【正文】 第一篇 氯氣處理 1 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 說 明 書 題 目 200 kt/a燒堿裝置氯氣、氫氣處理工序的初步設(shè)計(jì) 作 者 系 別 材料與化學(xué)工程系 專 業(yè) 無機(jī)化工 班 指 導(dǎo) 教 師 接 受 任 務(wù) 日 期 完 成 任 務(wù) 日 期 論 文 評 閱 教 師 論 文 答 辯 教 師 四川 理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 專 業(yè) 無機(jī)化工 班 級 指導(dǎo)教師 （簽名） 題 目 200 kt/a 燒堿裝置氯氣、氫氣處理工序的初步設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù) 200 kt/a 燒堿裝置 Cl H2處理，年工作日 330 天，其余數(shù)據(jù)以工廠實(shí)際收 集數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。 說明書內(nèi)容： 1． 進(jìn)行工序工藝流程設(shè)計(jì)，繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖； 2． 進(jìn)行工序物料、熱量衡算，并編制物、熱平衡數(shù)據(jù)表； 3． 進(jìn)行工序設(shè)備設(shè)計(jì)或選型，編制設(shè)備一覽表； 4． 繪制主要設(shè)備的設(shè)備圖； 5． 編制工序初步設(shè)計(jì)說明書。 圖紙要求 學(xué)生綜合訓(xùn)練方面的要求： 完成期限： 2021 年 2月 24 日至 2021 年 6 月 2 日 教研室主任： （簽名） 年 月 日 第一篇 氯氣處理 3 目 錄 第一篇 氯氣處理 1 第一章 總論 1 一 概述 1 二 氯氣處理的任務(wù)和方法 1 三 工藝流程簡介 2 第二章 氯氣工藝計(jì)算 4 一 氯氣處理工藝流程 4 二 計(jì)算依據(jù) 4 三 工藝計(jì)算 5 （一） 第一鈦冷卻器 5 （二） 第二鈦冷卻器 8 （三） 硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） 10 （四） 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 11 第三章 主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型 13 一 第一鈦冷卻器 13 二 第二鈦冷卻器 20 三 硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） 25 四 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 27 五 除沫器 28 第二篇 氫氣處理 29 第一章 總論 29 四川 理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 一 概述 29 二 氫氣處理工藝流程確定 30 第二章 工藝計(jì)算 31 一 氫氣處理工藝流程 31 二 計(jì)算依據(jù) 31 三 工藝計(jì)算 32 （一）一段洗滌冷卻塔 32 （二）二段洗滌冷卻塔 34 第三章 主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型 36 一 一段洗滌塔 36 二 二段洗滌塔 37 三 主要管徑 38 四 氫氣輸送設(shè)備 39 五 水輸送泵 39 六 液封循環(huán)水池 39 七 氫氣緩沖 罐 39 主要設(shè)備一覽表 40 設(shè)計(jì)評述 41 參考文獻(xiàn) 42 第一篇 氯氣處理 5 第一篇 氯氣處理 第一章 總論 一 . 概述 1. 氯氣 氯氣 Cl2，分子量 ，常溫下，氯是黃綠色，具有使人窒息氣味的氣體，有毒。氯氣對人的呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激性，吸入過多時還會致死。氯氣比空氣重，約為空氣的 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。氯氣溶于水同時與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，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、制造無機(jī)氯化物、制造有機(jī)氯化物及有機(jī)物。 2. 氯堿工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 食鹽電解聯(lián)產(chǎn)的燒堿、氯氣、氫氣，在國民經(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，作為基本化工原料的“三酸二堿”中，鹽酸燒堿就占了其中兩種，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)品幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)及人民生活的各個領(lǐng)域。 3. 氯堿工業(yè)的特點(diǎn) 氯堿工業(yè)的特點(diǎn)除原料易得、生出流程短外，主要還有三個突出問題 :能量消耗大 ；氯與堿的平衡；腐蝕和污染。 二 . 氯氣處理的任務(wù)和方法 從電解槽出來的濕氯氣，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、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。但干燥的氯氣對鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常情況下時較小的，所以濕氯氣的干燥時生產(chǎn)和使用氯氣過程中所必須的。 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?，然后用干燥劑進(jìn) 一步出去水分。干燥后的氯氣經(jīng)過壓縮，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表示。在同一壓四川 理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 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 %（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水分進(jìn)一步除去。在工業(yè)上，均采用濃硫酸來干燥氯氣，因?yàn)闈饬蛩峋哂校海?1）不與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（ 2）氯氣在硫酸中的溶解度?。唬?3）濃硫酸有強(qiáng)烈的吸水性；（ 4）價廉易得；（ 5）濃硫酸對 鋼鐵設(shè)備不腐蝕；（ 6）濃硫酸可以回收利用等特點(diǎn)，故濃硫酸時一種較為理想的氯氣干燥劑。 當(dāng)溫度一定時，硫酸濃度愈高、其水蒸汽分壓愈低；當(dāng)硫酸濃度一定時，溫度降低，則水蒸汽分壓也降低。也就是說硫酸的濃度愈高、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運(yùn)過程中，尤其在冬季必須注意控制溫度和濃度，以防止管道堵塞。硫酸濃度在 84%時，它的結(jié)晶溫度為 +8℃，所以在操作中一般將 H2SO4溫度控制在不低于 10℃。此外，硫酸與濕氯氣的接觸面積和接觸時間也是影響干燥效果的重要因素。故用硫酸干燥濕氯氣時，應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)：（ 1）硫酸的濃度，（ 2）硫酸溫度，（ 3）硫酸與氯氣的接觸面積和接觸時間。 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)對氯氣進(jìn)行壓縮。 綜上所述，氯氣處理系統(tǒng)的主要任務(wù)是： 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)電解槽陽極室內(nèi)的壓力，保證電解工序的勞動條件和干燥后的氯氣純度。 三．工藝流程簡介 1 氯 處理工藝 根據(jù)氯處理的任務(wù)氯處理的工藝流程包括氯氣的冷卻、干燥脫水、凈化和壓縮、輸送幾個部分。 ⑴ 氯氣的冷卻 氯氣的冷卻因方式的不同，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，同時使氯損失增大，且耗費(fèi)大量蒸汽。 間接冷卻流程：操作簡單，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 ％。 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℃，因此需要消耗冷凍量并需增設(shè)氯水泵、氯水循環(huán)槽使流程復(fù)雜化。 ⑵ 氯氣的干燥 氯氣干燥時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：該流程對氯氣負(fù)荷波動的適應(yīng)性好，且干燥氯氣第一篇 氯氣處理 7 的質(zhì)量穩(wěn)定，硫酸單耗低，系統(tǒng)阻力小 ,動力消耗省。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：此流程設(shè)備體積小，臺數(shù)少，流程簡單，投資及操作費(fèi)用低。其缺點(diǎn)時壓力降較大，適應(yīng)氯氣負(fù)荷波動范圍小，塔板易結(jié) 垢，同時由于塔酸未能循環(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。 ⑶ 氯氣的凈化 氯氣離開冷卻塔，干燥塔或壓縮機(jī)時，往往夾帶有液相及固相雜質(zhì)。管式、絲網(wǎng)式填充過濾器是借助具有多細(xì)孔通道的物質(zhì)作為過濾介質(zhì)，能有效地去除水霧或酸霧，凈化率可達(dá) 94％－ 99％，而且壓力降較小，可用于高質(zhì)量的氯氣處理。 2 工藝流程的確定 氯處理