畢業(yè)設(shè)計(jì) 化工行業(yè)(共31頁(yè))

1、酒 泉 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)（論 文） 08 級(jí) 石油化工(sh yu hu n)生產(chǎn)技術(shù) 專業(yè)(zhuny)題 目： 燒堿裝置氯氣處理工序的設(shè)計(jì)畢業(yè)時(shí)間： 2011年 6 月 學(xué)生姓名： 何 泉 指導(dǎo)教師： 孔 祥 波 班 級(jí)： 08石化（1）班 2011 年 3月20日酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE PAGE 23酒泉職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院 08 屆各專業(yè)(zhuny)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)(shj)）成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名何泉班級(jí)08石化（1）班專業(yè)石油化工生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)教師第一次指導(dǎo)意見選題較好，內(nèi)容要充實(shí)，要嚴(yán)格按照畢業(yè)設(shè)計(jì)格式要求設(shè)置；認(rèn)真設(shè)計(jì)

2、。2011年03月17日指導(dǎo)教師第二次指導(dǎo)意見畢業(yè)設(shè)計(jì)要用系里統(tǒng)一的要求排版，部分內(nèi)容需要進(jìn)一步充實(shí)。結(jié)構(gòu)較完整。2011年03月28日指導(dǎo)教師第三次指導(dǎo)意見結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)容基本成型，格式一定要按要求排版。年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及評(píng)分 成績(jī)： 簽字（蓋章） 年 月 日答辯小組評(píng)價(jià)意見及評(píng)分成績(jī)： 簽字（蓋章） 年 月 日教學(xué)系畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組意見簽字（蓋章） 年 月 日學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)委員會(huì)審核意見簽字（蓋章） 年 月 日目錄(ml) TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc288694966 摘 要 PAGEREF _Toc288694966 h 1 HYPER

3、LINK l _Toc288694968 第一章 綜述(zngsh) PAGEREF _Toc288694968 h 1 HYPERLINK l _Toc288694969 1.1 氯氣(l q) PAGEREF _Toc288694969 h 1 HYPERLINK l _Toc288694970 1.2 氯堿工業(yè)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc288694970 h 1 HYPERLINK l _Toc288694971 1.3 氯堿工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 PAGEREF _Toc288694971 h 2 HYPERLINK l _Toc288694972 1.4 氯堿工業(yè)的特點(diǎn) PAGE

4、REF _Toc288694972 h 2 HYPERLINK l _Toc288694973 1.5氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品及其用途 PAGEREF _Toc288694973 h 3 HYPERLINK l _Toc288694974 1.6氯堿工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc288694974 h 5 HYPERLINK l _Toc288694975 1.7氯氣處理的任務(wù)和方法 PAGEREF _Toc288694975 h 6 HYPERLINK l _Toc288694976 1.8工藝流程簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc288694976 h 7 HYPERLINK l _Toc

5、288694977 1.8.1 氯處理工藝 PAGEREF _Toc288694977 h 7 HYPERLINK l _Toc288694978 1.8.2 工藝流程的確定 PAGEREF _Toc288694978 h 9 HYPERLINK l _Toc288694979 第二章 氯氣工藝計(jì)算 PAGEREF _Toc288694979 h 9 HYPERLINK l _Toc288694980 2.1 氯氣處理工藝流程 PAGEREF _Toc288694980 h 9 HYPERLINK l _Toc288694981 2.2 計(jì)算依據(jù) PAGEREF _Toc288694981 h

6、 10 HYPERLINK l _Toc288694982 2.3 工藝計(jì)算 PAGEREF _Toc288694982 h 11 HYPERLINK l _Toc288694983 第三章 總結(jié) PAGEREF _Toc288694983 h 24 HYPERLINK l _Toc288694984 致謝 PAGEREF _Toc288694984 h 25 HYPERLINK l _Toc288694985 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc288694985 h 26摘 要氯堿工業(yè)(gngy)屬于基本化工原料工業(yè)，基本化工原料通常是指“三酸兩堿”，鹽酸和燒堿這兩種氯堿工業(yè)的食鹽電解產(chǎn)品就

7、占其中的兩種，再加上氯和氫可以進(jìn)一步加工成許多化工產(chǎn)品，所以氯堿工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的諸多領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)介紹了氯堿工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及用途，評(píng)述了氯氣處理的任務(wù)和方法，并運(yùn)用(ynyng)所學(xué)知識(shí)對(duì)進(jìn)行了工藝計(jì)算。關(guān)鍵詞： 氯堿工業(yè)(gngy) 工藝計(jì)算 設(shè)計(jì)選型第一章 綜述(zngsh)1.1 氯氣(l q)氯氣(l q)Cl2，分子量70.906，常溫下，氯是黃綠色，具有使人窒息氣味的氣體，有毒。氯氣對(duì)人的呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激性，吸入過(guò)多時(shí)還會(huì)致死。氯氣比空氣重，約為空氣的2.5倍。氯氣能溶于水，但溶解度不大，溫度越高氯氣在水中的溶解度越小。氯氣溶于水同時(shí)與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯

8、酸，因此氯水具有極強(qiáng)的腐蝕性。氯氣在四氯化碳，氯仿等溶劑中溶解度較大，比在水中的溶解度約大20倍。工業(yè)上利用氯氣在四氯化碳中有較大溶解度這一特點(diǎn)，用四氯化碳吸收氯堿廠產(chǎn)生的所有廢氯，然后再解吸回收氯氣。氯氣的用途極為廣泛，重要用途如：殺菌消毒、漂白及制漿、冶煉金屬、制造無(wú)機(jī)氯化物、制造有機(jī)氯化物及有機(jī)物。1.2 氯堿工業(yè)簡(jiǎn)介氯堿工業(yè)屬于基本化工原料工業(yè)，基本化工原料通常是指“三酸兩堿”，鹽酸和燒堿這兩種氯堿工業(yè)的食鹽電解產(chǎn)品就占其中的兩種，再加上氯和氫可以進(jìn)一步加工成許多化工產(chǎn)品，所以氯堿工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的諸多領(lǐng)域，除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，在輕工、紡織、石油化工、有色冶金

9、和公用事業(yè)等領(lǐng)域也均有很大用途。氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品燒堿、氯氣、氫氣還被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、冶金、電力、國(guó)防、軍工、建材和食品加工等工業(yè)部門，耗堿和耗氯產(chǎn)品。1.3 氯堿工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)(gumnjngj)中的地位燒堿、氯氣、氫氣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門均很需要，除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，有輕工、紡織、石油化工、有色金屬冶煉和公用事業(yè)等方面均有很大用途，作為(zuwi)基本化工原料的“三酸二堿”中，鹽酸燒堿(sho jin)就占了其中兩種，而且氯氣和氫氣還可進(jìn)一步加工成許多化工產(chǎn)品。所以氯堿工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品幾乎涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。1.4 氯堿工業(yè)的特點(diǎn)氯堿工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，除原料易得、生產(chǎn)流程

10、較短外，還有三個(gè)突出特征：（1）能源消耗大，主要是用電量大。氯堿生產(chǎn)的耗電量?jī)H次于電解法生產(chǎn)鋁，電能是氯堿工業(yè)的重要原料之一。在美國(guó)，氯堿工業(yè)用電量占總發(fā)電量的2%，中國(guó)氯堿工業(yè)生產(chǎn)的耗電量占年總發(fā)電量的1.5%。因此，電力供應(yīng)狀況和電價(jià)對(duì)氯堿產(chǎn)品的生產(chǎn)成本影響極大，各國(guó)始終的把降低能耗作為電解法的核心問(wèn)題。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)設(shè)備，提高電解槽的電能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利用率，來(lái)降低燒堿的電耗和蒸汽消耗。因此，開辟節(jié)約能源新途徑，具有重要意義。（2）氯與堿的平衡。電解食鹽水溶液時(shí)，按固定質(zhì)量比例(1:0.85)同時(shí)產(chǎn)出燒堿（氫氧化鈉）和氯氣兩種聯(lián)產(chǎn)品。在一個(gè)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)燒堿和氯氣的需求結(jié)構(gòu)不一定符合

11、燒堿和氯氣的供給結(jié)構(gòu)，因此出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供需平衡問(wèn)題。一般情況下，發(fā)展中國(guó)家工業(yè)發(fā)展的初期用氯量較少，由于氯氣又不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸，所以總是以氯氣需用量來(lái)決定燒堿產(chǎn)量，往往出現(xiàn)燒堿短缺。在石油化工和基本有機(jī)原料發(fā)展較快的國(guó)家和地區(qū)用氯量較大，因此出現(xiàn)燒堿過(guò)剩?？傊?，燒堿與氯氣的平衡問(wèn)題始終是氯堿工業(yè)發(fā)展中的恒定矛盾。（3）腐蝕和污染。氯堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸等具有強(qiáng)腐蝕性，在生產(chǎn)過(guò)程中使用的原材料如石棉、汞、含氯廢氣等都可能對(duì)環(huán)境造成污染，因此防止腐蝕和環(huán)境污染(hunjng wrn)也一直是氯堿工業(yè)努力革新的方向。1.5氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品(chnpn)及其用途（1） 燒堿(sho jin) 燒堿是

12、一種可溶性的強(qiáng)堿，它可以被分為固態(tài)燒堿和液態(tài)燒堿，燒堿也就是我們平時(shí)說(shuō)的氫氧化鈉，氫氧化鈉的化學(xué)式是NaOH，分子量是40.01，沸點(diǎn)是1390，燒堿在常溫下是一種白色晶體，具有很強(qiáng)的腐蝕性，燒堿溶于水，其水溶液呈強(qiáng)堿性，能使酚酞變紅，使紫色石蕊試液變藍(lán)，燒堿可以腐蝕鋁性物質(zhì)，不腐蝕塑料。 燒堿的用途很廣泛，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，除了用做試劑以外，由于它有很強(qiáng)的吸水性，還可用做堿性干燥劑。使用燒堿最多的部門是化學(xué)藥品的制造，其次是造紙、煉鋁等。（2）氯氯在常溫常壓下為黃綠色氣體，具有極強(qiáng)的刺激臭味，性甚毒，即使少量吸入，亦足以損害咽喉及肺臟，故戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)用作毒氣之一。氯略溶于水，在陽(yáng)光下，氯水性不穩(wěn)定，常

13、放出氧，具有氧化作用，廣泛(gungfn)用來(lái)消毒和殺菌。氯為活潑元素之一，除氧、氮、稀有氣體、溴、碘、碳等外，能與一切單質(zhì)，及多種含氫化合物反應(yīng)，故用作強(qiáng)氧化劑和氯化劑。氯的用途很廣，分為(fn wi)無(wú)機(jī)氯產(chǎn)品和有機(jī)氯產(chǎn)品兩大類。氯最早用于制造漂白粉。含有效氯高且穩(wěn)定性強(qiáng)的漂粉精（主要組成為次氯酸鈣）正逐漸發(fā)展(fzhn)，現(xiàn)在世界產(chǎn)量近20萬(wàn)噸。類高效漂白劑問(wèn)世，目前世界產(chǎn)量已近8萬(wàn)噸。此外，水消毒用的液氯，及紡織造紙工業(yè)用的次氯酸鈉和亞氯酸鈉，都為常用無(wú)機(jī)氯產(chǎn)品之一。氯產(chǎn)品的第二個(gè)大用戶是有機(jī)氯農(nóng)藥，含氯和通過(guò)氯來(lái)合成的農(nóng)藥很多，如速滅威、含氯菊酯等。（3）副產(chǎn)鹽酸在生產(chǎn)氯產(chǎn)品過(guò)程中，

14、常伴有副產(chǎn)鹽酸，各國(guó)多用副產(chǎn)鹽酸代替硫酸在鋼鐵工業(yè)中清洗鋼板，日本、加拿大用鹽酸清洗的比例已達(dá)75%。中國(guó)建設(shè)的寶山鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司亦均用鹽酸清洗設(shè)備。鹽酸還可用來(lái)代硫酸分解磷礦石制濕法磷酸，也可制取飼料級(jí)磷酸氫鈣。近年來(lái)國(guó)際上已開發(fā)成功從副產(chǎn)品鹽酸中回收氯的技術(shù)，以緩和氯氣緊張的局面。（4）副產(chǎn)氫氫是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭易燃的氣體。在各種液體中溶解甚微，難于液化，液態(tài)氫是無(wú)色透明(tumng)液體，有超導(dǎo)性質(zhì)。氫是最輕的物質(zhì)，與氧、碳、氮分別結(jié)合成水、碳?xì)浠衔?、氨等，在空氣中含量?47%(體積(tj)時(shí)，即形成爆炸性混合氣體。氯堿工業(yè)(gngy)副產(chǎn)品氫也是對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要的

15、原料。除用于合成HCl制鹽酸和PVC外，另一大用途是植物油加氫生產(chǎn)硬化油。還用于煉鎢、生產(chǎn)多晶硅等金屬氧化物還原，有機(jī)化合物的合成加氫等。1.6氯堿工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀（1）生產(chǎn)能力氯堿工業(yè)，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。我國(guó)各氯堿企業(yè)為了提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛擴(kuò)大燒堿裝置規(guī)模，從1999年開始，掀起了一輪燒堿擴(kuò)建，到2000年其生產(chǎn)能力已從1998年的6 860 kt/a增至8 000 kt/a，目前我國(guó)燒堿的總生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到8 620 kt/a，居世界第2位。如此快速的增長(zhǎng)，使國(guó)內(nèi)燒堿市場(chǎng)趨于飽和狀態(tài)，而且這種擴(kuò)建熱潮目前還在繼續(xù).（2）產(chǎn)量隨著生產(chǎn)能力的不斷增加，近年來(lái)燒堿的產(chǎn)量也不斷增加

16、，2002年全國(guó)燒堿產(chǎn)量達(dá)8 089 kt，為歷史最高紀(jì)錄，與2001年的7 135.2 kt相比，增長(zhǎng)幅度為13.4%。目前燒堿的生產(chǎn)方法幾乎全部采用電解食鹽水的方法，這樣，每生產(chǎn)1 t燒堿則聯(lián)產(chǎn)0.88 t氯氣。2001年在生產(chǎn)燒堿的同時(shí)，產(chǎn)出氯氣6 280 kt；2002年則同時(shí)產(chǎn)出氯氣7 120 kt。我國(guó)目前燒堿的主要生產(chǎn)方法是隔膜法和離子膜法。1.7氯氣(l q)處理的任務(wù)和方法從電解槽出來(lái)的濕氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸汽及鹽霧等雜質(zhì)。這種濕氯氣，對(duì)鋼鐵及大多數(shù)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用，只有某些金屬材料或非金屬材料在一定條件下，才能耐濕氯氣的腐蝕。例如金屬鈦，聚氯乙烯、酚醛樹脂

17、、陶瓷、玻璃、橡膠、聚酯、玻璃鋼等因而使得生產(chǎn)及運(yùn)輸極不方便。但干燥的氯氣對(duì)鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常情況(qngkung)下時(shí)較小的，所以濕氯氣的干燥時(shí)生產(chǎn)和使用氯氣過(guò)程中所必須的。氯氣干燥前通常先使氯氣冷卻，使?jié)衤葰庵械拇蟛糠炙羝焕淠?，然?rnhu)用干燥劑進(jìn)一步出去水分。干燥后的氯氣經(jīng)過(guò)壓縮，再送至用戶。在不同的溫度與壓力下氣體中的含水量可以用水蒸汽分壓來(lái)表示。在同一壓力下，溫度愈高，含水量愈大。其水蒸汽分壓也就愈高。為了使氯氣能用鋼鐵材料制成的設(shè)備及管道進(jìn)行輸送或處理，要求氯氣的含水量小于0.05%（如果用透平壓縮機(jī)輸送氯氣，則要求含水量小于100ppm）。因此必須將氯氣中的

18、水分進(jìn)一步除去。在工業(yè)上，均采用濃硫酸來(lái)干燥氯氣，因?yàn)闈饬蛩峋哂校翰慌c氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；氯氣在硫酸中的溶解度小；濃硫酸有強(qiáng)烈的吸水性；價(jià)廉易得；濃硫酸對(duì)鋼鐵設(shè)備不腐蝕濃硫酸可以回收利用等特點(diǎn)，故濃硫酸時(shí)一種較為理想的氯氣干燥劑。當(dāng)溫度一定時(shí)，硫酸濃度愈高、其水蒸汽分壓愈低；當(dāng)硫酸濃度一定時(shí)，溫度降低，則水蒸汽分壓也降低。也就是說(shuō)硫酸的濃度愈高、溫度愈低，硫酸的干燥能力也就愈大，即氯氣干燥后的水分愈少。但如果硫酸的溫度太低的話，則硫酸與水能形成結(jié)晶水合物而析出。因此原料硫酸與用后的稀硫酸在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，尤其在冬季必須注意控制溫度和濃度，以防止(fngzh)管道堵塞。硫酸濃度在84%時(shí)，它的結(jié)晶溫度

19、為+8，所以在操作(cozu)中一般將H2SO4溫度控制在不低于10。此外，硫酸與濕氯氣(l q)的接觸面積和接觸時(shí)間也是影響干燥效果的重要因素。故用硫酸干燥濕氯氣時(shí)，應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)：硫酸的濃度，硫酸溫度，硫酸與氯氣的接觸面積和接觸時(shí)間。生產(chǎn)中使用的氯氣還需要有一定的壓力以克服輸送系統(tǒng)的阻力，并滿足用戶對(duì)氯氣壓力的要求。因此在氯氣干燥后還需用氣體壓縮機(jī)對(duì)氯氣進(jìn)行壓縮。綜上所述，氯氣處理系統(tǒng)的主要流程：（1） 氯氣干燥； （2） 將干燥后的氯氣壓縮輸送給用戶；（3） 穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電解槽陽(yáng)極室內(nèi)的壓力，保證電解工序的勞動(dòng)條件和干燥后的氯氣純度。1.8工藝流程簡(jiǎn)介1.8.1 氯處理工藝 根據(jù)氯處理的任

20、務(wù)氯處理的工藝流程包括氯氣(l q)的冷卻、干燥脫水、凈化和壓縮、輸送幾個(gè)部分。（1） 氯氣(l q)的冷卻氯氣的冷卻(lngqu)因方式的不同，可分為直接冷卻、間接冷卻和氯水循環(huán)冷卻三種流程。直接冷卻流程：工藝設(shè)備投資少，操作簡(jiǎn)單，冷卻效率高，但是，此流程排出的污水含有氯氣，腐蝕管路，污染環(huán)境，同時(shí)使氯損失增大，且耗費(fèi)大量蒸汽。間接冷卻流程：操作簡(jiǎn)單，易于控制，操作費(fèi)用低，氯水量小，氯損失少，并能節(jié)約脫氯用蒸汽。冷卻后氯氣的含水量可低于0.5。氯水循環(huán)冷卻流程：冷卻效率高，操作費(fèi)用低于直接冷卻法，高于間接冷卻法，投資比前者告而低于后者。缺點(diǎn)是熱交換器所用冷卻水溫度要求低于15，因此需要消耗冷

21、凍量并需增設(shè)氯水泵、氯水循環(huán)槽使流程復(fù)雜化。（2）氯氣的干燥氯氣干燥時(shí)均以濃硫酸為干燥劑，分為填料塔串聯(lián)硫酸循環(huán)流程和泡沫塔干燥流程。填料塔串聯(lián)硫酸循環(huán)流程：該流程對(duì)氯氣負(fù)荷波動(dòng)的適應(yīng)性好，且干燥氯氣的質(zhì)量穩(wěn)定，硫酸單耗低，系統(tǒng)阻力小,動(dòng)力消耗省。但設(shè)備大，管道復(fù)雜，投資及操作費(fèi)用較高。泡沫塔干燥流程(lichng)：此流程設(shè)備體積小，臺(tái)數(shù)少，流程簡(jiǎn)單，投資及操作費(fèi)用低。其缺點(diǎn)時(shí)壓力降較大，適應(yīng)氯氣負(fù)荷波動(dòng)范圍小，塔板易結(jié)垢，同時(shí)由于塔酸未能循環(huán)冷卻，塔溫高，因此出塔氯氣含水量高，出塔酸濃度高故酸耗較大。（3）氯氣(l q)的凈化氯氣離開冷卻塔，干燥塔或壓縮機(jī)時(shí)，往往夾帶有液相及固相雜質(zhì)。管式

22、、絲網(wǎng)式填充過(guò)濾器是借助具有多細(xì)孔通道的物質(zhì)作為過(guò)濾介質(zhì)，能有效地去除水霧(shu w)或酸霧，凈化率可達(dá)9499，而且壓力降較小，可用于高質(zhì)量的氯氣處理。1.8.2 工藝流程的確定氯處理工藝流程根據(jù)以上各流程的優(yōu)缺點(diǎn)最后確定氯氣處理工藝流程如圖2.1，兩段列管間接冷卻，硫酸干燥系統(tǒng)阻力小，操作穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越。第二章 氯氣工藝(gngy)計(jì)算2.1 氯氣(l q)處理工藝流程 圖2.1 氯氣(l q)處理工藝流程框圖濕氯氣由電解到氯處理室外管道，溫度由85降至80后進(jìn)入氯處理系統(tǒng)，有部分水蒸氣冷凝下來(lái)，并溶解氯氣。進(jìn)入第一鈦冷卻器冷卻至46，再經(jīng)過(guò)二鈦冷卻器冷卻至18。然后進(jìn)入一段硫酸干燥

23、塔，用80硫酸干燥脫水，出塔硫酸濃度降到60，出塔氣體最后進(jìn)入二段硫酸干燥塔，用98硫酸干燥脫水，出塔硫酸濃度降到75%,此時(shí)出塔的氣體含水量以完全滿足輸送要求，經(jīng)除沫器進(jìn)入透平式氯壓機(jī)，經(jīng)壓縮后送至用戶。2.2 計(jì)算依據(jù)（1）生產(chǎn)規(guī)模：200kt/a100%NaOH；（2）年生產(chǎn)時(shí)間（按年工作日330天計(jì)算）：33024=7920小時(shí)；（3）計(jì)算基準(zhǔn)(jzhn)：以生產(chǎn)1t100%NaOH為基準(zhǔn)(jzhn)；（4）來(lái)自電解工序(gngx)濕氯氣的工藝數(shù)據(jù)如下表2.1。表2.1 來(lái)自電解工序濕氯氣的溫度、壓力和組成項(xiàng)目氯氣備注項(xiàng)目氯氣備注溫度，85氯氣，kg/t100%NaOH88512.50

24、mol總壓（表），Pa-10不凝性氣體（假設(shè)為空氣，下同）kg/t100%NaOH150.52kmol水蒸汽，kg/t100%NaOH310成分，%（干基）（v/v）96氣體總量，kg/t100%NaOH11872.3 工藝計(jì)算2.3.1第一鈦冷卻器 （1）計(jì)算依據(jù)假設(shè)濕氯氣經(jīng)電解到氯處理室，溫度由90降至80，進(jìn)入氯處理系統(tǒng)。電解氯氣經(jīng)一段洗滌塔冷卻，溫度從80降至46。由資料查知相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下：氯氣在水中溶解度：80: 0.002227 kg/kgH2O 56: 0.00355 kg/kgH2O水蒸汽分壓： 80: 45.77kPa 46: 10.1104kPa水的比熱： 50: 4.

25、1868J/(g) 25: 4.1796 J/(g) 表2.2 相關(guān)(xinggun)熱力學(xué)數(shù)據(jù)物料與項(xiàng)目單 位溫 度 8046氯氣比熱容Kcal/(mol)8.3648.2902水蒸氣熱焓kcal/kg631.4617.42不凝氣比熱kcal/kg0.24260.2426 （2）物料(w lio)衡算 設(shè)管路(un l)中冷凝下來(lái)的水量為W1kg，因氯氣在水中的溶解度很小，其溶液可視為理想溶液。由于系統(tǒng)總壓為98.07pa，所以計(jì)算時(shí)可視為101.227kpa。由道爾頓分壓定律得：P水/P總=n水/n總 解得W1=117.097kg故溶解的氯氣量：0.002227117.097=0.26kg

26、氯水總重量：117.097+0.26=117.357kg由上述計(jì)算得知，進(jìn)入第一鈦冷卻器的氣體組分為：氯氣 8850.26=884.74kg蒸氣 310117.097=192.903kg不凝氣體 15kg氯氣在一段鈦冷卻器中溫度從80降至46設(shè)在第一鈦冷卻器中冷凝的水量為W2kg，其阻力降為359.81pa（35mmH2O），則出口氯氣的總壓為-409.81PaP總=101.227359.8110-3=100.933 kpa根據(jù)(gnj)道爾頓定律有：解得：W2=166.946kg溶解(rngji)氯氣的量為：166.9460.00355=0.593kg氯水總重量為：166.946+0.593

27、=167.539kg因此出第一(dy)鈦冷卻器的氣體組分為：氯氣 884.740.593=884.147kg水蒸氣 192.903166.946=25.957kg不凝氣體 15kg物料衡算表a.以生產(chǎn)1t100%NaOH為基準(zhǔn)表2.3 第一鈦冷卻器物料衡算表名稱進(jìn)第一鈦冷卻器kg/t 100NaOH出第二鈦冷卻器kg/t 100NaOH氯氣88474884147水蒸氣19290325957不凝氣體1515氯水167539總計(jì)10926431092643 b.總物料衡算表2.4 第一鈦冷卻器總物料衡算表名稱進(jìn)第一鈦冷卻器kg/t 100NaOH出第二鈦冷卻器kg/t 100NaOH氯氣17694

28、8000176829400水蒸氣385806005191400不凝氣體30000003000000氯水33507800總計(jì)218528600218528600（3）熱量(rling)衡算氣體(qt)帶入熱量a.氯氣(l q)帶入熱量：Q1=884.74/718.364804.1868=34909kJb.水蒸氣帶入熱量：Q2=192.903631.44.1868=509948kJc.不凝氣體帶入熱量：Q3150.2444.1868801226kJd.氯氣溶解熱：Q40.593/7122090185kJQ=34909+509948+1226+185=546268kJ氣體帶出熱量a.氯氣帶熱量：q1

29、884.147/718.2902464.186819883kJb.水蒸氣帶熱量：q225.957617.424.186867099kJc.不凝氣體帶出熱量：q3150.24264.186846701kJd.氯水帶出熱量：q4167.5394J q1988367099701+39244126927kJ冷卻水用量冷卻水采用工業(yè)上水，設(shè)進(jìn)口溫度t120，出口溫度t230。定性溫度: T =（t2t1）/2=（2030）/2=25Q =WCCPC(t2t1) (21)其中(qzhng)，Q傳熱(chun r)速率，W WC流體(lit)質(zhì)量流量，kg/s CPC流體比熱容，k

30、J/(kg) t溫度，。則第一鈦冷卻器用水量為：WC1=Q/ CPC(t2t1)=10032 kg/t100NaOH冷卻水帶入熱量：100324.179620838595kJ冷卻水帶出熱量：100324.1796301257892kJ第一鈦冷卻器熱量衡算見表2.5表2.5 第一鈦冷卻器熱量衡算表輸入輸出物料名稱數(shù)量 kg熱量 kJ物料名稱數(shù)量 熱量 kJ氯氣884.7434909氯氣884.14719883水蒸氣192.903509948水蒸氣25.95767099不凝氣體151226不凝氣體15701溶解熱185氯水167.53939244冷卻水10032838595冷卻水100321257

31、892總計(jì)11224.6431.385106總計(jì)11124.6431.385106 2.3.2第二鈦冷卻塔（1）計(jì)算依據(jù)電解氯氣經(jīng)二段洗滌(xd)塔冷卻，溫度從46降至18。氯水溫度(wnd)為20。出口氯氣(l q)總壓力為-1009.81pa（100 mmH2O）。由資料查得相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下：氯氣在水中溶解度：20: 0.00729 kg/kgH2O氯氣比熱容：18: 8.227 kcal/(mol)水蒸氣分壓：18: 2.0776kPa水蒸氣熱焓：18: 605.34kcal/kg不凝氣體比熱：18: 0.2418kcal/(kg)水的比熱： 6: 4.1999 J/（g）（2）物料衡

32、算設(shè)在第二鈦冷卻器總冷凝水量為W3kg，其阻力降為609.81pa（60 mmH2O），P總=100.933609.8110-3=100.344 kpa則由道爾頓定律有： 解得W3=19.608kg溶解氯氣量：19.6080.00729=0.143kg氯水總量：19.608+0.143=19.751kg因此出第二鈦冷卻器的氣體組分為：氯氣 884.1470.143=884.004kg水蒸氣 25.95719.608=6.349kg不凝氣 15kg物料(w lio)衡算表a.以生產(chǎn)(shngchn)1t100%NaOH為基準(zhǔn)(jzhn)表2.6 第二鈦冷卻器物料衡算表名稱進(jìn)第一鈦冷卻器kg/t1

33、00%NaOH出第一鈦冷卻器kg/t100%NaOH氯氣884.147884.004水蒸汽25.9576.349不凝氣1515氯水19.751總計(jì)925.104925.104b.總物料衡算表2.7 第二鈦冷卻器總物料衡算表名稱進(jìn)第二鈦冷卻器kg/t 100NaOH出第二鈦冷卻器kg/t 100NaOH氯氣176829400176800800水蒸氣51914001269800不凝氣體30000003000000氯水3950200總計(jì)185020800185020800（3）熱量衡算氣體帶入熱量若不考慮管道散熱，則物料帶入熱量等于物料出一段鈦冷卻器的熱量，即a.氯氣帶入熱量：Q5=19883kJb

34、.水蒸氣帶入熱量：Q6=67099kJc.不凝氣體帶入熱量：Q7617kJd.氯氣溶解熱：Q822.091030.143/7144kJQ=19883+67099+617+4487643kJ氣體(qt)帶出熱量a.氯氣(l q)帶出熱量：q5884.004/718.227184.18687720kJb.水蒸氣帶出熱量(rling)：q66.349605.344.186816091kJc.不凝氣體帶出熱量：q7150.24184.186818273kJd.氯水帶出熱量：q819.7514.1819201652kJq7720+16091+273+165225736kJ冷凍水用量冷凍水進(jìn)口溫度為4，出

35、口溫度為8，則二段冷卻器冷凍水用量為：WC2= Q/ CPC(t2t1)=3685冷凍水帶入熱量：36854.1999461907kJ冷凍水帶出熱量：36854.19998123813kJ第二鈦冷卻器熱量衡算表2.8 第二鈦冷卻器熱量衡算表輸入輸出物料名稱數(shù)量 kg熱量 kJ物料名稱數(shù)量 熱量 kJ氯氣884.14719883氯氣884.0047720水蒸氣25.95767099水蒸氣6.34916091不凝氣體15617不凝氣體15273溶解熱44氯水19.7511652冷凍水368561907冷凍水3685123813總計(jì)4610.1041.496105總計(jì)4610.1041.496105

36、2.3.3 硫酸(li sun)干燥塔（填料(tinlio)塔）（1）計(jì)算(j sun)依據(jù)入塔硫酸濃度80，溫度為15，出塔硫酸濃度60，溫度為30。干燥后的氯氣含水量為100ppm。（2）物料衡算計(jì)算中忽略氯氣在硫酸中的溶解損失，設(shè)每千克80的硫酸吸收的水分為W3kg，則W380/6010.3333設(shè)干燥所需80硫酸量為W4,則0.0001 解得W418.794假定各種因素造成硫酸的損耗為15，則需硫酸量為：18.7941.1521.613填料塔流出的稀酸量為：18.7941.333318.7940.1527.877干燥后氯氣中含水量：6.3490.333318.7940.085出填料塔氣

37、體組分為：氯氣 884.004水蒸氣 0.085不凝氣體 15物料衡算表a.以生產(chǎn)1t100%NaOH為基準(zhǔn)表2.9 硫酸(li sun)干燥塔（填料塔）物料衡算表名稱進(jìn)填料塔kg/t 100NaOH出填料塔kg/t 100NaOH氯氣884004884004水蒸氣63490085不凝氣體1515硫酸2161327877總計(jì)926966926966 b.總物料(w lio)衡算表2.10 硫酸干燥塔（填料(tinlio)塔）總物料衡算表名稱進(jìn)填料塔kg/t 100NaOH出填料塔kg/t 100NaOH氯氣176800800176800800水蒸氣126980017000不凝氣體3000000

38、3000000硫酸43226005575400總計(jì)1853932001853932002.3.4 硫酸干燥塔（泡罩塔）（1）計(jì)算依據(jù)進(jìn)塔硫酸濃度為98，溫度為13；出塔硫酸濃度為75，溫度為28。干燥后氯氣含水量1.0105（2）物料衡算設(shè)每千克98硫酸吸收的水分為W5,則W50.98/0.7510.3067設(shè)干燥所需98流酸為W6，1.0105 解得W6=0.25假設(shè)(jish)各種因素造成的硫酸損耗為15，則需硫酸(li sun)量為：0.251.150.2875泡罩塔流出稀酸的量為：0.251.30670.250.150.3642干燥(gnzo)后氯氣含水量為：0.0850.30670.

39、250.0083出泡罩塔氣體組分為： 氯氣 884.004 水蒸氣 0.0083 不凝氣體 15氯氣純度:100%=96% (V/V) 物料衡算表 a.以生產(chǎn)1t100%NaOH為基準(zhǔn)表2.11 硫酸干燥塔（泡罩塔）物料衡算表名稱進(jìn)泡罩塔kg/t 100NaOH出泡罩塔kg/t 100NaOH氯氣884004884004水蒸氣008500083不凝氣體1515硫酸0287503642總計(jì)89937658993765 b.總物料衡算表2.12 硫酸干燥塔（泡罩塔）總物料衡算表名稱進(jìn)泡罩塔kg/t 100NaOH出泡罩塔kg/t 100NaOH氯氣176800800176800800水蒸氣170001660不凝氣體30000003000000硫酸5750072840總計(jì)179875300179875300PAGE PAGE 25第三章 總結(jié)(zngji)在本次設(shè)計(jì)中，氯氣的處理工藝參照了氯堿工業(yè)2000年1月第一期29頁(yè)的一篇新式氯氣處理工藝簡(jiǎn)介中的工藝流程。新工藝以干燥效果(xiogu)好（含水1.510-5以下）、氯氣輸送壓力大、設(shè)備少、系