年產(chǎn)5萬噸燒堿工藝流程初步設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

年產(chǎn)5萬噸燒堿工藝流程設(shè)計(jì)北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章燒堿的制備工藝簡介現(xiàn)代工業(yè)主要通過電解飽和NaCl溶液來制備燒堿。電解法又分為水銀法、隔膜法和離子膜法，我國目前主要采用的是隔膜法和離子膜法，這二者的主要區(qū)別在于隔膜法制堿的蒸發(fā)工序比離子膜法要復(fù)雜，而離子膜法多了淡鹽水脫氯及鹽水二次精制工序。目前我國主要采取隔膜電解法和離子膜電解法。在這次年產(chǎn)五萬噸燒堿工藝流程序初步設(shè)計(jì)中我采取的是隔膜法制燒堿的氫氣處理方法，并簡要討論工藝中的能耗情況。原料為粗鹽（含大量雜質(zhì)的氯化鈉），根據(jù)生產(chǎn)工藝中的耗能情況，將燒堿制法分為整流、鹽水精制、鹽水電解、液堿蒸發(fā)、氯氫處理、固堿生產(chǎn)和廢氣吸收工序等七個(gè)流程。據(jù)測算，電解法燒堿生產(chǎn)噸堿綜合能耗在各工序的分布如下:整流2.0%；鹽水精制3.9%;電解53.2%；氯氫處理1.2%；液堿蒸發(fā)25.1%；固堿生產(chǎn)14.6%。從上述可知,電解和液堿蒸發(fā)是主要耗能工序。電解工序中的電耗約為噸堿電耗的90%，堿蒸發(fā)中的蒸汽消耗占噸堿蒸汽消耗的74%以上。1-1-整流2-鹽水精制3-電解

4-氯氫處理

5-液堿蒸發(fā)

6-固堿生產(chǎn)圖1 燒堿工藝總流程示意圖1.1整流整流是將電網(wǎng)輸入的高壓交流電轉(zhuǎn)變成供給電解用的低壓直流電的工序，其能耗主要是變壓、整流時(shí)造成的電損，它以整流效率來衡量。整流效率主要取決于采用的整流裝置，整流工序節(jié)能途徑是提高整流效率。當(dāng)然減少整流器輸出到電解槽之間的電損也是不容忽略的。1.2鹽水精制將工業(yè)鹽用水溶解飽和并精制(除去Ca2+、Mg2+、S02-4等有害離子和固體雜質(zhì))獲得供電解用精制飽和鹽水,是鹽水精制工序的功能。一次鹽水精制：采用膜過濾器（不預(yù)涂）圖2鹽水一次精制流程圖二次鹽水精制：二次鹽水精制采用螯合樹脂塔進(jìn)行吸附。圖3鹽水二次精制流程圖一次鹽水工段送來的一次精制鹽水中鈣、鎂等離子可以被螯合樹脂選擇性吸附，而吸附的飽和樹脂可用鹽酸、氫氧化鈉進(jìn)行再生，從而使樹脂達(dá)到重復(fù)使用的目的。鹽水精制工序的能耗主要是加熱溶解固體鹽的蒸汽和動(dòng)力電耗，它們分別約占噸堿電耗和噸堿汽耗的0.2%和12%。因此，在此工序，節(jié)能措施主要是如何利用工廠的余熱（廢蒸汽或熱水）來加熱溶解固體鹽，而采用鹽水自流流程無疑也會節(jié)約動(dòng)力電消耗。1.3電解鹽水二次精制后，添加部分淡鹽水經(jīng)陽極液進(jìn)料總管以及軟管送入各單元槽的陽極室中。陽極液電解產(chǎn)生淡鹽水和氯氣，經(jīng)陽極分離器后，氯氣從淡鹽水中被分離出來送氯氣處理工序，淡鹽水流到淡鹽水循環(huán)槽由泵送去脫氯塔。圖4精制鹽水電解示意圖圖5 電解反應(yīng)方程式 能耗主要是電解直流電耗，影響直流電耗的因素是槽電壓和電流效率，直流電耗與槽電壓成正比，與電流效率成反比。因此，降低電解槽的槽電壓和提高電流效率是電解工序的主要節(jié)能途徑。1.4氯氫處理氯氣處理工序均包括氯氣洗滌、冷卻除霧、干燥、壓縮；氫氣處理均包括氫氣洗滌、壓縮、脫氧、干燥。離子膜法制堿時(shí)，建議氯氣處理工藝方案：濕氯氣經(jīng)氯水洗滌，鈦管換熱器，氯氣除鹽、降溫后經(jīng)一段填料塔、二段泡罩塔干燥，使氯氣含水量≤50wtppm，氯氣輸送選用大型離心式氯氣壓縮機(jī)（透平壓縮機(jī)）。通常根據(jù)氯氣壓縮機(jī)壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少，不需要制冷機(jī)，能耗低。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè)備的要求高，增加投資費(fèi)用。因此，國內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯。如下圖所示。建議氫氣處理方案：選擇氫氣洗滌塔直接洗滌冷卻降溫、列管換熱器間接冷卻，水環(huán)式氫氣壓縮機(jī)輸送。圖6 電解后氯氣處理示意圖1-氯氣洗滌塔；2-鼓風(fēng)機(jī)；3-Ⅰ段冷卻器；4-Ⅱ段冷卻器；5-水霧捕集器；6-填料干燥塔；7-泡罩干燥塔；8-酸霧捕集器；9-氯壓機(jī)1．5液堿蒸發(fā)將電解槽生產(chǎn)的液堿通過蒸發(fā)系統(tǒng)用蒸汽加熱將一部分水蒸出，并將絕大部分鹽（NaCI)分離出去，從而獲得成品液堿。蒸發(fā)的能耗主要是蒸汽，當(dāng)然動(dòng)力電也是值得注意的。蒸發(fā)系統(tǒng)的加熱蒸汽供給的熱量主要消耗在（1）預(yù)熱物料至沸點(diǎn)所需熱量；(2)蒸發(fā)水分所需熱量；(3)堿液的濃縮熱；(4)氯化鈉析出結(jié)晶熱；（5)設(shè)備的熱損失。1.6固堿生產(chǎn)將蒸發(fā)獲得的液堿采用大鍋熬煮或升膜一降膜一閃蒸方法進(jìn)一步濃縮生產(chǎn)固堿，其主要消耗是燃料(煤、重油、氫氣)。因此，固堿生產(chǎn)節(jié)能主要是充分利用燃料燃燒熱量和節(jié)約燃料的流程等。第2章燒堿生產(chǎn)概述2.1燒堿生產(chǎn)的主要方法簡介目前燒堿生產(chǎn)方式主要采?。核y電解法、隔膜電解法、苛化法、離子膜法三種方法制燒堿。我國主要采取隔膜電解法和離子膜電解法。在這次年產(chǎn)5萬噸燒堿氫處理工序初步設(shè)計(jì)中我采取的是隔膜法制燒堿的氫氣處理方法。隔膜法電解總反應(yīng)方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑2.2氫氣的性質(zhì)及其用途2.2.1物理性質(zhì)760mmHg時(shí)為0.08987g/l，沸點(diǎn)為-252.7℃；結(jié)晶溫度是-259.1℃；與空氣之比重是0.0695或；在水中溶解度很小，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溶于水中之氫氣體積為0.0215。而在鎳、鈀和鉑內(nèi)的溶解度很大，一體積能解幾百體積氫。氫氣的爆炸上限和下限分別為74.2%和4.1%(體積分?jǐn)?shù))氫氣除用于合成氯化氫制取鹽酸和聚氯乙烯外，另一大用途時(shí)植物油加氫生產(chǎn)硬化油。此外還用于煉鎢、生產(chǎn)多晶硅以及有機(jī)化合物的加氫等。2.2.2化學(xué)性質(zhì)（1）氫氣具有可燃性，當(dāng)它不純凈時(shí)燃燒反應(yīng)發(fā)生爆炸；但是其純度很高時(shí)能在空氣里安靜的燃燒。（2）氫氣具有還原性，它能與某些金屬氧化物反應(yīng)使金屬還原。（3）氫氣具有穩(wěn)定性，氫氣在常溫下的化學(xué)性質(zhì)是穩(wěn)定的。2.2.3氫氣的用途（1）氫氣可以用于焊接或切割金屬，熔化熔點(diǎn)很高的石英和加工石英制品。因?yàn)樗诩冄踔腥紵幕鹧妫溲跹妫┛蛇_(dá)3000℃，可以使許多金屬熔化。（2）氫氣可以產(chǎn)生氫氧焰、制氫氧電池，可以填充氣球、冶煉金屬鎢和鉬。氫用于合成甲醇，合成人工石油等。（3）氫還是一種理想的燃料氫氣的燃燒產(chǎn)物是水且污染少。液態(tài)的氫是一種高能燃料，可供發(fā)射火箭、宇宙飛船、導(dǎo)彈等使用。氫氣做為燃料具有很好的發(fā)展前途。同時(shí)氫氣也是重要的化工原料。綜上所述：由以上敘述可以看出燒堿生產(chǎn)中所產(chǎn)生的氫氣具有很高的回收價(jià)值，并且氫氣處理工序較為簡單，投資費(fèi)用不高，高純度的氫氣可以供多種行業(yè)使用。因此須對制燒堿中的氫氣進(jìn)行處理。2.3燒堿氫氣處理的目的在電解過程中，H2是以鼓泡的形式出來的，所以其帶有較高的溫度和部分雜質(zhì)。（1）其帶有大量的水蒸氣，溫度越高，在蒸汽中的飽和水蒸氣量越大，會影響氫氣的純度。表2-1飽和水蒸氣表（按溫度排列）溫度℃90807060504030飽和水氣焓（kal/kgf）635.3631.1626.8622.5618.0613.5608.9（2）氫氣中還帶有NaOH、NaCl。因?yàn)闅錃馐菑碾娊庖褐谐鰜淼?，不可避免的就帶有NaOH、NaCl等鹽類雜質(zhì)這些雜質(zhì)必須除去。（3）從電解槽中以鼓泡的形式出來的氫氣溫度太高（一般在80～90℃），必須進(jìn)行降溫，否則會影響后續(xù)的加工工藝要求。所以氫氣主要通過冷卻水洗滌的處理方式達(dá)到降低氫氣溫度除去水分，洗去NaOH、NaCl等水溶性雜質(zhì)的目的以提高氫氣的純度和利用價(jià)值。2.4氫氣處理的工藝流程電解出來的飽和濕氫氣中含有大量的水和其他氣體，一般采用間接法和直接法除去以達(dá)到工藝要求。由于在本次設(shè)計(jì)中不充分考慮熱綜合利用，所以采用直接法進(jìn)行氫氣的處理，可以簡化工藝流程，節(jié)約投資費(fèi)用。它是由電解槽中出來的氫氣經(jīng)氫氣緩沖罐后進(jìn)入一段洗滌塔洗去一部分的雜質(zhì)及使氫氣冷卻至50℃后在經(jīng)二段洗滌塔除雜質(zhì)及冷卻至30℃，之后再經(jīng)過絲網(wǎng)除霧器除去鹽和堿的霧沫后，用羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽送至分配臺進(jìn)行下一階段的分配。2.5氫氣處理工藝流程簡圖氫氣處理工藝流程圖見下，據(jù)此進(jìn)行物料衡算和熱量衡算：圖7氫氣處理工藝流程圖2.6氫氣處理中的工藝指標(biāo)（1）氫氣純度指標(biāo)：﹥98％（2）冷卻水溫度；25℃第3章工藝計(jì)算3.1一段洗滌塔的物料衡算3.1.1一段洗滌塔的物料衡算基準(zhǔn)（1）以生產(chǎn)5萬噸100％NaOH為基準(zhǔn)有化學(xué)方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑2×4025×107m計(jì)算可得：m==0.125×107（Kg）m—生產(chǎn)5萬噸燒堿的H2的質(zhì)量（2）經(jīng)處理后的氫氣純度為98％。（3）出電解槽后的氫氣溫度按80℃計(jì)算。（4）查相關(guān)數(shù)據(jù)得：進(jìn)入冷卻塔的氫氣溫度為80℃是飽和水蒸氣分壓為0.483Kgf/cm2，為50℃時(shí)飽和水蒸氣分壓為0.1258Kgf/cm2，為30℃時(shí)飽和水蒸氣分為0.0433Kgf/cm2（5）由于氫氣在水中的溶解度很小，故氫氣在水的溶解度忽略不計(jì)。（6）飽和水蒸氣含量及水量計(jì)算：按道爾頓分壓定律計(jì)。3.1.2一段洗滌塔的出槽氫氣（80℃）中的水汽含量設(shè)出槽氫氣（80℃）中的水汽含量為X；據(jù)道爾頓分壓定律：得則出槽氣體組成：氫氣：0.625×106Kmol0.125×107Kg水汽：0.594×106Kmol1.07×107Kg其他氣體：12755Kmol369895Kg3.1.3一段洗滌塔的物料衡算計(jì)算（1）據(jù)公式：n=得=0.625×106(Kmol)其他氣體組成：（kmol）（2）根據(jù)道爾頓分壓定律計(jì)算水量：設(shè)管路中（由80℃降至50℃）的冷凝水量為W這時(shí)氣體中水的分子為：（1.07×107-W）/18氣體的分子總數(shù)為：據(jù)道爾頓分壓定律：則出他氣體組成：氫氣：0.625×106（kmol）（1.25×106Kg）水氣：0.102×106（kmol）（1.07×107-8.86×106=1.84×106Kg）其他氣體：12755（kmol）（12755×29=369895Kg）表3-1第一段洗滌塔總物料衡算表名稱進(jìn)一段洗滌冷卻塔（kg）出一段洗滌冷卻塔（kg）氫氣1.25×1061.25×106水汽1.07×1071.84×106其他氣體369895369895氫氣冷凝水量8.86×106年產(chǎn)5萬噸100%燒堿氫氣處理中氫氣：0.625×106（kmol）一段進(jìn)塔氫氣中含水汽含量：0.594×106（kmol）一段出塔氫氣中含水總量：0.102×106（koml）其它氣體：12755（kmol）3.2一段洗滌塔熱量衡算查相關(guān)數(shù)據(jù)得：相關(guān)熱力數(shù)據(jù)表3-2相關(guān)熱力數(shù)據(jù)物料與項(xiàng)目單位溫度（℃）805030氫氣比熱容4.187KJ/（Kg·K）3.4393.4213.409水蒸氣比焓KJ/Kg2642.42587.62549.5其他氣體比焓（空氣）4.187KJ/（Kg·K）0.2440.2430.242水的飽和蒸汽壓(絕壓)Kgf/cm20.4830.12580.04333.2.1入塔氣體帶入熱量Q1=(80+273)×1.25×106×3.439×4.187=6.354×109KJQ2=1.07×107×2642.4=2.827×1010KJQ3=(80+273)×369895×0.244×4.187=1.334×108KJ3.2.2冷卻水帶出熱量設(shè)冷卻水量為W2kg,溫度25℃，冷卻水出塔溫度為35℃；此時(shí)出塔冷卻水比熱熔約為1×4.187KJ/（Kg·K）。則出塔水量：W2+W1=W2+8.86×106冷卻水帶入熱量：Q4=W2×(273+25)×1×4.187冷卻水帶出熱量：Q5=(W2+8.86×106)×(273+35)×1×4.1873.2.3出塔氣體帶出熱量Q6=(273+35)×1.25×106×3.421×4.187=5.783×109KJQ7=1.84×106×2587.6=4.761×109KJQ8=(273+50)×369895×0.243×4.187=1.216×108KJ3.2.4一段洗滌塔的熱量守恒的計(jì)算則Q進(jìn)=Q出∴Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q86.354×109+2.827×1010+1.334×108+W2×(273+25)×1×4.187=(W2+8.86×106)×(273+35)×1×4.187+5.783×109+4.761×109+1.216×108∴W2=3.024×108kg即：進(jìn)入系統(tǒng)水量為3.024×108kg,出系統(tǒng)冷卻水量為：3.024×108+8.86×106=3.113×108kg冷卻水帶入熱量：3.024×108×(273+25)×1×4.187=3.773×1011KJ冷卻水帶出熱量：(3.024×108+8.86×106)×(273+35)×1×4.187=4.015×1011KJ3.2.5一段洗滌塔熱量衡算表表3-3一段洗滌塔總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(kg)熱量(KJ)氫氣1.25×1076.354×109氫氣1.25×1075.783×109水汽1.07×1072.827×1010水汽1.84×1064.761×109其他氣體3698951.334×108其他氣體3698951.216×108冷卻水3.024×1083.773×1011冷卻水3.113×1084.015×10113.3二段洗滌塔的物料衡算3.3.1物料衡算的計(jì)算依據(jù)（1）電解氫氣經(jīng)二段洗滌冷卻溫度從50℃降至30℃。（30℃時(shí)的飽和水蒸汽壓為0.0433Kg/cm2）（2）干氫氣純度98%3.3.2物料衡算的計(jì)算設(shè)二段洗滌塔使氫氣溫度由50℃降至30℃的冷凝水量為WO則有道爾頓分壓定律：得則其他氣體組成：氫氣：625000（kmol）（1.25×106Kg）水汽：28889（kmol）（1.84×106-1.32×106=0.52×106Kg）其他氣體：12755（kmol）（12755×29=369895Kg）表3-4二段洗滌塔總物料衡算表名稱進(jìn)二段洗滌冷卻塔（kg）出二段洗滌冷卻塔（kg）氫氣1.25×1061.25×106水汽1.84×1060.52×106其他氣體369895369895氫氣冷凝水量8.86×1061.32×106年產(chǎn)5萬噸100%燒堿氫氣處理中氫氣：625000（kmol）二段進(jìn)塔氫氣中含水汽量：102000（kmol）二段出塔氫氣中含水汽量：28889（koml）其它氣體：12755（kmol）3.4二段洗滌塔的熱量衡算查上述相關(guān)熱力數(shù)據(jù)表（3-2）可知：3.4.1二段進(jìn)塔氣體熱量的計(jì)算Q6=(273+35)×1.25×106×3.421×4.187=5.783×109KJQ7=1.84×106×2587.6=4.716×109KJQ8=(273+50)×369895×0.243×4.187=1.216×108KJ3.4.2冷卻水帶出熱量的計(jì)算設(shè)進(jìn)入二段系統(tǒng)冷卻水量為W3kg，冷卻水進(jìn)塔溫度25℃，出塔溫度30℃；此時(shí)水的蒸氣比熱熔約為1×4.187KJ/（Kg·K）。則出塔水量Wo+W3=W3+1.32×106入塔冷卻水帶入熱量：Q9=W3×(273+25)×1×4.187出塔冷卻水帶出熱量：Q10=(W3+1.32×106)×(273+30)×1×4.1873.4.3二段出塔氣體熱量的計(jì)算Q11=(273+30)×1.25×106×3.409×4.187=5.406×109KJ Q12=0.52×106×2549.5=1.326×109KJQ13=(273+30)×369895×0.242×4.187=1.136×108KJ3.4.4二段洗滌塔的熱量守恒的計(jì)算由Q進(jìn)=Q出∴Q6+Q7+Q8+Q9=Q10+Q11+Q12+Q135.783×109+4.761×109+1.216×108+W3×(273+25)×1×4.187=(W3+1.32×106)×(273+30)×1×4.187+5.406×109+1.326×109+1.136×1081.067×1010+1247.726W3=1268.661W3+1.675×109+5.406×109+1.326×109+1.136×1081.067×1010+1247.726W3=1268.661W3+8.521×1092.149×109=20.935W3∵W3=1.027×108Kg故入塔冷卻水量1.027×108Kg出塔冷卻水量為：1.027×108+1.32×106=1.04×108Kg入塔冷卻水帶入熱量：1.027×108×(273+25)×1×4.187=1.281×1011KJ出塔冷卻水帶出熱量：(1.027×108+1.32×106)×(273+30)×1×4.187=1.319×1011KJ3.4.5二段洗滌塔熱量衡算表表3-5二段洗滌冷卻塔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kg熱量KJ氫氣0.125×1075.783×109氫氣0.125×1075.406×109水汽1.84×1064.761×109水汽0.52×1061.326×109其他氣體3698951.216×108其他氣體3698951.136×108冷卻水1.027×1081.281×1011冷卻水1.04×1081.319×10113.5氣體中氫氣含量的計(jì)算3.5.1氣體中氫氣含量的計(jì)算3.5.2干氣體中氫氣的百分?jǐn)?shù)H2=第4章主要設(shè)備的工藝計(jì)算4.1一段洗滌塔的相關(guān)計(jì)算4.1.1一段洗滌塔氣體流量的計(jì)算計(jì)算條件:年工作日330天為基準(zhǔn)，則年總工作小時(shí)330×24=7920h進(jìn)塔氣體溫度為80，操作壓力為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓由PV=nRT得V=R=8.314KJ/(kmol.k)換算=0.08206atmm3/(kmol.k)據(jù)查表得1kJ=0.102kgfcm1kgf/=0.9678atm1kgfcm=0.9678atm1=1cal=Kcal（8.3140.1020.9678/=0.08206atm/(KmolK)Vs平=4.1.2一段洗滌塔冷卻水噴淋量及管徑的計(jì)算（1）冷卻水噴淋量計(jì)算已知：根據(jù)一段洗滌塔熱量衡算得冷卻量為：冷卻水溫度為25℃，大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；ρL=1×103kg/m3據(jù)公式m=得（2）冷卻水管徑的計(jì)算因?yàn)樗耙话阋后w常用流速范圍u?。?.5—3）m/s［2］所以：設(shè)冷卻水流速u=2m/s=2×3600=7200m/h據(jù)公式圓整得：一段洗滌塔冷卻水噴淋管徑D冷=100mm4.1.3一段洗滌塔塔徑的計(jì)算（1）空塔速度的計(jì)算洗滌塔內(nèi)填料選用的陶瓷拉西環(huán)以亂堆方式進(jìn)行填充。因?yàn)榭账馑賾?yīng)小于泛點(diǎn)氣速，一般空塔氣速是泛點(diǎn)氣速的（50%—85%）即u=（0.50—0.85）uf所以：設(shè)空塔氣速取泛點(diǎn)氣速的50%根據(jù)洗滌塔泛點(diǎn)和壓降通用關(guān)聯(lián)圖（1）橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)求出再求出u圖8填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖氣體混合物的平均分子量M為：據(jù)公式混合氣體密度為：混合氣體流量因?yàn)槔鋮s水密度冷卻水噴淋量為據(jù)通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)：查圖（1）亂堆填料泛點(diǎn)線，當(dāng)橫坐標(biāo)為0.471時(shí)縱坐標(biāo)為0.05即查表亂堆陶瓷拉西環(huán)的填料因子，比表面積。冷卻水密度校正系數(shù)查附錄［2］，25℃時(shí)的冷卻水的粘度據(jù)縱坐標(biāo)求出（2）一段洗滌塔塔徑的計(jì)算已知：據(jù)公式：D塔徑=得D塔徑=一段洗滌塔徑圓整得D塔徑=1200mm［4］校核：。4.1.4一段洗滌塔塔高度的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到塔高度H=5×1200mm=6000mm=6000×10-3=6m4.1.5噴嘴輸送的確定設(shè)上水壓力為0.2Mpa,考慮水垢的阻塞，噴嘴直徑d=3.5mm查表及噴水量約360kg/h,則噴嘴總數(shù)由物料衡算需25℃冷卻水量39305.556/h則噴嘴總數(shù)：n=個(gè)考慮分布可能的阻塞，取200個(gè)。4.1.6一段洗滌塔管徑的計(jì)算一段洗滌塔進(jìn)氣管和出氣管管徑∶因?yàn)橐兹家妆瑲怏w的在管道中流速范圍＜8m/s；而氫氣屬于易燃易爆氣體；則氫氣在管道內(nèi)的流速取為5m/s入塔氣體流量為：4505m3/h出塔氣體流量為：2476m3/h由u=得到d入=同理可得d出=則一段洗滌塔物料進(jìn)口管管徑為d入=580mm；出口管管徑為d出=450mm4.2二段洗滌塔的相關(guān)計(jì)算4.2.1二段洗滌塔進(jìn)塔氣體和出塔氣體流量的計(jì)算由一段洗滌塔出來的氣體流量是進(jìn)入二段洗滌塔的氣流量；則V2=V3則Vs平=4.2.2二段洗滌塔冷卻水噴淋量及管徑的計(jì)算（1）冷卻水噴淋量計(jì)算已知：根據(jù)二段洗滌塔熱量衡算得冷卻量為：冷卻水溫度為25℃，大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；ρL=1×103kg/m3據(jù)公式m=得（2）二段冷卻水管徑計(jì)算因?yàn)樗耙话阋后w常用流速范圍u?。?.5—3）m/s所以：設(shè)冷卻水流速u=2m/s=2×3600=7200m/h據(jù)公式圓整得：二段洗滌塔冷卻水噴淋管徑D冷=70mm［8］4.2.3二段洗滌塔塔徑的計(jì)算（1）空塔速度的計(jì)算洗滌塔內(nèi)填料選用的陶瓷拉西環(huán)以亂堆方式進(jìn)行填充。因?yàn)榭账馑賾?yīng)小于泛點(diǎn)氣速，一般空塔氣速是泛點(diǎn)氣速的（50%—85%）即u=（0.50—0.85）uf所以：設(shè)空塔氣速取泛點(diǎn)氣速的50%根據(jù)洗滌塔泛點(diǎn)和壓降通用關(guān)聯(lián)圖（7）橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)求出再求出u氣體混合物的平均分子量M為：據(jù)公式混合氣體密度為：混合氣體流量因?yàn)槔鋮s水密度冷卻水噴淋量為據(jù)通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)：查圖（1）亂堆填料泛點(diǎn)線，當(dāng)橫坐標(biāo)為0.383時(shí)縱坐標(biāo)為0.053即查表亂堆陶瓷拉西環(huán)的填料因子，比表面積。冷卻水密度校正系數(shù)查附錄，25℃時(shí)的冷卻水的粘度據(jù)縱坐標(biāo)求出（2）二段洗滌塔塔徑的計(jì)算已知：據(jù)公式：D塔徑=得D塔徑=二段洗滌塔徑圓整得D塔徑=1000mm［2］校核：。4.2.4二段洗滌塔高度的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到塔高度H=5×1000mm=5000mm=5000×10-3=5m4.2.5二段洗滌塔噴嘴數(shù)的確定設(shè)上水壓力為0.2Mpa,考慮到水垢的阻塞，噴嘴直徑d=2.5mm,冷卻水量13131.313Kg∕h查表及噴水量為280kg/h.由物料衡算數(shù)考慮分布及可能的阻塞，取100個(gè)4.2.6二段洗滌塔氣體進(jìn)口管徑和出口管徑的計(jì)算（1）二段洗滌塔氣體進(jìn)口管徑二段洗滌塔氣體進(jìn)口等于一段管洗滌塔出口管徑，則d進(jìn)=540mm（2）二段洗滌塔氣體出口管管徑因?yàn)橐兹家妆瑲怏w的在管道中流速范圍＜8m/s；而氫氣屬于易燃易爆氣體；則氫氣在管道內(nèi)的流速取為5m/s由公式U=得則氫氣出口管管徑圓整為d出=400mm4.3氫氣緩沖罐的計(jì)算設(shè)進(jìn)入緩沖罐氣體流速為6氣體的摩爾標(biāo)準(zhǔn)體積為22.4L/mol=22.4m3/kmol以出塔氣體為基準(zhǔn)：則：則：圓整后的緩沖罐直徑［5］D=500mm附錄表3-1主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備位號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量單位1T-101-1一段洗滌塔Dg＝1200mm1臺2T-101-2二段洗滌塔Dg＝1000mm1臺3P-101循環(huán)水輸送泵臺4C-101羅茨鼓風(fēng)機(jī)臺5V-101氫氣緩沖罐D(zhuǎn)g=500mm1臺參考文獻(xiàn)[1]李相彪，俞慧玲主編《燒堿生產(chǎn)技術(shù)》（下冊）[M].2005年7月[2]張浩勤、陸美娟主編《化工原理》新版（上、下冊），[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008年4月[3]王振中編《化工原理》（上冊）[M].1986年6月第1版[4]湯善甫、朱思明主編《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》，[M].華東理工大學(xué)出版社，2004年12月[5]鄒安麗、張懷安主編《化工機(jī)器與設(shè)備》，[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1991年6月第1版[6]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會，《塔設(shè)備設(shè)計(jì)》，[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988[7]陳聲宗主編，《化工設(shè)計(jì)》，[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001[8]王德祥，新式氯氣處理工藝簡介，《氯堿工業(yè)》[M].2000年1月第一期致謝本設(shè)計(jì)是在北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院甘分站王廣菊老師的精心指導(dǎo)下完成的。在此，我向她表示衷心的感謝！在設(shè)計(jì)中由于自己掌握的知識不夠熟悉和自身所學(xué)知識的欠缺，遇到了一些問題；但在各位老師和同學(xué)的幫助下，我順利完成了本次設(shè)計(jì)。再次感謝老師與同學(xué)們的幫助。謝謝你們！基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用\t