合成爐的計(jì)算部分

1、合成爐的計(jì)算合成爐的計(jì)算合成鹽酸的最主要的設(shè)備當(dāng)首推合成爐。合成爐從目前國(guó)內(nèi)外使用的爐型來(lái)看，主要分為兩大內(nèi)：鐵制爐和石墨爐。1鐵制爐鐵制爐鐵制爐又分為夾套爐、翅片爐和光面爐。因?yàn)楹铣蒆Cl是放熱反應(yīng)，所以及時(shí)導(dǎo)走反應(yīng)熱可提高合成爐的生產(chǎn)能力。同等容積的鐵制爐其生產(chǎn)能力夾套爐大與翅片爐，翅片爐大與光面爐。2石墨爐石墨爐石墨爐分為二和一石墨爐和三和一石墨爐。所謂二和一石墨爐的將合成和冷卻集為一體的爐子。，而三和一石墨合成爐是將合成、冷卻、

2、吸收集為一體的爐子。一般的石墨合成爐的立式圓桶形石墨設(shè)備，它由爐體、冷卻裝置、燃燒反應(yīng)裝置、安全防爆裝置、吸收裝置、以及物料進(jìn)出口、視鏡等附件組成。石墨合成爐與鐵制合成爐比較，它的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)（一般可達(dá)20年），生產(chǎn)效率高，制成的氯化氫含鐵低等。由于石墨具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性，爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)熱能迅速地傳到爐壁外由冷卻水帶走，因而氯化氫出口溫度較低，在進(jìn)入吸收器前，無(wú)需用大量的冷卻器冷卻，又由于沒有高溫爐體的熱輻射，改善了操作環(huán)

3、境。除此之外，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕，因而對(duì)進(jìn)入合成爐的原料氫氣和氯氣的含水量無(wú)特殊要求（當(dāng)然這僅是對(duì)生產(chǎn)普通工業(yè)鹽酸而言），從電解槽來(lái)的氯氣個(gè)氫氣不必經(jīng)過冷卻和干燥處理，可直接送給石墨爐去合成鹽酸。這對(duì)于僅有合成鹽酸作為耗氯產(chǎn)品的小廠來(lái)說可大大簡(jiǎn)化工藝，減少占地面積。石墨爐的缺點(diǎn)是制造較鐵制爐復(fù)雜，檢修不如鐵制爐方便，工藝操作要求嚴(yán)格，一次投資費(fèi)用大，運(yùn)輸和安裝要仔細(xì)，否則容易損壞等。1）.二和一石墨合成爐根據(jù)冷卻方式的不同可以分為：

4、浸沒式和噴淋式兩種。浸沒式合成爐浸沒式合成爐浸沒式合成爐的整個(gè)石墨爐體完全被一個(gè)鋼制的冷卻水套套住，故稱為水套式。冷卻水自水套下部進(jìn)入，從上部出口排出。操作時(shí)水套中充滿冷卻水，整個(gè)石墨爐體浸沒在水中。爐體是圓桶形半透性石墨制成，冷卻水可以微滲進(jìn)爐內(nèi)，潤(rùn)濕爐內(nèi)表面，所以爐內(nèi)溫度低，一般不會(huì)超過100℃。其優(yōu)點(diǎn)是:a.操作環(huán)境好，設(shè)備周圍沒有汽化水霧、不潮濕；b.操作安全可靠，如突然停水，由于爐體浸沒在水中，爐壁溫度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持在允許溫

5、度之下，而不至于急驟升高損壞設(shè)備；c.當(dāng)生產(chǎn)能力變化時(shí)，其適應(yīng)性較強(qiáng)；d.其余熱可綜合利用，如可利用水套中的熱水作液氯包裝的加熱用。噴淋式合成爐噴淋式合成爐噴淋式合成爐系爐頂蓋上裝設(shè)冷卻水分布器，布水器周邊有鋸齒形溢流堰。冷卻水由爐頂均勻分布到爐子外表面成水膜流下，爐子的中部設(shè)有硬聚氯乙烯制的再分布器，向外飛濺的冷卻水重新匯集到爐外壁上，底部有鋼襯橡膠的集水槽。為了防止噴淋下來(lái)的冷卻水濺出，爐子外圍還裝有用硬聚氯乙烯制成的敞口式的圓筒形

6、防護(hù)罩，它與集水槽內(nèi)徑相同并聯(lián)為一體。這種爐型的特點(diǎn)是：a.傳熱效率高，爐外壁的冷卻水膜，由上而下以較高的速度流動(dòng)，液膜不斷更新，強(qiáng)化傳熱，而且有一部分水被汽化，是相變浸沒式石墨合成爐的主體為爐體，它是多節(jié)石墨圓筒粘接而成的立式筒形設(shè)備，長(zhǎng)徑比約為10：1~12：1。在爐體的最上面一節(jié)安裝有氯化氫氣體出口管，最下面一個(gè)筒節(jié)的側(cè)面安裝有視鏡，供觀察燃燒的火焰以判斷合成反應(yīng)情況。合成爐爐體的外面設(shè)置冷卻水套，冷卻水漬水套下部進(jìn)入上部出口管排

7、出，操作時(shí)水套中充滿冷卻水，使整個(gè)石墨爐體完全浸泡在水中。在爐底中心留有一接口管，用以安裝燃燒器。它是由兩根同心的導(dǎo)管粘結(jié)于不透性石墨制的燈頭座上構(gòu)成，內(nèi)管通氯氣、兩導(dǎo)管之間的環(huán)境空間通氫氣，兩股氣體在石英燈頭處噴出后充分混合燃燒，生成的氯化氫氣體沿爐體內(nèi)壁迅速上升，使合成反應(yīng)的生成熱通過爐壁被外壁之冷卻水帶走?？紤]到停、開車時(shí)爐內(nèi)的氣體沒有置換干凈（開停車時(shí)要往爐內(nèi)從氮?dú)猓┗蚴瞧渌蛟斐傻臍錃夂推渌鼩怏w的混合比達(dá)到爆炸范圍時(shí)，可能引

8、起爆炸事故，在合成爐的頂部設(shè)置有安全防暴裝置。根據(jù)實(shí)際情況，我們小組選取的合成爐為浸沒式石墨二合一合成爐，規(guī)格Ф140012580。合成爐工藝參數(shù)的選?。汉铣蔂t工藝參數(shù)的選取：因?yàn)槁葰?、氫氣進(jìn)入合成爐的燈頭混合燃燒再噴射至爐體，則合成爐燈頭溫度為合成氣溫度最高點(diǎn)，根據(jù)護(hù)工熱力學(xué)理論，它的溫度可堪稱如下路徑的道：入爐氯、氫氣提在混合氣體溫度t下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)熱將合成氣溫度升高至t1該溫度也即燈頭溫度。1燈頭的溫度T的確定=11.81981

9、0molhHClG?3=63.2molhOHG2?進(jìn)入合成爐原料氣的溫度為35℃HCl=92.31=－2.94mH??molkJ1pmC?11??kJmolH2O=241.82=－18.00mH??molkJ2pmC?11??kJmolG合=13.252kmolh令=33.82kmolh合pG??根據(jù)下式可以計(jì)算)(1ttCGQpr?????反應(yīng)熱包括：Cl2＋H2=HCl2121H2＋O2=H2O21可根據(jù)Kirchhoff公式計(jì)算：