13.5416
水蒸汽
1.2305
0.739
1.6650
氮气
45.9953
1.149
40.0307
稀盐酸
1085.0349
1000
1.0850
1.物料衡算
Kg/h
Kg/h
吸收
氢气 水蒸汽
氯化氢 氮气
二氧化碳
氢 水蒸汽
氯化氢 氮气
二氧化碳
1.能量衡算
基础数据设定
1、三合一炉合成段：进口温度25℃，出口温度 400℃。
我国在合成氯化氢气体的生产过程中不断进行改革创新，积极主动 学习国外先进工艺流程。目前，由于三合一合成炉的广泛使用，生产效 率大幅度提高，也使得氯化氢及盐酸的合成工艺达到了一个新的高度。
3.任务要求
• 设计任务：
1.生产能力： 10000 t/a 31% 的盐酸。
2.生产原料： 原料氢气组成（体积百分数）：
燃烧法合成氯化氢气体。
用水吸收氯化氢气体生产盐酸。
• 合成氯化氢的反应如下： Cl2+H2→2HCl
1.生产方法选择
A 铁合成炉由于生产过程中产生的大量热量直接在空气 中冷却, 造成操作环境温度高, 盐酸产品中铁离子的含 量高,质量低,已被许多的企业淘汰。
合成炉
B “二合一”炉合成、冷却在炉体内完成, 吸收在 炉体外进行, 既可以生产氯化氢气体, 又可以部分 吸收生产盐酸,可以满足不同的需要。
进反应器 H298
出合成段/进冷却 出冷却吸收段 出尾气吸收段
吸收段H673
/进尾气段H313 H303
/
22.4
x
x=0.1326kmol 18.0157×0.1326=2.3881 （kg/h）
0.1328×22.4=3.4510 （m3/h）
进尾气吸收塔物料
Kg/h
Kg/m3
m³/h
氢气
0.4413
0.0775
5.6941
氯化氢
92.6881
1.401
66.1585
二氧化碳
24.4562
1.691
14.4626
水蒸汽
2.3881
0.692
3.4510
尾
氮气
45.9953
1.076
42.7465
气
软化水
吸
1006.25
1000
1.00625
收
出尾气吸收塔物料
Kg/h
Kg/m3
m³/h
塔 衡
氢气
0.4413
0.0827
5.3360
算
氯化氢
0.3813
1.496
9.2936
二氧化碳
24.4562
1.806
出合成炉吸收段水蒸气质量：
假设出塔盐酸平均浓度31%、温度平均40℃计算，查化工设计手 册该盐酸的水蒸气分压
logp = 9.00117 − 2422
273+40
p=17.05mmHg=2.27 kPa
设未吸收气体中含水蒸汽为x kmol
2.27 100
2.5421
0.4413
x 24.4562
45.9953
1.物料衡算
合成炉合成段物料衡算总结表
成
进炉量
分
（kmol/h)
HCl
0
Cl2
7.4768
H2
7.7968
CO2
0.5557
N2
1.6419
O2
0.0505
H2O
1.0020
进炉量 （kg/h）
0 530.1507 15.7167 24.4562
45.9953 1.6165 18.0510
出炉量 （kmol/h)
14.9536 0
0.2189 0.5557
1.6419 0
1.1030
出炉量 （kg/h） 545.2239
0 0.4413 24.4562
45.9953 0
19.8713
1.物料衡算
出合成炉吸收段氯化氢气体：
545.2239×（1-83%）=92.6881 (kg/h)=2.5421（kmol/h）
项目背景 任务要求
1.成员分工
最强大脑 人体计算机 CAD大白 操心大姐 Idea生产机
—— —— —— —— ——
化工计算 文档编写 CAD绘图 文献查阅 PPT制作 方案设计
2.项目背景
目前国内外对于制备高纯度氯化氢的方法很多。例如，解吸法，盐 酸脱析法，合成法，工业副产酸脱析法，石油化工副产氯化氢提纯法 等。就目前工业上的合成来说，合成法成为世界各国生产盐酸的主要方 法。
H2 90.2%；N2 1.5%；O2 0.6%；其余为水。
原料氯气组成（体积百分数）： Cl2 74%；H2 2%；CO2 5.5%；N2 15%；其余为水。
年工作日为300d；每日工作时间24h
第二部分
设计方案
生产方法选择 工艺流程
1.生产方法选择
合成法成为世界各国生产盐酸的主要方法 • 直接合成法分两步： 氯气与氢气作用生成氯化氢气体，本项目中采用
每天理论盐酸产量：10000/300=33.3（t/d) 根据每天盐酸的产量，我们选择了SHL-50的合成反应炉，设计了 产量为35t/d的合成炉反应器。 设定合成炉内吸收率为83%，故每天实际氯化氢产量： 35*1000/24*0.31/0.999/0.83=545.2239（kg/h）=14.9536（kmol/h）
C 石墨“三合一”炉具有结构紧凑、传热效率高、拆装检 修方便、使用寿命长、操作弹性强、盐酸质量好等优点, 被广泛采用。
1.工艺流程 三 合 一 炉 合 成 法
第三部分
工艺计算
物料衡算 能量衡算
1.7.45%；
3.进炉氢氯比为1:1.2；
2.贮存和包装损失为0.1%； 4.假设氯气与氢气完全反应。
中南大学
化工计算与工艺设计
年产10000t 31%盐酸的工业设计
设计 |
指导老师 | 2017年9月15日
应化XXXX
讲述人：
目录
Contents
PART 01
项目总论
PART 02
设计方案
PART 03
工艺计算
PART 04
设备选型
PART 05
设备布置
PART 06
环境与安全
第一部分
项目总论
算
发生的热量变化，而不需要考虑过程的显热、潜热和反应热，
方
因此统一基准焓法可以简化计算过程。
法
由于反映热是随温度变化的，任意温度下的反应热应该有
标准反应热加上从298K到温度T之间的焓变来取得，本设计规定
25℃（298K）100KPa的焓为零做基准。
2.能量衡算
焓值计算数据表如下：（单位kJ/mol）
2、三合一炉冷却吸收段：进口温度400℃，出口 温度40℃。
3、尾气吸收塔：进口温度40℃，出口温度30℃。 4、标准大气压100kPa，25℃的焓为零做基准。
1.能量衡算
本设计中涉及的气体组分众多，采用统一基准焓法的特点
是不必分成一系列分过程，只要直接根据各种气体统一基准焓
计
表计算出各物质的始态焓、终态焓，二者相减即可得出过程所