Производство соляной кислоты

В промышленности для получения соляной кислоты  наиболее широко применяют адиабатическую абсорбцию. Соляная кислота нагревается до температуры кипения благодаря температуре растворения HCl.

 

6 ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВКА СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Для перевозки соляной кислоты используется железнодорожный транспорт или специально оборудованные цистерны для перевозки кислот (химические цистерны).

Все цистерны для перевозки соляной кислоты используют устойчивые к ее воздействию.

Соляную кислоту  наливают в специальные гуммированные  цистерны отправителя или получателя, гуммированные контейнеры, полиэтиленовые бочки вместимостью 50 дм³ и стеклянные бутыли вместимостью 20 дм³, согласно действующей нормативной документации. Допускается заливать продукт в цистерны и контейнеры с остатком соляной кислоты, если анализ остатка подтверждает соответствие его качества требованиям настоящего стандарта. В противном случае остаток соляной кислоты удаляют, а цистерну или контейнер промывают.

Наливные люки цистерн, контейнеры и пробки бочек  должны быть герметизированы резиновыми или полиэтиленовыми прокладками, как при отправки потребителям (заполненных кислотой), так и при возврате поставщику порожней тары.

Уровень (степень) заполнения цистерн, контейнеров, бочек  и бутылей вычисляют с учетом максимального использования грузоподъемности (вместимости) и объемного расширения продукта при возможном перепаде температуры в пути следования.

Соляную кислоту  в соответствии с правилами перевозки опасных грузов транспортируют:

- наливом в железнодорожных цистернах;

- упакованную  в контейнеры, бочки и бутыли  в ящиках - железнодорожным транспортом в крытых вагонах по вагонными отправками;

- упакованную в контейнеры, бочки., бутыли - автомобильным и водным транспортом.

Соляную кислоту хранят в герметичных резервуарах изготовителя и потребителя, изготовленных из материалов, стойких к соляной кислоте. Срок хранения продукта неограничен.

 

8 ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ СОЛЯН КИСЛОТЫ

Основным оборудованием  является адиабатический абсорбер.

Движение газа и жидкости в насадочных абсорберах обычно осуществляется противотоком, но созданы абсорберы и с нисходящим прямотоком. Эти колонны работают со скоростями газа до 10м/с, что позволяет интенсифицировать процесс при уменьшенных габаритах аппарата и более низком, чем при противотоке, гидравлическом сопротивлении.

Контрольно - измерительная  аппаратура адиабатической системы  точна, проста и надежна. Регулятор  температуры, контролирующий температуру кипения кислоты нужной концентрации регулирует поток исходной жидкости. С помощью регулятора уровня жидкости постоянно поддерживается уровень кислоты на всасывающем насосе или холодильнике.

В адиабатических системах концентрация кислоты достигает 

32 %. При получении  кислоты с концентрацией более 32 % уменьшается эффективность абсорбции.

На переработку  можно направлять газ с любой  концентрацией HCl.

Схема адиабатического  абсорбера представлена в (приложении )

 

9 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО  И ТЕПЛОВОГО БАЛАНСОВ

 

9.1 Расчет материального баланса.

Расчет материального  баланса производства синтетической  соляной кислоты.

Данные для  расчета:

Расчет провести на 10т 35 % соляной кислоты считать, что хлороводород полностью поглощается сорбентом (водой).

считать, что 5 % воды для растворения хлороводорода испаряется.

Считать, что степень превращения по хлору равна 100 %

Учесть, что водород подается с избытком в 5 %

Считать, что водород подаётся в печь с чистотой 100 %

Считать, что хлор подаётся в печь с чистотой 95 %

Расчет массы  чистого хлороводорода, содержащегося в потоке соляной кислоты из абсорбера:

Расчет массы  воды, необходимой для абсорбции  хлороводорода, поступающего из печи:

Расчет массы воды с учетом избытка (испаряемая вода)

Расчет массы хлора, поступающего в печь:

Расчет теоретической  массы хлора (без учета процентного  содержания хлора в исходном потоке)

Расчет практической массы хлора (с учетом процентного  содержания хлора в исходном потоке)

Расчет массы  примесей в потоке хлора

Расчет объёма Cl2 в потоке хлора

Расчет массы  водорода, поступающего в печь

Расчет теоретической  массы водорода (без учета подаваемого избытка)

Расчет практической массы водорода (с учетом подаваемого  избытка)

Расчет массы  избытка водорода

Таблица 1 - Материальный баланс для потоков входящих и  выходящих из печи 

Приход
Статья  приход	Количество
	Поток		Компонент
1. Поток хлора,  в том числе Cl2 Примеси 2. Поток водорода, в том числе H2 Итого	кг	М3	кг	М3	% об.
	3583,3 100,7       3684	1135,5 1127,84       2263,34	3404,1 178,9 100,7     36,84	1074 61,5 1127,84     2263,34	4745 2,71 49,83     99,99

 

Расход
Статья  расход	Количество
	Поток		Компонент
1. Поток хлороводорода в том числе HСl Примеси Избыток H2	кг	М3	кг	М3	% об.

Невязка баланса 0,0081 %

Таблица 2 - Материальный баланс потоков, входящих в абсорбер и выходящих из него

Приход
Статья  приход	Количество
	Поток		Компонент
1. Поток хлороводоро -да В том числе HCl Примеси Избыток H2 2. Поток воды  на растворение HCl В том числе H2	кг	М3	кг	М3	% об.
	3683,7 6863,3	2263,2	3500 178,9 4,8 6863,3	2147,94 61,5 53,76	94,91 2,72 2,37
Итого	10547	2263,2	10547	2263,2	100

 

Расход
Статья расход	Количество
	Поток		Компонент
1.Поток соляной кислоты В том числе HCl H2O 2. Поток отводных газов Примеси Избыток H2 H2O	кг	М3	кг	М3	% об.
	1000 547		3500 6500 178,9 4,8 363,3	61,5 53,76	53,76 46,24
Итого	10547		10547	115,26	100

Невязка баланса 0

 

9.2 Расчет теплового баланса

Расчет теплового  баланса (стадии абсорбции хлороводорода  в абсорбере, после сжигания в печи исходных газов)

Данные для  расчета:

Масса получаемой соляной кислоты равна ( m с.к.) 10000 кг

Масса хлороводорода, идущая на абсорбцию (m HCl) равна 3500 кг

Масса воды для  растворения хлороводорода (mводы) равна 6500 кг

Теплоёмкость  воды (Сp воды) равна 4,2 кДж/(кг·°С)

Температура воды на входе (Твх воды) равна 25°С

Температура потока хлороводорода (Твх), идущего на абсорбцию равна 200°С

Теплоёмкость хлороводорода при 200°С (Cp HCl) равна 29,5 Дж/(моль°С)

Тепловой эффект абсорбции хлороводорода (qабсорбции) равен 72,5 кДж/моль

Температура в процессе абсорбции равна 100°С и удельная теплота парообразования воды при 100°С (rводы) равна 2256 кДж/кг

Удельная теплоёмкость 35 % соляной кислоты при 20°С (Cс.к. p) равна 2,48 кДж/(кг·°С)

Температура на выходе соляной кислоты (Т_вых ) равна 25°С

Принять, что  тепловые потери равны (Q_пот ) 5 % от физического прихода теплоты

Уравнение теплового  баланса процесса абсорбции хлороводорода  в абсорбере

Составляющие  уравнения теплового баланса  абсорбции

Уравнение теплового  баланса в конечном виде:

Как видно, в  последнем уравнении неизвестной  величиной является m воды – масса воды, испаряющаяся в процессе абсорбции. Найдём её:

 

 

 

Таблица 3 - Тепловой баланс стадии абсорбции хлороводорода

Приход			Расход
Статья прихода	Q, мДж	%	Статья расхода	Q, мДж	%
1. С хлороводородным газом 2. С водой 3. Теплота абсорбции	565,75 682,50 253,75	37,67 45,44   16,89	1. С соляной  кислотой 2. С испаренной водой 3. С потерянной теплотой	620,0 818,60 62,41	41,30 54,54 4,16
Итог	1502	100	Итог	1501	100

Невязка баланса 0,0066 %

Расчет теоретических  и практических расходных коэффициентов

Расчет теоретического расходного коэффициента по хлору:

Расчет практического  расходного коэффициента по хлору:

Расчет теоретического расходного коэффициента по водороду:

Расчет практического  расходного коэффициента по водороду:

Расчет теоретического расходного коэффициента по воде:

Расчет практического  расходного коэффициента по воде:

Расчет теоретического расходного коэффициента по теплоте:

Расчет практического расходного коэффициента по теплоте:

Таблица 4 - Теоретические и практические расходные коэффициенты при производстве 35 % соляной кислоты синтетическим методом

Исходное сырье	Значение расходного коэффициента
	Теоретического	практического
1. Хлор, кг 2. Водород, кг	0,34041 0,00959	0,35833 0,01007
3. Вода, кг 4. Теплота, кДж	0,65 118,270 кДж/кг	0,68633 124,500 кДж/кг

 

10 ОХРАНА ТРУДА  И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 

Общие требования по охране труда

 К самостоятельной  работе допускаются лица мужского или женского пола не моложе 18 лет, имеющие квалификационную подготовку и прошедшие медицинский осмотр, вводный и первичный на рабочем месте инструктаж по охране труда, обучение, стажировку и проверку знаний по вопросам охраны труда.

Работник при  приеме на работу проходит вводный  инструктаж. Перед допуском к самостоятельной работе он должен пройти:

-обучение по  программам подготовки по профессии;

-первичный инструктаж  на рабочем месте;

- проверку знаний инструкций:по охране труда; по оказанию первой помощи пострадавшим при несчастных случаях на производстве; по применению средств защиты, необходимых для безопасного выполнения работ по пожарной безопасности.

Допуск к  самостоятельной работе оформляется  соответствующим распоряжением по структурному подразделению предприятия.

Вновь принятому  работнику выдается квалификационное удостоверение, в котором должна быть сделана соответствующая запись о проверке знаний инструкций и правили  о праве на выполнение специальных  работ. Квалификационное удостоверение для дежурного персонала во время исполнения служебных обязанностей может храниться у начальника смены цеха или при себе в соответствии с местными условиями.

Работники, не прошедшие  проверку знаний в установленные сроки, к самостоятельной работе не допускаются.

Работники, получившие неудовлетворительную оценку при квалификационной проверке, к самостоятельной работе не допускаются и не позднее одного месяца должны пройти повторную проверку. При нарушении правил охраны труда в зависимости от характера нарушений проводится внеплановый инструктаж или внеочередная проверка знаний.

О каждом несчастном случае или аварии пострадавший или  очевидец обязан немедленно известить своего непосредственного руководителя.

Каждый работник должен знать местоположение аптечки и уметь ею пользоваться.

При обнаружении  неисправных приспособлений, инструмента и средств защиты работник должен сообщить об этом своему непосредственному руководителю. Не допускается работа с неисправными приспособлениями, инструментом и средствами защиты.

Хлористый водород  является токсичным веществом. Отравления вызывает обычно туман соляной кислоты, образующийся при взаимодействии газа с влажным воздухом. При попадании внутрь концентрированного раствора соляной кислоты происходит сильный ожог слизистой оболочки носа, пищевода, желудка. Вдыхание концентрированных паров вызывает сильное раздражение верхних дыхательных путей, в результате чего появляется кашель, удушье и ожог гортани, в отдельных случаях эмфизема легких. Пары безводного НСl или растворы кислоты при попадании на кожу вызывают сильные ожоги, при повторном попадании возникают дерматиты. При длительной работе в атмосфере НСl наблюдаются катары дыхательных путей, разрушение зубов, изъязвление слизистой оболочки носа, желудочно-кишечные расстройства. Стойкие хронические отравления отсутствуют.