氯化氢的合成

第二章 氯化氢合成

一、氯化氢的性质

氯化氢（HCl）分子量36.5，密度1.63g/L，是无色具有刺激性臭味的气体，极易溶于水，在标准条件下1体积水中可溶解500体积的HCl气体。干燥的HCl腐蚀性较小，而HCl溶液（盐酸）却有强腐蚀性，原因是在水分子的作用下HCl发生了电离，产生大量的CL+，CL+可与多种物质发生反应，特别是和金属发生化学反应。因此，为了使设备不受盐酸腐蚀，具有更长的使用寿命，生产HCl时应该用干燥的氢气和氯气进行反应。

二、氯化氢合成对氢气、氯气的要求（依据工艺包的定） 名称 品种规格 消耗量吨/年 氯气 1、氯气≥99.8% 2、水和其它含氧杂质（质量）≤ 3、NCL3（质量）≤ 4、不挥发的残余物%（质量）≤ 氢气 1、H2（质量）≥99.9997% 2、O2（质量）≤ 3、露点 -60℃ 备注 三、氯化氢合成原理 HCL合成是采用氢气在氯气中不爆炸的条件下进行的方法来制备。 反应式：H2 + CL2--HCL

该反应的发生需要一定的前提条件，即提供一定的能量，在光照或加热的情况下，二者能迅速反应，并释放出大量的热。

四、氯化氢合成工艺流程及设备 1、氯化氢合成工艺流程图

防爆膜排放 去尾气淋洗塔 CDI回收氢 氢气缓冲罐

废HCL缓冲罐 空冷器 电解氢

阻火器合成炉 盐酸槽 HCL 回收自用或处理 HCL 空冷器 去三氯氢硅合成炉

HCL贮罐 水冷器 氯气 氯气缓冲罐

氯化氢合成是由两套相同的合成炉系统，H2、CL2缓冲罐，事故排放接收设备组成（其中H2、CL2缓冲罐及事故排放装置为两套合成炉系统共用）。

来自氯碱装置的氢气及从三氯氢硅合成工序返回的循环氢气输送入氢气缓冲罐。出氢气缓冲罐的氢气分别去两条生产线的氯化氢合成炉01R0301a。

来自液氯汽化工序的氯气穿过01V0302氯气缓冲罐，分别去两条生产线的氯化氢合成炉 01R0301a。

经缓冲罐后的氯气和氢气分别经过氯气阻火器和氢气阻火器，然后按一定的流量比进入氯化氢合成炉01R0301，在炉内进行燃烧，生成氯化氢气体，生成的HCL经管道冷却和水冷却器（01E0301a\\b），进入HCL缓冲罐（01V0303a\\b），然后送到三氯氢硅合成工序。 2、设备明细表

位号 名称 HCL合成炉 HCL空气冷却器 换热器 阻火器 HCL储罐 废HCL储罐 阻火器 HCL储罐 CL2缓冲灌 废CL2缓冲灌 H2缓冲罐 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 规格 材质 五、氯化氢合成的技术条件 1、原料配比

2、原料压力：0.5MPa 3、合成温度：250～450℃ 4、产品质量的控制要素

5、炉压及氯化氢输送 六、氯化氢合成的操作

（一）、开车前的准备（氮气置换）

1、检查整个系统设备、管道、阀门和仪器仪表完全正常 2、系统试压检漏，达到开车要求。

3、系统气体置换：缓冲罐用氮气置换3～4次。其中，氢气缓冲罐还需进一步用氢气置换，置换的废气经过淋洗塔后排空。合成炉和HCL缓冲罐先用氮气吹扫后再用空气吹扫，直到爆炸分析数据符合安全限值（没有爆炸危险）。

4、缓冲罐充压：气体置换完成，氯气、氢气缓冲罐分别充氯气和氢气到规定值，并启动压力控制设备。 5、检查吸收塔循环冷却水系统完全正常。 （二）、开车操作 1、启动HCL吸收系统

点火前，还必须保证HCL合成炉、HCL缓冲罐到淋洗塔的管路畅通，淋洗塔处于工作状态。点火方式有两种：

⑴ 人工点火

经手孔插入燃烧着的点火器，点火器的燃料是氢气。从辅助氢气管通入氢气，点燃后取出点火器，关闭手孔。随后逐渐从燃烧器通入氢气，稳定燃烧后关闭辅助氢气管的气源。从燃烧器通入氯气，其量比氢气少5～10%。火焰稳定燃烧后关闭吹扫空气。

⑵ 遥控点火

用专用的管道向合成炉内通入氩—甲单硅烷混合气，该混合气在空气中自然。燃烧器供应氢气，稳定燃烧后停止氩—甲单硅烷混合气。氩—甲单硅烷混合气管与合成炉断开（阀门）后，需用氮气吹扫。向燃烧器通入氯气，其量比氢气少5～10%，并关闭吹扫空气。

（三）、正常操作（工艺包定）

点火成功后，依次增大氢气和氯气的流量达到规定的参数值。并检测合成HCl的质量，达到要求后向SiHCl3合成炉进气，系统投入正常运行，逐渐转入自动控制。

（四）、停车操作（工艺包定） 1、紧急停车

在设备故障或点火失败后，合成系统需紧急停车。紧急停车，首先关闭HCl缓冲罐出气阀，系统切换到尾气淋洗塔，然后迅速关闭氯气进炉调节阀和氢气进气阀，接着向炉内通入氮气。至少30分钟后才能开启手孔，送吹扫空气，并进入点火程序或备用，直到故障排除重新点火。 2、正常停车

切断SiHCl3合成炉进气阀，切换到尾气淋洗塔。然后先慢慢减少氯气流量，再减少氢气流量，直到关闭（首先关闭氯气）。火焰熄灭后从氢气进气管通入氮气对系统进行吹扫，3～4小时后系统密封备用或改为空气吹扫并开启手孔备用。 七、事故处理预案 1、火焰熄灭

火焰非正常熄灭后，需立即按顺序切断氯气、氢气进气阀，打开HCl缓冲罐前放空阀，通入保安氮气，并关闭氢气和氯气管线上的手动阀。在用氮气进行气体置换完成之前，禁止打开合成炉手孔。

火焰熄灭的主要原因是合成炉压力过高（接近氢气缓冲罐，氯气缓冲罐的储存压力），可能是系统出现堵塞或前端原料缓冲罐压力设定不合理。对于前者，系统气体置换完成后排除故障；对于后者应修改原

料缓冲罐的设定值。

氢气和氯气流量配比失衡也是造成火焰熄灭的重要因素，在提量和降量过程中应注意增幅不能太大。

如果原料供应不足，原料缓冲罐压力下降到控制下限，系统自动联锁关闭氢气和氯气进气阀，也会造成火焰非正常熄灭。为避免此种情况的发生，液氯库或供氢站应提前通知，使合成炉按正常停车程序进行。

2、防爆膜破裂

当合成炉的压力达到XXXMpa.G以上时，防爆膜破裂。引起合成炉超压的主要原因是合成炉内形成了爆炸性混合气，并被引燃。这是极其危险的，在开车前和火焰熄灭后必须按要求进行气体置换，避免形成爆炸性混合气。生产过程中始终保持氢气过量，也是为了防止形成爆炸性混合气。火焰异常熄灭，提供保安氮气是必不可少的条件。 防爆膜破裂后，合成炉压力迅速下降，低于XXXMpa.G时联锁切断氯气氢气进气阀，切断HCl缓冲罐前进气阀，打开保安氮气进气阀。 防爆膜必须定期更换，超期使用会使其承压能力下降，以致有可能在正常操作压力下出现破裂，给生产造成不必要的损失。 3、系统泄漏

在高温和HCl的腐蚀下，设备、管道、阀门、密封垫损坏造成泄漏是主要原因。一旦出现泄漏，合成炉都应降量或停产，然后对该设备或该段管路进行气体置换，及时维修或处理。 4、原料供应不足

在得到通知的情况下，按正常停车处理；未得到通知，则按紧急停车处理。 5、阀门损坏

阀门损坏主要表现在阀门不能开启、不能关闭或内漏。开车前应检查主工艺线上的开关阀是否能开启和关闭，及时更换已损坏的阀门。开车前后注意尾气排放阀是否有内漏，一旦出现，应气体置换后及时更换。必要时，HCl合成炉可降量或停产处理。 6、停电

停电时，按紧急停车处理：关闭氯气和氢气进气阀，关闭HCl出气阀，打开保安氮气进气阀，打开HCl缓冲罐后的放空阀。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rha5.html