=2HCl↑12NH3↑+6Cl2=9NH4Cl+NCl3+N2↑2NaOH+Cl2↑=NaClO+H2O+NaCl1.1.2 氯气技术条件(1)合成盐酸用：正常开车：≥68%(体积百分比)含氢≤0.4%含H2O≤0.04%(2)氯乙烯用：Cl2纯度≥92%含氢＜0.4％含H2O≤0.04%1.2 氢气：分子式H2分子量：2.016比重：0.0897kg/m3(标况)1.2.1 性质：空气中氢的含量极微，在自然界中氢主要以化合物形态存在，氢气在氧气中(或在空气中)燃烧生成水，在氯气中燃烧生产氯化氢。

2H2+O2=2H2O+Q……….(合成付反应)H2+Cl2=2HCl+Q………..(合成主反应)氢能自燃，但不能助燃，在常温时与氧化合较缓慢，在空气中最低发火温度是530℃，在氯气中的最低发火温度是440℃(均在爆炸极限范围之内)。

H2在空气中爆炸极限为 4.1%~74.2%，在氯气中爆炸极限5%~87.5%在Cl、HCl环境中爆炸极限5%~13% (Cl: 2~14%, HCl: 73%)1.2.2 氢气的技术条件H2纯度≥98%(体积)2、产品介绍氯化氢是无色主体，具有刺激性臭味，对人和动、植物有害，在空气中易与水蒸汽结合形成白色酸雾，极易溶于水，其水溶液称为盐酸。

氯化氢吸收装置技术方案1. 氯化氢吸收装置的技术性能处理尾气为氯化氢气体（HCL）,尾气量为6000标立，体积浓度为7-8%。

氯化氢质量为756公斤，装置实现由DCS全自动控制，现场PLC紧急安全连锁控制，最大限度的保证装置安全，高效，自动化的运行。

配置了降膜吸收器和尾气处理塔，日产31%浓度的盐酸2438kg/小时1套，并用纯净水经过降膜吸收尾气塔吸收变成31%的浓盐酸，顶部惰性的气体进行排放大气，完全达到国家排放标准。

所有石墨部件外壳和钢制部分按照GB150制造。

根据初步设计整套装置占地6米长3米。

2. 装置核心技术说明：参数性能汇总表-氯吸收部分3 HCL吸收系统设计基础3..1 HCL吸收系统设计生产容量2438KG/H31%的盐酸吸收系统，HCL是用水吸收和冷却的，该系统包括降膜吸收器和一个独立的尾气塔完成吸收，该设备是石墨设备，系统在大气压力下运行3.2降膜吸收器机械设计外壳和钢制部分按照GB150制造焊缝系数：0.7X-rays 探伤;设计温度工艺侧/服务侧：150° C / 150 C设计压力工艺侧/服务侧：0.3MpaG / 0.6 MpaG 材料石墨封头滑动垫片：PTFE密封盘根石墨块间垫片:PTFE（含25%的石墨）钢材：碳钢A 516 Gr60或同等的（16MnR）气液分离器包括支撑片不包括固定螺栓3.3尾气塔机械设计外壳和钢制部分按照GB150制造焊缝系数：0.7焊接标准：ASME IX焊接工人认证：ASME IXX-rays探伤：不包括设计温度150度设计压力0.3MpaG材料：外部时碳钢材料A 516 Gr60或同等的(16MnR)内部是石墨垫片是氟橡胶螺栓：A193 B7和A194 2H(冷电镀)或同等的3.4仪表控制顶部进来的HCL气体与未被完全吸收的盐酸在降膜吸收器进行交换吸收，吸收水从尾气塔的顶部进入与未反应的HCL经过内部的石墨填料进行吸收。

尾气塔完全是石墨塔，包括一温度传感器套管，MERSEN氯化氢吸收系统设计是安全的。

石墨换热器和石墨降膜吸收器是两种不同的设备，以下分别介绍：石墨换热器是以石墨为主要换热单元的间壁式换热器，具有优良的耐腐蚀性和传热性能，大量节约了贵重金属等有色金属的材料使用。

它广泛应用于处理盐酸、硫酸、醋酸和磷酸等腐蚀性介质，以及酸碱农药工艺、化肥、染料、石油、化工、有机合成、金属精炼、金属表面加工、无机药品、制药、食品和原子能等工业部门。

石墨降膜吸收器是一种以不透性石墨为主体的降膜式
气体吸收设备，主要用于HCl气体吸收以制取盐酸，也可用于NH₃、SO₃、H₂S等腐蚀性气体的吸收或分离。

它具有阻力小，吸收效率高；工艺条件弹性大，生产能力调节幅度广；不污染介质，产品质量好；传热效率高，设备寿命长，操作及维修容易等优点。

总的来说，石墨换热器和石墨降膜吸收器都是石墨材料制成的设备，但它们的应用和功能有所不同。

石墨降膜吸收器- GX系列、YKX系列降膜式吸收器实际上是一种垂直安装的列管式或园块孔式换热器。

换热器的列管（或块体上的纵向孔道）相当于许多并列的水冷湿壁塔。

在其上方设置有分配吸收液的溢流管，下方是气液分离器。

降膜吸收器在吸收过程中，不断地将溶解热移走，其传热传质效果好。

它与填料塔的绝热吸收比较有着显著的优点。

降膜式吸收器具有以下的特点：•吸收效率高，如对HCI的吸收效率，可达99.9％以上；•在吸收系统内的压力降较低；•原料气体的温度高，几乎不影响其操作，进人吸收器的原料气温度达250o C，通过吸收器可立即被吸收，并不影响成品酸浓度；•所生产的酸温度低，一般比冷却水高3-15o C，所以不需要有后冷却，简化生产流程；•无需附加专门的辅助设备，可以生产出试剂级的盐酸；•操作弹性大，开停车和调整容易控制，有利于改善操作条件；•设备耐腐蚀，维修方便，使用寿命长；•结构紧凑，质量轻，不需要大的操作工作面。

分布器气液分离器管壳式石墨降膜吸收器块孔式石墨降膜吸收器进气温度: < 170 o C许用压力: < 0.1MPa (管程) 进气温度: < 170 o C许用压力: < 0.1MPa (管程)< 0.3 MPa (壳程) < 0.3 MPa (壳程)降膜吸收器概述一力牌石墨改性聚丙烯降膜吸收器系传统的石墨吸收器后开发的新一代降膜吸收设备。

本产品主要用于吸收HCL气体生产盐酸，亦可用于HF、SO2、NH3、P2O5、H2S等易溶腐蚀性气体的吸收。

此外，还可用作中低沸点的腐蚀性介质的降膜蒸发设备。

本产品为整体聚丙烯结构，具有优异的耐腐蚀性能和良好的物理机械性能。

我公司生产的降膜吸收器所选用的吸收管采用特制的50%（重量比)石墨改性聚丙烯管，规格为Φ18×1.5mm，具有良好的成膜性和较高的传热效能。

本产品是目前较为理想的吸收设备，性能卓越。

如配合填料塔使用，以吸收HCL制备盐酸为例，吸收率可高达99%，盐酸浓度可达30%以上。

学习情景三吸收过程及设备的选择与操作熟悉工程上常见的气体吸收与解吸技术方案，能根据生产任务选择正确的吸收与解吸技术方案；2、掌握吸收与解吸的基本原理，能根据生产任务确定合理吸收操作参数。

3、熟悉吸收与解吸过程中常用设备的结构、性能，会根据任务进行相关设备的选型和简单设计。

4、掌握吸收与解吸装置的操作与控制要点，能熟练操作吸收与解吸装置。

引言前已介绍，非均相混合物系一般用沉降、过滤等方法来分离；那么均相混合物又该如何分离呢？由于均相混合物系有气态均相混合物和液态均相混合物之分，从本学习情境三开始介绍均相气态混合物的分离方法。

均相气体混合物分离方法目前有吸收法和吸附法二种。

吸附法是将多孔性固体物料与气态或液态混合物进行接触，有选择地使流体中的一种或几种组分附着于固体的内外表面，从而使混合物中各组分得以分离方法。

用于气相分离时主要目的是分离和纯化气体混合物，如常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从各种气体中分离回收H2、CO、CO2、CH4、C2H4等，但这种方法处理气体的能力有限。

对于大量气体混合物的分离则普遍使用吸收法。

吸收是分离气体混合物的最常用的单元操作。

它利用混合气体中各组分在所选择的液体中溶解程度的差异，有选择的使混合气体中一种或几种组分溶于此液体而形成溶液，其它未溶解的组分仍保留在气相中，以达到从混合气体中分离出某组分的目的。

吸收在化工生产中应用甚为广泛，主要有以下几个方面：（1）分离混合气体以获得一个或几个组分。

如：从裂化气或天然气的高温裂解气中分离乙炔，从乙醇催化裂解气中分离丁二烯等。

（2）除去有害组分以净化气体。

如：合成氨工业中用水或碱液脱除原料气中的二氧化碳，用铜氨液除去原料气中的一氧化碳等。

（3）制取成品。

如：用水吸收氯化氢以制取盐酸，用水吸收甲醛以制取福尔马林等。

（4）废气处理、尾气回收。

如：磷肥生产中，放出的含氟废气具有强烈的腐蚀性，可采用水及其它盐类经吸收制成有用的氟硅酸钠、冰晶石等，硝酸尾气中含氮的氧化物可以用碱吸收制成硝酸钠等有用物质。