最新氯化氢吸收制备盐酸--化工原理大作业

化工原理大作业

目录

一、任务及操作条件.................................................................................................................. - 1 -

1.1设计题目：.................................................................................................................... - 1 -

1.2工艺操作条件：............................................................................................................ - 1 -

二、设计条件及主要物性参数.................................................................................................. - 2 -

2.1设计条件：.................................................................................................................... - 2 -

2.2主要的物性参数值........................................................................................................ - 2 -

三、设计方案的确定.................................................................................................................. - 3 -

3.1设计方案的内容............................................................................................................ - 3 -

3.1.1流程方案的确定................................................................................................. - 3 -

3.1.2设备方案的确定................................................................................................. - 3 -

3.2流程布置........................................................................................................................ - 4 -

3.3吸收剂的选择................................................................................................................ - 4 -

3.4操作温度和压力的确定................................................................................................ - 4 -

3.5填料的选择.................................................................................................................... - 5 -

3.5.1填料种类的选择 (5)

3.5.2填料规格的选择............................................................................................. - 5 -

3.5.3填料材质的选择............................................................................................... - 6 -

四、填料塔工艺尺寸的计算...................................................................................................... - 8 -

4.1物料计算........................................................................................................................ - 8 -

4.1.1出塔吸收液中各组分的量................................................................................. - 8 -

4.1.2混合气进出塔的摩尔组成................................................................................. - 9 -

4.1.3混合气进塔的流量............................................................................................. - 9 -

4.1.4出塔混合气量..................................................................................................... - 9 -

4.2气液平衡关系................................................................................................................ - 9 -

4.3塔径计算...................................................................................................................... - 10 -

4.3.1采用Eckert通用关联图法计算泛点气速

F

u................................................. - 10 -

4.3.2操作气速的确定............................................................................................... - 12 -

4.3.3塔径的计算....................................................................................................... - 12 -

4.3.4核算操作气速................................................................................................... - 12 -

4.3.5核算径比........................................................................................................... - 12 -

4.3.6喷淋密度校核................................................................................................... - 13 -

4.3.7单位填料程压降（

p

Z

）的校核.................................................................... - 13 -

4.4填料层高度的确定...................................................................................................... - 14 -

4.4.1传质单元高度

OG

H计算.................................................................................. - 14 -

4.4.2计算

L

K................................................................................. 错误！未定义书签。

4.4.3计算

OL

H.......................................................................................................... - 16 -

4.4.4传质单元数N OL计算....................................................................................... - 16 -

4.4.6填料塔附属高度计算....................................................................................... - 17 -

4.4.7填科目的分段................................................................................................... - 17 -

4.4.8封头的选择....................................................................................................... - 17 -

五、填料吸收塔的附属设备.................................................................................................... - 18 -

5.1填料支承板.................................................................................................................. - 18 -

5.2填料压板和床层限制板.............................................................................................. - 18 -

5.3液体分布器计算和再分布器的选择和计算.............................................................. - 18 -

5.3.1液体分布器....................................................................................................... - 18 -

5.3.2气体进出口装置与排液装置........................................................................... - 19 -

六、辅助设备的选型................................................................................................................ - 21 -

6.1管径的计算.................................................................................................................. - 21 -

6.2离心泵的选择与计算.................................................................................................. - 22 -

工艺设计计算结果汇总与主要符号说明........................................................................ - 23 -

1.吸收塔的吸收剂用量计算总表............................................................................. - 23 -

⒉塔设备计算总表.................................................................................................... - 24 -

⒊填料计算总表........................................................................................................ - 24 -

参考文献 (25)

经费预算 (26)

设计心得 (27)

一、任务及操作条件

1.1设计题目：

设计全套分离设备，以满足以下要求：

利用水吸收废气中HCl气体，制备稀盐酸。温度为45℃的HCl废气中HCl 含量为1640.7 mg/m3，吸收率高于95.37%，并且要求每年按运行10个月来计算，年产出2000 吨4.0%（质量分率）以上的稀盐酸。

要求，从化工方面的专业网站上查询适当的塔参数，设计全套设备，并做出经费预算。

希望细致完成计划书。

1.2工艺操作条件：

（1）操作压力为101.3KPa

（2）操作温度为20℃

（3）逆流操作

二、设计条件及主要物性参数

2.1设计条件：

（1）生产能力:

稀盐酸生产量a/t

2000

L

mix

（2）原料:

以氯化氢—空气二元体系，进料混合气体含氯化氢的含量为1640.7 mg/m3。

（3）处理要求:

氯化氢的回收率高于95.37%，该设计中去96%。

（4）操作压力：101.3KPa

（5）操作温度：20℃

2.2主要的物性参数值

（1）空气的分子量：29 ；氯化氢的分子量：36.5 ；水的分子量：18

（2）293℃饱和水蒸气压强为2.3346KPa

（3）在1 atm时，水的凝固点（f.p.）为0℃，沸点（b.p.）为100℃。

三、设计方案的确定

3.1设计方案的内容

3.1.1流程方案的确定

常用的吸收装置流程主要有逆流操作、并流操作、吸收及部分再循环操作、多塔串联操作、串联—并联操作，根据设计任务、工艺特点，结合各种流程的优缺点，采用常规逆流操作的流程，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收及利用率高。

3.1.2设备方案的确定

本设计要求的是选用填料吸收塔，填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，它的结构和安装比板式塔简单。它的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌或乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒在填料层上。

图1.1 常规逆流操作流程图

3.2流程布置

吸收装置的流程布置是指气体和液体进出吸收塔的流向安排。本设计采用的是逆流操作，即气相自塔底进入由塔顶排出，液相流向与之相反，自塔顶进入由塔底排出。逆流操作时平均推动力大，吸收剂利用率高，分离程度高，完成一定分离任务所需传质面积小，工业上多采用逆流操作。

3.3吸收剂的选择

吸收剂性能的优劣是决定吸收操作效果的关键之一，吸收剂的选择应考虑以下几方面：

(1)溶解度: 吸收剂对溶质的溶解度要大，以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。

(2)选择性: 吸收剂对溶质组分有良好的溶解能力，对其他组分不吸收或甚微。

(3)挥发度：操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收和再生过程中的挥发损失。

(4)粘度: 吸收剂在操作温度下粘度要低，流动性要好，以提高传质和传热速率。

(5)其他：所选用的吸收剂尽量要无毒性、无腐蚀性、不易爆易燃、不发泡、冰点低、廉价易得及化学性质稳定

一般来说，任何一种吸收剂都难以满足以上所有要求，选用是要针对具体情况和主要因素，既考虑工艺要求又兼顾到经济合理性，综上因素的考虑，本次设计任务选用清水做吸收剂。

3.4操作温度和压力的确定

(1)温度：低温利于吸收，但温度的底限应由吸收系统决定，本设计温度选20℃

(2)压力：加压利于吸收，但压力升高操作费用、能耗增加，需综合考虑，本设计采用常压。

3.5填料的选择

3.5.1填料种类的选择

填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,还要确保有较高的传质效率.除此之外,还应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料,这样可以使通量增大,塔

的处理能力也增大.通常考虑以下几个方面:

①传质效率，传质效率即分离效率，它有两种表示方法：一是以理论级进行计算的表示方法，以每个理论级当量的填料层高度表示，即HETP值；另一是以传质速率进行计算的表示方法，以每个传质单元相当的填料层高度表示，即HTU 值。在满足工艺要求的前提下，应选用传质效率高，即HETP(或HTU值)低的填料。对于常用的工业填料，其HETP(或HTU)值可由有关手册或文献中查到，也可通过一些经验公式来估算。

②通量，在相同的液体负荷下，填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大，则通量愈大，塔的处理能力亦越大。因此，在选择填料种类时，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料。对于大多数常用填料，其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到，也可通过一些经验公式来估算。

③填料层的压降，填料层的压降是填料的主要应用性能，填料层的压降愈低，动力消耗越低，操作费用愈小。选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要。比较填料的压降有两种方法，一是比较填料层单位高度的压降△P/Z；另一是比较填料层单位传质效率的比压降△P/NT。填料层的压降可用经验公式计算，亦可从有关图表中查出。

④填料的操作性能，填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等。所选填料应具有较大的操作弹性，以保证塔内气液负荷发生波动时维持操作稳定。同时，还应具有一定的抗污堵、抗热敏能力，以适应物料的变化及塔内温度的变化。

此外，所选的填料要便于安装、拆卸和检修。

3.5.2填料规格的选择

填料按规格规格通常分为散装填料与规整填料：①散装填料规格的选择散装填料的规格通常是指填料的公称直径。工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。（一般推荐：D≤300时，选25mm 的填料；300900

D mm

≥时，选用

≤≤时，选25—38mm的填料;900

mm D mm

-的填料，但一般大塔中常用50mm的填料。）②规整填料规格的选择工5070mm

业上常用规整填料习惯用比表面积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格。

3.5.3填料材质的选择

工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。

①陶瓷填料：陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性，一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀，对强碱介质，可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料。陶瓷填料因其质脆、易碎，不宜在高冲击强度下使用。陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，工业上，主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程。

②金属填料：金属填料可用多种材质制成，金属材质的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除Cl-以外常见物系的腐蚀，但其造价较高；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价极高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。金属填料可制成薄壁结构(0.2~1.0mm)，与同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，工业应用主要以金属填料为主。

③塑料填料：塑料填料的材质主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。聚丙烯填料在低温(低于0℃)时具有冷脆性，在低于0℃的条件下使用要慎重，可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料。塑料填料具有质轻。价廉、耐冲击、不易破

碎等优点，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，在某些特殊应用场合，需要对其表面进行处理，以提高表面润湿性能。

综合以上：本设计中选择塑料鲍尔环散装填料DN50。

四、填料塔工艺尺寸的计算

4.1物料计算

如图所示，对于逆流操作的吸收塔，在任意截面M-N 与塔顶或塔底作物料衡算：

LX GY LX GY +=+11 或 LX GY LX GY +=+22 吸收塔的逆流物料衡算示意图如下：

4.1.1出塔吸收液中各组分的量

本设计任务是年处理2000t 稀盐酸，氯化氢含量为4%以上，年生产时间10个月，为设计计算所需，取氯化氢含量为8%，所以： 吸收液的质量流量：h kg /277.82430101000

0002L mix =⨯⨯⨯=

吸收剂水的流量：()h kmol L /6.4102

.1808.018.277=-⨯=

液相中041.00

.1815

.3608.0108.0l 1=÷÷=÷÷=

HCl HC M M x 稀

1,Y G 2,Y G

M N

1

,X L

2

,X L

吸收塔的逆流物料衡算示意图

液相中048.0041

.01041

.01x 111=-=+=

x X ，X 2=0. 4.1.2混合气进出塔的摩尔组成

进塔废气冷却到20O C 后其中HCl 的含量为 )

/(69.178020

27345

2731640.73m mg =++⨯

=ω

1. 进塔气相摩尔分率为 0011.05

.36104.227807.1/31=⨯⨯==-HCl

m M V y ω

进塔气相摩尔比 0011.00011

.010011

.01y 111=-=-=

y Y 2. 出塔气相摩尔比为 ()()440000.029.010011.0112=-⨯=-=ηY Y

查资料可知，在20℃的时候混合气密度)m (Kg 206.1293

273

4.22293G =⨯=

ρ 4.1.3混合气进塔的流量

由物料衡算知)()(2121X X L Y Y V -=-,所以混合气体中惰性气体的流量 )/mol (6.36644

0000.00011.0)

0048.0(6.14)(2121h k Y Y X X L V =--⨯=--=

混合气体的流量 )/(664.30011

.11

6.366111h kmol Y V V mix =÷=+÷

= 4.1.4出塔混合气量

出塔混合气量：())h kmol 663.63(96.01)6.6633.664(6.663V mix2=-⨯-+=

4.2气液平衡关系

查阅资料得到20℃时氯化氢溶于水的亨利系数为Kpa 10279.0E 3

⨯=

754.23

.10110279.0P E m 3

=⨯=

= 1995

.018

10279.02

.998EM H 3s

=⨯⨯=

=

ρ

4.3塔径计算

塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.3kPa ，吸收液20℃计算 u

4

G

D π

=

4.3.1采用Eckert 通用关联图法计算泛点气速F u

F u ——空塔液泛气速，m/s ；

g ——重力加速度，2s m 81.9；

ϕ——填料因子（packing factor ）,32m m ；

L G ρρ、——气、液相密度，3m Kg ；

水水

，ρρρψL

=

是水的密度，3m Kg ；

G L W W 、——液相与气相的质量通率，()2m s Kg ⋅；

L μ——液相粘度，s Pa ⋅。 4.3.1.1有关数据计算 废气的平均摩尔质量：

01.290011.045.36)0011.01(29m =⨯+-⨯==∑i i V M y M

进塔混合气密度)m (Kg 206.1293

273

4.22293G =⨯=

ρ (混合气浓度低，可近似视为空气密度)

混合气质量流量)/(3.1927101.293.664h kg M V W m V m ix G =⨯== 混合气体体积流量)/(5.15979206

.13

.19271/3h m W G G G ==

=ρ

查化工原理附录 吸收液密度3L m Kg 2.998=ρ 吸收液质量流量 277.8kg/h W L =

吸收液的体积流量h m W V L L L /28.02.998/8.277/3===ρ 吸收液黏度s Pa 105.1005L ⋅⨯=-μ

经比较，选D=50mm 塑料鲍尔环(米字筋)。查《化工原理》教材附录可知其主要性能参数有，填料因子Φ =1201-m ，比表面积t a ＝106．432/m m 。

4.3.1.2关联图的横坐标值

0040.02.998206.119271.3227.8W W 2

12

1L G G L =⎪⎭⎫

⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρρ 4.3.1.3关联图的纵坐标值 由图查得纵坐标值为0.25，即

0.25u 00373.0g u 2F 2.0L L G 2F ==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛μρρϕφ 故液泛气速s m 8.22u F = 4.3.2操作气速的确定

一般操作气速推荐范围为()F u 8.0~5.0u =，在此取s m 4.9u 6.0u F ==。 4.3.3塔径的计算

1m .136009.45

.159794u 4G D =⨯⨯==

π

π 取塔径为1200mm 1.2m = 4.3.4核算操作气速 F 2

u s m 3.93600

1.214.315979.5

4u <=⨯⨯⨯=

故满足要求。 4.3.5核算径比

24500012d D ==

对于同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料 费

用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，

常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d 的推荐值列于下表。 塔径与填料公称直径的比值D/d 的推荐值

填 料 种 类 D/d 的推荐值 拉西环 D/d ≥20~30 鞍环 D/d ≥15 鲍尔环 D/d ≥10~15 阶梯环 D/d>8 环矩鞍

D/d>8

通过以上表的数据可知所选鲍尔环满足鲍尔环的径比要求。 4.3.6喷淋密度校核

填料的最小润湿速率(MWR)为()=min W L 0.08 3m ／(m•h) 最小喷淋密度 min U ＝0.08×106．4＝8.512 3m ／(m•h) 因h m m 7.181.2

2.9983600

428.0D L 4U 32

2L ⋅=⨯⨯⨯⨯==

ππρ 故满足最小喷淋密度要求。 4.3.7单位填料程压降（

p

Z

∆）的校核 在压降关联图中取横坐标值0.07787，将操作气速 (u ＝4.9m/s) 代替纵坐标中的 查表，DN=50mm 塑料鲍尔环(米字筋)的压降填料因子p φ ＝125代替纵坐标中的φ．则纵标值为：

()

920.010

5.1002.99820

6.181.91254.92

.052=⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯-

查资料得：填料m Pa z p /30081.930/=⨯=∆，z p /∆在145-490填料m Pa /范围

内，故满足要求。

4.4填料层高度的确定

计算填料层高度，即 ⎰-Ω=

=1

2Y Y *Ya OG OG Y

Y dY

K G

G H Z 4.4.1传质单元高度OG H 计算

Ω

=

a K H Y G O G

，其中aP K a K G Y = a Hk a k a K L G G 111+=，本设计采用（恩田式）计算填料润湿面积a w 作为传质面积a ，依改进的恩田式分别计算L k 及G k ，再合并为La k 和Ga k 。

列出备关联式中的物性数据

气体性质(以塔底20℃，101.3kPa 空气计)：

3G m Kg 206.1=ρ (前已算出)（气体密度）

s Pa 10018.03G ⋅⨯=-μ (查化工原理附录)（气体黏度）

()s m 10167.0V V p M 1M 1T 104.3D 2

53

1B m 31A m 2

1B A 235-G -⨯=+⎪⎪⎭⎫

⎝⎛+⨯=，，（依据Gilliland 式估算)(溶质在气相中的扩散系数)

液体性质(以塔底20℃水为准)：

3L m Kg 2.998=ρ s Pa 105.1005L ⋅⨯=-μ

s m 108.2D 29L -⨯=(查化工原理附录)。 气体与液体的质量流速：()

s m Kg ⋅=⨯⨯==22

2L G 4.743600

1.219271.3

4D W 4U ππ

()

s m Kg 068.036002.18.2774D W 4U 2

2

2G L ⋅=⨯⨯==

ππ

塑料鲍尔环(乱堆)特性：

d ＝50mm ＝0．05m （塑料鲍尔环直径） 32t m m 4.106=α（比表面积）

m N 1040cm dyn 403t -⨯==σ（填料材质的临界表面张力）

m N 106.723L -⨯=σ（水的表面张力）

45.1=ϕ（鲍尔环为开孔环）依式计算有效面积w a 。

依式：⎪⎭

⎪⎬⎫⎪⎩

⎪

⎨⎧⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--=-2

.0t L L 2L 05

.02L t 2L 1

.0L t L 75

.0L t t W U g U U 45.1exp 1ασρραμασσαα 代入上述数据得：

⎪⎭

⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛

⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯--=-----2.03205.0221.0575.033t

W

4.106106.722.998068.09.8198.294.106068.010

5.1004.1060.06810

6.72104045.1exp 1αα

0637.0=t

w

αα故 32m m 6.8=w α； 根据修正的Onda 关联式：

液相传质系数：4.02

1L L 2

1L L L 3

2L W L L g D U 0095.0k ψρμρμμα⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-

代入上述数据得：

4

.02

15

-2

195

3

23L 45.12.99881.91000.51108.298.29105.10010005.16.80.0680095.0k ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⎪

⎭⎫

⎝⎛⨯⨯=-

--- s m 108.45k 5L -⨯=

15W L s 001.01045.88.6k --=⨯⨯=α

————L k 为液相传质系数，L D 为溶质在液相中的扩散系数，2m /s;

气相传质系数：1.1G t 3

1

G G G 7

.0G t G G RT D D U 237.0k ψαρμμα⎪⎭⎫ ⎝

⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛=

代入上述数据得：

1.153

1

53

7

.03G 45.19328.31410167.006.4110167.0.206110

018.010018.04.106 4.74237.0k ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯=---- ()

k P a

s m k m o l 1029.1k 25G ⋅⋅⨯=- ()

kPa s m kmol 108.771029.16.8k 355W G ⋅⋅⨯=⨯⨯=--α ————G k 为气相传质系数

L

G K k 1

k H 1L +

= 代入数据得：

4.2729910

45.811029.11995.0155L =⨯+⨯=--K 得：5L 1066.3K -⨯= 4.4.3计算OL H

m 4.42.13.1011066.33600

43.6642

5n n L =⨯⨯⨯⨯÷⨯=Ω=Ω=

-πaP K V K V H G Y O 4.4.4传质单元数N OL 计算

采用吸收因数法计算传质单元数： 吸收因子S ：005.074

.4754.2068

.0mU U S G L =⨯==

，因1S ≠，则有()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+---=

S S S 2221OL mX Y mX Y 1ln -11N 其中：0110.0Y 1=，004400.0Y 2=，0X 2= ，754.2m = 则：23.3N OL =

4.4.5填料层高度z 的计算

m 21.1423.34.4N H Z O L O L =⨯==

根据设计经验，填料层的设计高度为Z=14.5，故取实际填料层高度取为

14.5m 。

4.4.6填料塔附属高度计算

塔上部空间高度，通过相关资料可取1.5m, 塔底液相停留时间按1.5min 考虑, 则塔釜所占空间高度为

s m 00800.03600

2.998277.8

L

V 3L

s =⨯=

=ρ

006m .01.2008

00.0605.14D V 605.14h 2

2s 1=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=

π

π 考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取1m,所以塔的附属高度可以取m 1.510.015.1=+

所以塔高为6m 15.145.1H =+=

4.4.7填科目的分段

液体沿填料层下流时，有逐渐向塔壁方向集中的趋势，形成壁流效应。壁流效应会造成填料层内气液分布本均匀，使传质效率降低。因此．设计中每隔一定的填料层高度．需要设置液体收集再分布装置，即将填料层分段。

对于散装填料，一般推荐的分段高度值见下表。

因为H/D=16/1.2=13.3,取h max =4m,可将填料层分4段。 4.4.8封头的选择

填料塔的顶部与底部均选用标准椭圆形封头。公称直径1200mm ，曲面高度200mm,直边高40mm 。

填料类型 H/D hmax 拉西环 2.5 ≤4 矩鞍 5-8 ≤6 鲍尔环

5-10

≤6

化工原理-吸收课后答案

第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** * *== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与

空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110 O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈

氯化氢合成及盐酸合成技术方案

天成化工氯化氢合成技术方案编号：ntxqlhqhc-2012-12-30 买方：天成化工 卖方：南通星球石墨设备有限公司 日期：二0一二年十二月三十日 一.装置配置描述

1.1.根据用户的要求，为用户选用我公司生产的组合式二合一副产蒸汽石墨合成炉，生产HCl气体高纯盐酸及普通盐酸。 1.2.按SZL-1500型组合式二合一副产蒸汽石墨氯化氢合成炉。配置，数量：4台，开3备1。 1.3.设置配套盐酸吸收系统：5套其中一套是专门用来生产高纯盐酸，4套用来生产工业盐酸。采用二级降膜吸收+尾气塔吸收，满足高纯盐酸和普通盐酸的生产。 1.4操作弹性范围：30％～110％。 1.5年操作时间：按8000小时/年设计。 1.6产能: （1）、高纯盐酸:35000吨/年 （2）、氯化氢：120000吨/年 二.主产品及副产品技术规格 2、1，31%高纯盐酸规格： 指标名称单位标准要求 总酸度（HCl）≥mg/L mg/L 31 钙质量浓度（以Ca计）≤mg/L mg/L 0.2 镁质量浓度（以Mg计）≤mg/L mg/L 0.05 铁质量浓度（以Fe计）≤mg/L mg/L 0.3 游离氯≤mg/L mg/L 20 蒸发残渣≤mg/L mg/L 15 外观为无色透明液体 2.2.工业盐酸： 指标名称单位标准要求 总酸度（HCl）≥31

铁质量浓度（以Fe计）≤% 0.006 硫酸盐（以SO4计）≤% 0.005 砷% 0.0001 灼烧残渣≤% 0.08 氯化物（以CL计）≤% 0.005 2.3.氯化氢气体： 纯度：≥96%(vol) H2≤3.5%(vol) 水≤0.5% 压力：0.15－0.2MPa 2.4.副产蒸汽：压力：0.5MPa 三.合成炉及吸收器的能力描述 3.1.HCL合成炉：单台合成炉正常生产氯化氢能力120t/d，对应387td普通盐酸能力。 3.2.配套吸收系统，普通盐酸共4套，单套吸收装置吸收能力满足387t/d的盐酸产量,高纯盐酸一套，每天吸收能力满足：105t/d,年产高纯盐酸35000吨/年。 3.3.所有尾气达标排放,达到GB16297-1996标准的要求。 四．工艺情况及控制方案建议 4.1工艺简述： 干燥的尾氯（或原氯）经缓冲罐及稳压阀稳定压力在设定值，干燥的氢气经缓冲罐和稳压阀稳定在设定值，氯气、氢气以设定好的比例值进入合成炉进行燃烧反应，合成氯化氢。氢气与氯气流量分别自动检测并由比例调节器自动跟踪调节，确保氯氢配比，合成的氯化氢气体可以去界外也可以去降膜吸收器、尾气吸收塔吸收制普通盐酸，其中一部分氯化氢气体去高纯盐酸吸收系统制取高纯盐酸。当使用尾氯时，尾氯不足的情况下由原氯自动补充。 制取高纯盐酸的吸收水为纯水，吸收产出31%的高纯盐酸。 制取工业盐酸的吸收水为工业水。 合成炉夹套采用三段冷却，其中二段循环水冷却和一段热水（热水用来副产蒸汽）冷却。 当出现各种异常情况时，本装置的连锁装置将把原料切断，确保本装置的安全，避免安全环保事故的发生。 4.2.控制方案（自控系统由业主选择并确认）

化工原理_吸收_习题

吸收试题 一、 填空题： 1、溶解平衡时液相中______,称为气体在液体中的平衡溶解度;它是吸收过程的________,并随温度的升高而_______,随压力的升高而_______。 2、压力_______，温度_________，将有利于解吸的进行。 3、由双膜理论可知,_______为吸收过程主要的传质阻力;吸收中,吸收质以_________的方式通过气膜,并在界面处________,再以________的方式通过液膜。 5、吸收操作的依据是____ ____,以达到分离气体混合物的目的。 6、亨利定律的表达式Ex p =*，若某气体在水中的亨利系数E 值很大，说明该气体为___ ___气体。 7、对极稀溶液，吸收平衡线在坐标图上是一条通过 点的 线。 9、由于吸收过程中，气相中的溶质组分分压总是________溶质的平衡分压，因此吸收操作线总是在平衡线的_________。 10、吸收过程中，X K 是以______为推动力的总吸收系数，它的单位是___kmol/(m 2.s)__。 11、若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为G L L k H k K +=11，其中L k 1表示___ ____，当___ ____项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 13、吸收操作中增加吸收剂用量，操作线的斜率___ ___，吸收推动力___ ___。 14、当吸收剂用量为最小用量时，完成一定的吸收任务所需填料层高度将为___。 15、用吸收操作分离气体混合物应解决下列三方面问题：_溶剂的选择 、 溶剂的再生 与 吸收设备 。 19、吸收操作线是通过____物料衡算__得来的，在Y-X 图上吸收操作线通过（X 2、Y 2 ）、（X 1、Y 1 ）两点。 20、在吸收操作中，_______总量和_________总量将随吸收过程的进行而改变，但_______和_______的量则始终保持不变。 二、选择题 1、吸收操作的目的是分离_____ ______ A.液体均相混合物 B.气液混合物

氯化氢合成及高纯盐酸工艺操作规程

氯化氢成合成及 高纯盐酸工艺 操作规程 编制： 审核： 批准： 发布日期：

目录 1 目的 (3) 2 适用范围 (3) 3 岗位定员及职责 (3) 3.1岗位定员 (3) 3.2职责 (3) 4 生产任务及原理 (4) 4.1 生产任务 (4) 4.2 生产原理 (5) 5 负责范围 (5) 5.1管辖范围 (5) 6 工艺流程及设备 (6) 6.1工艺流程叙述 (6) 6.2主要设备一览表 (7) 7 控制指标 (9) 7.1仪表控制项目 (9) 7.2分析指标 (10) 7.3安全联锁 (11) 8 原材料、辅助材料、公用工程规格 (11) 9 操作方法 (12) 9.1原始开车或检修后开车前的准备工作 (12) 9.2开车 (14) 9.3氯化氢余热蒸汽炉岗位 (19) 9.3.1正常开炉 (19) 9.3.2正常停车 (19) 9.3.3紧急停车处理 (20) 9.3.4操作要点 (20) 9.3.5操作过程中的巡回检查规定 (21)

9.3.6操作控制指标 (21) 9.3.7不正常原因及处理方法 (22) 9.4安全注意事项及处理方法 (23) 9.4.1氯化氢蒸汽炉生产系统 (23) 10 合成炉不正常情况及处理方法 (24) 11 岗位巡回检查制度 (26) 11.1 巡回检查的主要内容 (26) 11.2 岗位巡回检查路线 (27) 12 设备维护保养制度 (27) 13 岗位交接班制度 (28) 14 岗位安全卫生 (29) 14.1岗位安全管理规定 (29) 14.2氯气、氢气及氯化氢的特性、危害及防护 (30) 14.3消防器材使用 (33) 15 质量记录 (34) 16 更改记录 (35)

氯化氢吸收制备盐酸--化工原理大作业正规版

氯化氢吸收制备盐酸--化工原理 大作业 (可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）

化工原理大作业

目录 一、任务及操作条件.............................................................. - 1 - 1.1设计题目：.................................................................. - 1 - 1.2工艺操作条件：.......................................................... - 1 - 二、设计条件及主要物性参数............................................. - 2 - 2.1设计条件：.................................................................. - 2 - 2.2主要的物性参数值 ..................................................... - 2 - 三、设计方案的确定.............................................................. - 3 - 3.1设计方案的内容....................................................... - 3 - ........................................................................................ - 3 - ........................................................................................ - 4 - 3.2流程布置...................................................................... - 4 - 3.3吸收剂的选择.............................................................. - 5 - 3.4操作温度和压力的确定............................................. - 5 - 3.5填料的选择.................................................................. - 6 - (5) ..................................................................................... - 7 - ......................................................................... 错误!未定义书签。 四、填料塔工艺尺寸的计算.............................................. - 10 - 4.1物料计算................................................................... - 10 - ..................................................................................... - 11 - ..................................................................................... - 11 -

化工原理第五章-吸收-题

化工原理第五章-吸收-题

六吸收 浓度换算 2.1甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m3, 试计算该溶液中甲醇的: (1)摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 2.2 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 2.3一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经 5 小时后液面下降到离管口 2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 2.4 浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 2.5 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A= 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=0.24[cm2/s],求气膜的当量厚度。 136

相平衡与亨利定律 2.6 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。以[g/m3·atm]及[kmol/m3·Pa]表示。 2.7 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y增大一倍; (B)P增大一倍;(C)Y减小一倍; (D)P减小一倍。 2.8 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少? (2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？ 2.9 在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸气,操作温度20℃,压力1atm。若已知气相与液相传质分系数（简称传质系数）k G＝ 3.5×10-4[kmol/(m2.s.atm)],k L=1.5×10-4[m/s],平衡关系服从亨利定律,亨利系数E=32atm,求K G、K x、K y和气相阻力在总阻力中所占的比例。 2.10 在一填料塔中用清水吸收混合气中的氨。吸收塔某一截面上的气相浓度y=0.1，液相浓度x=0.05(均为摩尔分率)。气相传质系数k y= 3.84×10-4[kmol/(m2.s.Δy)],液相传质系数k x=1.02×10-2[kmol/(m2.s.Δx)],操作条件下的平衡关 137

水吸收氯化氢填料塔设计

化工原理大作业

目录 1、填料塔主体设计方案的确定 (3) 1.1装置流程的确定 (3) 1.2 吸收剂的选择 (3) 1.3 填料的选择 (3) 2、基础物性数据及物料衡算 (4) 2.1 基础物性数据 (4) 2.1.1 液相物性数据 (4) 2.1.2气相物性数据 (4) 2.1.3 气液相平衡数据 2.1.4 物料横算 (5) 2．2填料塔工艺尺寸的计算 (6) 2.2.1 塔径的计算 (6) 2.2.2 填料层高度的计算及分段 (7) 2.2.3填料层压降计算： (10) 2.2.4 液体分布装置 (11) 3、附属设备的选择与计算 (12) 3.1填料支撑装置 (12) 3.2填料压紧装置 (12) 3.3吸收塔主要接管的尺寸计算 (12) 3.3.1液体进料接管 (13) 3.3.2气体进料接管 (13) 3.4填料塔附属高度的计算 (14) 3.5离心泵和风机的选择 (14) 4设计一览表 (15) 4.1基础物性数据和物料衡算结果汇总： (15) 4.2填料塔工艺尺寸计算结果表： (16) 4.3吸收塔设计一览表 (17)

前言 化工设计任务书 设计全套分离设备，以满足以下要求： 利用水吸收废气中的HCl气体，制备稀盐酸。温度为45℃的HCl的废气中的HCl的含量为1640.7mg/m3,吸收率高于95.37%，并且要求每年按运行10个月来计算，年产出2000吨4.0%以上的稀盐酸。 要求：从化工专业网站上查询塔参数，设计全套设备，并做出经费预算。 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。 1、填料塔主体设计方案的确定 1.1装置流程的确定 本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。 逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。 1.2 吸收剂的选择 因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。 1.3 填料的选择 塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d[]1。 综合考虑填料规格，种类和材质后，选用聚丙烯鲍尔环填料

氯气及氯化氢吸收方法

氯气及氯化氢吸收方法 一、氯气的吸收方法： 1.碱液吸收法：氯气可以与碱液发生化学反应生成盐酸，如氢氧化钠 溶液可以与氯气反应生成盐酸和氯化钠： 2NaOH+Cl2->2NaCl+H2O 碱液吸收具有吸收速度快、效果好的优点，但需要采用专用设备进行 操作。 2.活性炭吸附法：氯气可以通过活性炭进行吸附。活性炭具有大的比 表面积和高的吸附能力，可以有效地吸附氯气分子。此方法操作简单，但 吸附的氯气需要采取相应的措施进行处理，以免引发再次释放。 3.双氧水吸收法：氯气可以与双氧水发生反应生成氯化氢和盐酸： H2O2+Cl2->2HCl+O2 双氧水具有良好的氧化性，可以有效地吸收氯气，但需要注意反应条件，如温度和浓度等。 以上方法可以单独使用，也可以结合使用，以提高吸收效果。 二、氯化氢的吸收方法： 1.碱液吸收法：氯化氢可以与碱溶液发生中和反应，生成相应的盐类： NaOH+HCl->NaCl+H2O 碱液吸收法是氯化氢常用的吸收方法，具有一定的吸收速度和效果， 但也需要进行废液处理，以防止废液对环境造成污染。

2.活性炭吸附法：氯化氢可以通过活性炭进行吸附，活性炭具有较强 的吸附能力，可以有效吸收氯化氢。但需要及时更换或处理吸附的活性炭，以防止再次释放。 3.水吸收法：氯化氢可以通过与水发生反应生成盐酸： HCl+H2O->H3O++Cl- 水吸收法是一种简便、安全的吸收方法，但对水的纯度要求较高，并 且需要进行废液处理。 以上吸收方法可以根据实际情况选择合适的吸收设备和操作条件，以 确保安全有效地吸收氯气和氯化氢。同时，在使用过程中需要做好防护措施，如佩戴防护服、呼吸器等，并提前做好应急预案，以防止意外事故的 发生。

盐酸的制作方法

盐酸的制作方法 盐酸是一种常见的无机酸，其制备方法有多种。下面将介绍其中几种常见的盐酸制备方法。 一、盐酸的制备方法之氯气法 盐酸的主要原料是氯气和水。首先，将氯气通入水中，氯气会与水反应生成氯化氢气体（化学式为HCl）。这个反应是一个放热反应，反应速度较快。生成的氯化氢气体会溶解在水中，形成盐酸溶液。盐酸溶液的浓度可以通过控制氯气的通入量和水的用量来调节。 二、盐酸的制备方法之硫酸法 盐酸的另一种制备方法是通过硫酸与盐反应生成。首先，将硫酸与相应的盐反应，例如，将硫酸与氯化钠反应。在反应中，硫酸会与盐发生置换反应，产生氯化氢气体和硫酸盐。然后，将生成的氯化氢气体通过冷凝器冷却，得到液态的盐酸。这种制备方法可以获得较高浓度的盐酸溶液。 三、盐酸的制备方法之氯化钠电解法 盐酸还可以通过氯化钠电解法制备。首先，将氯化钠溶解在水中，生成氯化钠溶液。然后，将氯化钠溶液通过电解槽，通入电流。在电解槽中，氯化钠溶液会被电解成氯气和氢气。氯气会被收集，而氢气会与水反应生成氢氧化钠。最后，将生成的氢氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠。碳酸钠再与盐酸反应，生成氯化钠和水。这

样，就得到了盐酸溶液。 四、盐酸的制备方法之氢氯化铵法 盐酸的另一种制备方法是氢氯化铵法。首先，将氯化铵与浓硫酸反应，生成氢氯化铵。然后，将氢氯化铵加热分解，生成氯化氢气体和氨气体。最后，将生成的氯化氢气体通过冷凝器冷却，得到液态的盐酸。 盐酸的制备方法主要有氯气法、硫酸法、氯化钠电解法和氢氯化铵法等。不同的制备方法适用于不同的情况，可以根据需要选择合适的方法来制备盐酸。无论使用哪种方法，都需要注意安全措施，避免对人体和环境造成伤害。

制取盐酸的化学方程式

制取盐酸的化学方程式 实验室中如何制取盐酸? 答案解析：盐酸是配置的不是制取的 所以我只有告诉你制取HCl的方法了 制取氯化氢HCl 制取原理——高沸点酸与金属氯化物的复分解 制取方程式——NaCl+H2SO4=加热=Na2SO4+2HCl↑ NaCl + H2SO4(浓) =加热= NaHSO4 + HCl↑ 装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热 检验——通入AgNO3溶液,产生白色沉淀,再加稀HNO3沉淀不溶除杂质——通入浓硫酸(除水蒸气) 收集——向上排气法 浓硫酸制取浓盐酸,是用固体食盐与浓硫酸(98%)混合加热方法的. NaCl+H2SO4(浓)==Δ==NaHSO4+HCl↑ 制得的氯化氢气体通入倒盖在冷水液面上的漏斗,制得浓盐酸.这是利用高沸点酸制挥发性酸原理的方法做到的. 但这个高沸点酸不一定要比挥发性酸酸性强,其实NaHSO4本身就能与NaCl在继续反应!能否反应与H2SO4第二个氢离子酸性无关. NaHSO4+NaCl==强热==Na2SO4+HCl↑ 而之所以能高沸点酸制挥发性酸,是因为熵变与自由能关系(高二有涉及)：ΔG=ΔH-TΔS,自由能ΔG＜0时反应会自发,而HCl气体熵值ΔS

比NaHSO4固体或浓H2SO4都要大,即ΔS为正值.温度T较低时T ΔS＜ΔH,ΔG＞0反应不发生,但加热甚至强热,温度T升高,TΔS＞ΔH,即ΔG＜0,反应发生,所以即使是磷酸(中强酸)也能够制得HCl甚至HI(酸性比硫酸强). 工业制盐酸的原理是什么?化学方程式怎么写? 工业制盐酸2NaCl+2H2O==2NaOH+H2+Cl2（反应条件通电) H2+Cl2=2HCl（反应条件：点燃） 然后用水吸收 在合成塔内完成 制取HCl的化学方程式 H2+Cl2=(点燃)=2HCl电解食盐水/氯化镁等H2SO4+2NaCl=（加热）=2HCl（气体）+Na2SO4Cl2+H2O=HCl+HCLlO,HClO见光分解产生HCl 工业制盐酸化学方程式 工业制盐酸的化学方程式为：H2+Cl2= 2HCl。工业盐酸是用Cl2、H2燃烧法制取HCl气体，然后将HCl气体溶于水制得的。反应过程中输送Cl2、HCl气体的管道，以及反应容器多为铁制，尽管这些铁制器皿已经过防腐处理，但仍难免有微量Fe发生反应生成了FeCl3而混入HCl中，故使盐酸呈黄色。

制取盐酸的原理

制取盐酸的原理 制取盐酸的原理是通过盐酸的制备反应，即盐酸酸化反应。通常使用氯化氢气体和水反应制取盐酸。 氯化氢（HCl）是一种无色、刺激性气体。它是一种强酸，具有极强的腐蚀性，容易溶解在水中形成盐酸（HCl(aq)）。制取盐酸的过程就是将氯化氢气体溶解在水中，生成盐酸溶液。 制取盐酸的反应式可以表示为：HCl(g) + H2O(l) →HCl(aq) 具体的制备过程如下： 1. 首先需要制备氯化氢气体。氯化氢气体通常通过酸的金属盐与酸反应得到。例如，可以通过硫酸（H2SO4）和氯化钠（NaCl）反应制备氯化氢气体。反应式为：2H2SO4(aq) + 2NaCl(s) →2NaHSO4(aq) + 2HCl(g) 2. 将制备好的氯化氢气体通入水中。将含有氯化氢气体的气体通入到装有水的容器中，可以通过使用分液漏斗或气体导管实现。通入气体的速率需要控制，以确保反应均匀进行。 3. 盐酸生成。氯化氢气体与水反应后，生成盐酸溶液。酸性溶液中的氯氢酸分子会与水中的水分子之间发生化学反应，结合生成盐酸的离子。反应式为：HCl(g)

+ H2O(l) →HCl(aq) 4. 过程与控制。在制备的过程中，需要注意以下几点： - 反应容器和设备应该具有一定的耐腐蚀性，以防止盐酸对其造成损害。 - 通入氯化氢气体的速率需要控制，以确保反应均匀进行，并避免过量的气体逸出。 - 制备过程通常在有足够通风的实验室环境下进行，以保证氯化氢气体的安全处理。 制取盐酸的原理可以通过酸碱理论进一步解释。在水中，氯化氢气体会溶解产生氯氢酸分子（HCl）和氯化物离子（Cl-）。氯氢酸是一种强酸，它能够与水分子中的氢键进行竞争性结合，从而形成离子状态的盐酸。 总结一下，制取盐酸的原理是通过盐酸的制备反应，即将氯化氢气体与水反应制备盐酸溶液。氯化氢气体是一种强酸，其溶解在水中形成盐酸溶液。制备盐酸的过程需要注意反应容器和设备的耐腐蚀性，控制气体的通入速率以及在有良好通风的实验室环境下进行。

浓盐酸吸收氯化氢的原理

浓盐酸吸收氯化氢的原理 浓盐酸吸收氯化氢是指使用浓盐酸(也就是浓硫酸)作为吸收剂来吸收氯化氢气体的一个过程。这一吸收过程会发生化学反应,属于物理吸收和化学吸收的结合。下面我从几个方面详细解释这个过程中的原理:一、反应原理浓盐酸吸收氯化氢时,会发生这样一个化学反应:HCl(g) + H2SO4(l) →H3SO4(l) + HCl(aq)即氯化氢气体被浓硫酸吸收,生成氯化氢和硫酸的溶液。这里浓硫酸作为吸收剂,与氯化氢发生化学反应生成盐,属于化学吸收的一种。二、吸收dynamics盐酸吸收氯化氢过程的动力学遵循气-液接触吸收的基本规律。它包含气体分子从气体相向液相的传质过程:1. 气体分子在气液界面发生规律的molecular 碰撞;2. 分子通过液面进入液相,这一步决定了整个吸收速率;3. 气体分子在液体内部扩散和流动。影响吸收动力学的主要因素还有气液接触方式、界面积大小、温度和压力等。三、卤化氢溶解度卤化氢溶解度是影响盐酸吸收氯化氢效果的一个重要因素。卤化氢如氯化氢、溴化氢在水中的溶解度较低,但在浓盐酸中溶解度会大大提高。这是因为卤化氢和卤化氢钠生成复合离子,溶解度按照次序HCl > HBr > HI。盐酸浓度越高,卤化氢溶解度越大。四、热力学分析从热力学的Gibbs自由能变化来看,标准状态下吸收反应的ΔG小于0,说明反应可自发进行。实际工业条件下,可以通过提高压力来增加反应的驱动力。另外反应放热,具有良好的热动力学特征。反应放热可以为后续的氯化氢回收提供热力条件。五、工业应用案例工业上

常用浓盐酸洗涤法来除去各种烃类气体中的痕量氯化氢、溴化氢等杂质。例如在石油加工的裂化装置、催化重整装置中,都会用浓盐酸吸收法除去反应产生的氯化氢。此外在一些有机合成过程中也会用到浓盐酸吸收氯化氢。通过选择合适的操作条件,可以达到很高的去除率。六、工艺优化方向为进一步提高浓盐酸吸收氯化氢的效果,可以从这些方面进行工艺优化:1. 增加气液接触面积,通常采用填料吸收塔来实现;2. 提高盐酸浓度,因为浓酸可以更好吸收氯化氢;3. 调节操作温度和压力,需要根据具体条件测试最佳参数;4. 回收吸收液中的氯化氢,降低酸液浓度的减少;5. 选择抗腐蚀材料,构建适合的反应设备。以上就是关于浓盐酸吸收氯化氢原理的详细回答,包括反应原理、动力学过程、影响因素以及工业应用案例,希望能够帮助您理解这个topic。如还有任何问题,非常欢迎您提出讨论!

化工原理各章问答题-新

化工原理各章问答题-新 第9章吸收 1.吸收分离的依据是什么？如何分类？吸收操作在生产中有哪些应用？ 依据：组分在溶剂中的溶解度差异。 分类：a.按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 b.按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 c.按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 d.按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 应用：分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳炷等。 净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO等有毒气体，则需用吸收法除去，以保护大气环境 2.如何表达吸收中的气液平衡关系？ 相平衡关系是与体系的温度、压力以及本身物性相关的，较准确描述平衡关系是较复杂的，但对采用稀溶液吸收混合气中低浓度溶质组分时，其溶解度曲线通过原点，并为一直线。这样相平衡关系除用溶解度曲线表示外，多用亨利定律描述。 3.何谓分子扩散？何谓Fick定律？ 借助分子微观运动，使组分从浓度高处向浓度低处传递。分子扩散发生在静止流或作层流流动的流体中。 扩散通量（单位时间通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量）与浓度梯度成正比o J=—D （dc/dz）扩散通量方向与浓度梯度方向相反，J：扩散通量；D：扩散系数；（dc/dz）：浓度梯度 4.吸收传质中的双膜理论的基本点是什么？ a.气液相间有稳定的相界面

b.相界面两侧各有一停滞膜，膜内的传质以分子扩散方式进行（虚拟膜或者有效膜） c.传质阻力全部集中在虚拟膜内，膜外的主体中高度湍流传质阻力为0 5.吸收推动力是什么?有哪些表示方法？ 吸收推动力就是组分在气相主体的分压与组分在液相的分压之差。 表示方法有：分压差浓度差，还有气相和液相比摩尔分率差，气相和液相摩尔分率差， 6.物理吸收与化学吸收的主要区别在哪里？ 气相侧的传递过程与物理吸收完全相同，液相侧-溶质在液相中以部分物理溶解态和部分化学态存在；化学态的存在增大溶解度，增加容量，降低了气相的平衡分压，增加气相传质推动力。化学反应的存在强化了质量传递过程。 7.吸收速率方程与传热速率方程有何异同？ 本质上不同，前者研究的是具体的物质（气膜吸收、液膜吸收）通过介质的速率表征，后者研究能量的传递，二者原理不同 8.何谓吸收操作的操作线方程？它是如何得到的？ 吸收塔由任意塔截面上气液相组成x-y间的关系即为操作线方程，是通过该界面的物料衡算式得到的。 9.何谓最小液气比？怎样计算？求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响？ a.溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量 b.（Ls/G B）min= （Yb-Ya） / （Xb*-Xa） c.最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。 d.适宜液气比常在最小液气比的1.2-2.0倍范围内。 e.增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收 10.何谓传质单元高度和传质单元数？它们的物理意义如何？

化工原理吸收复习题(精品资料)

一、填空题： 1、20℃时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878(标)m3/m-3(H2O),此时液相浓度C=________kmol/m3。液相摩尔分率x A=_________. 2、在常压下,20℃时氨在空气中的分压为50mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y A=________, 3、用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为_______.在常压下，20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg，与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O)，此时m=______. 4、用气相浓度△p，△C、△y、△x为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为________________,以总传质系数表达的传质速率方程为_______________. 5、用△y, △x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数K y与分系数k x，k y 的关系式为_________________,K x与k x，k y的关系式为__________________. 6、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2,入塔气体浓度y1=0.06,要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为________. 7、某吸收塔中，物系的平衡线方程为y=2.0x，操作线方程为y=3.5x+0.001,当y1=0.06，y2=0.0015时，x1=_______，x2=_________，L/V=______,气相传质单元数N OG=_______. 8、吸收过程主要用于三个方面:__________,___________,_______________. 9、填料的种类很多，主要有________,_________,_________,_________,_______，_____. 10、质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等过程。 11、吸收是指＿＿＿＿＿＿＿＿的过程，解吸是指＿＿＿＿＿＿＿的过程。 12、吸收质是指＿＿＿；而吸收剂则是指＿＿＿＿；惰性组分是指＿＿＿＿＿。 13、列组分，哪个是吸收质，哪个是吸收剂. (1) 用水吸收HCL生产盐酸,H O是＿_＿＿，HCｌ是＿___＿. (2)用98.3％H2SO吸收SO生产H2SO，SO是＿＿＿；H2SO是＿＿＿。 (3)用水吸收甲醛生产福尔马林,H2O是＿＿＿＿；甲醛是＿＿＿。 14、相平衡关系将取决于以下两种情况： (1) 若p e＞p 或C＞C e则属于＿＿过程(2) 若p＞p e或C e＞C 则属于＿＿过程15、吸收速度取决于＿＿＿＿＿＿＿，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来增大吸收速率。 16、气相吸收速率方程中，k y是以＿＿＿为气膜传质推动力的气膜传质系数；而k x是以＿＿＿＿为液膜传质推动力的液膜传质系数。 17、由于吸收过程气相中的溶质分压总＿＿＿＿液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿＿＿。增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，则操作线向＿＿＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）＿＿＿＿。 18、含SO2为10％（体积）的气体混合物与浓度C为0.020kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p e＝1.62C（大气压），则SO2将从＿＿＿相向＿＿＿相转移，以气相组成表示的传质总推动力为＿＿＿＿大气压.

HCL合成工艺讲课教材

氯化氢合成生产工艺有效讲课教材

一、概述 工序生产任务 (1).供给合格的氯化氢给单体工段;为本厂及用户提供优质的高纯盐酸。 (2).平稳氯气，保证全厂正常生产。 本工序原料及其特性 一、氢的化学性质 氢气易燃，在空气中燃烧，生成水。2H 2+O 2 =2H 2 O 氢气在氯气中含4～96％，或在氧气中含5～95％,或在空气中含5～7％时，都可组成爆炸气体，遇明火或强光即发生爆炸。 原料氯气的性质 二、氯气的物理性质 a) 分子式：Cl 2 b) 分子量： c) 常温时是黄绿色、有刺激性气味。 d) 剧毒，国家规定空气中许诺的浓度为L e) 易液化，能溶于水，溶解度随温度的升高而降低。 f) Cl 2 在一个大气压下100克水中溶解氯气克数 g) 氯气易溶于许多有机溶剂，如酒精、庚烷、四氯化碳等。 h) 氯气的一些物理数据 氯的化学性质 a) 氯气的化学性质很活泼，有很强的氧化性。 b) 氯气能够与所有金属和大多数非金属元素（N、O、C和稀有气体除外）直接化合。

2Ag＋Cl 2 =2AgCl c) 氯气可与一些气体反映： 点燃 Cl 2＋H 2 = 2HCl+Q d) 氯气与些有机化合物反映： 紫外线 C 6H 6 ＋3Cl 2 —→C 6 H 6 Cl 6 e )氯气与无机化合物反映： 2NaOH＋Cl 2＝NaClO＋NaCl＋H 2 O f) 氯气易溶于水中，并生成次氯酸和盐 Cl 2＋H 2 O→HClO＋HCl HClO→HCl＋[O] 所释放的初生态氧是强氧化剂，对金属的侵蚀性极大。 g)氯气能与氢按必然比例混合成炸性气体，在明火、高温及日光的触发下，猛烈爆炸。氯 气与氢气混合爆炸极限：下限H 2为5％，Cl 2 为95％，上限H 2 为％，Cl 2 为%。 高纯盐酸的质量指标 标准（HG/2778-1996） 氯化氢性质 氯化氢（HCl）在常温下为无色、有刺激性嗅味的气体，熔点℃，沸点℃，比重。极易溶于水，并强烈地放热，其水溶液确实是盐酸，是经常使用的无机强酸之一。纯的盐酸是无色液体，工业盐酸由于有铁、氯或有机杂质存在而呈黄色。20℃时，浓度31%的盐酸

2022-2023学年上海高一上学期化学同步作业2-1-5 实验室制备氯气与氯化氢的制备(含详解)

2.1.5 实验室制备氯气与氯化氢的制备 一、单选题（本大题共13小题，共39.0分） 1.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是() A. 图Ⅰ：若 MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完 B. 图Ⅱ：溶液变红证明新制的氯水有强氧化性 C. 图Ⅲ：瓶口有白雾生成 D. 图Ⅳ：湿润的有色布条褪色 2.某同学用以下装置制备并检验氯气的性质．下列说法正确的是() 3. A. 图Ⅰ：若二氧化锰过量，则浓盐酸可全部消耗完 B. 图Ⅱ：仅证明新制氯水具有酸性 C. 图Ⅲ：产生了棕黄色的雾 D. 图Ⅳ：湿润的有色布条褪色下列有关说法正确的是() A. ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒 B. 向含I−的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，加入淀粉后溶液变成蓝

色，则氧化性：Cl2>I2 C. 为测定新制氯水的pH，用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上，与标准比色卡对照即可 D. 启普发生器也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 4.某同学用以下装置制备并检验氯气的性质，下列说法正确的是() A. 图Ⅰ：洗气瓶中应装浓硫酸，若二氧化锰过量，则浓盐酸可全部反应完 B. 图Ⅱ：仅能证明新制氯水具有酸性 C. 图Ⅲ：产生了棕黄色的雾 D. 图Ⅳ：a中干燥的有色布条不褪色，b中湿润的有色布条褪色 某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是()A. Ⅰ图：若MnO2过量，则浓盐酸可全部消耗完 B. Ⅱ图：证明新制氯水具有酸性和漂白性

C. Ⅲ图：产生了棕黄色的雾 D. Ⅳ图：日光照射烧瓶中的饱和氯水会有气泡产生，这是由于氯气在光照条件下溶解度下降而逸出 5.实验室用如图所示装置制备无水AlCl3(180℃升华)，无水AlCl3遇潮湿空气即产生大 量白雾。下列说法错误的是() A. b、c、f中依次盛装饱和食盐水、浓硫酸、浓硫酸 B. g中发生的反应为Cl2+2 NaOH===NaCl+NaClO+H2O C. e中的收集器必须保持干燥 D. 实验时，a和d处酒精灯应同时点燃 如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。下列说法错误的是()A. 装置A烧瓶内的试剂可以是KMnO4 B. 装置B具有除杂和贮存气体的作用 C. 实验结束后，振荡D会观察到液体分层且下层呈紫红色 D. 利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性逐渐减弱 6.某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无 漂白性，所用装置(数量可满足需要，不含制气装置)如下。下列说法正确的是()。 A. 按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为dacbe B. 按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为dabae C. 装置e的主要用途是制备NaClO D. 实验中需使用到装置c，若湿润的有色布条褪色，则说明湿润的氯气有漂白性

化工原理-吸收课后答案

化工原理-吸收课后答案

第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H *=.求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则: 333331 170.582/10011000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333 333330.9870.00974101.331 170.010********* 0.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ****======+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故

222 266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯ 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦ 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ =求算 24351000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -===⨯⋅⨯⨯ (2)求m 5 1.8810371506.6E m ρ⨯=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255506.60.0210.1310.13 5.39101.8810CO a CO P kP P x E ** -=⨯====⨯⨯ 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 552222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---⎡⎤⎡⎤=⨯=⨯⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦ 故100克水中溶有220.01318CO gCO 4．.在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已