【文章內(nèi)容簡介】 15 15 硫酸 21． 613 27． 877 總計 926． 966 926． 966 表 210 硫酸干燥塔（填料塔）總物料衡算表 名稱 進填料塔 kg/t 100％ NaOH 出填料塔 kg/t 100％ NaOH 氯氣 176800800 176800800 水蒸氣 1269800 17000 不凝氣體 3000000 3000000 硫酸 4322600 5575400 總計 185393200 185393200 第一篇 氯氣處理 15 （四）硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） ⑴ 進塔硫酸濃度為 98％，溫度為 13℃；出塔硫酸濃度為 75℃，溫度為 28℃ 。 ⑵ 干燥后氯氣含水量 10－ 5。 2．物料衡算 ⑴設每千克 98％硫酸吸收的水分為 W5㎏ ,則 W5＝ － 1＝ ㎏ 設干燥所需 98％流酸為 W6㎏， WW??? ?＝ 10－ 5 解得 W6= ㎏ 假設各種因素造成的硫酸損耗為 15％， 則需硫酸量為： ＝ ㎏ 泡罩塔流出稀酸的量為： ＋ ＝ ㎏ 干燥后氯氣含水量為： － ＝ ㎏ 出 泡罩塔氣體組分為： 氯氣 ㎏ 水蒸氣 ㎏ 不凝氣體 15 ㎏ ⑵氯氣純度 :29151800 7100 47100 4?? 100%=96% (V/V) ⑶物料衡算表 1t100%NaOH 為基準 表 211 硫酸干燥塔（泡罩塔）物料衡算表 名稱 進泡罩塔 kg/t 100％ NaOH 出泡罩塔 kg/t 100％ NaOH 氯氣 884． 004 884． 004 水蒸氣 0． 085 0． 0083 不凝氣體 15 15 硫酸 0． 2875 0． 3642 總計 899． 3765 899． 3765 四川 理 工學院畢業(yè)設計 16 表 212 硫酸干燥塔（泡罩塔）總物料衡算表 名稱 進泡罩塔 kg/t 100％ NaOH 出泡罩塔 kg/t 100％ NaOH 氯氣 176800800 176800800 水蒸氣 17000 1660 不凝氣體 3000000 3000000 硫酸 57500 72840 總計 179875300 179875300 第一篇 氯氣處理 17 第三章 主要設備設計及選型 一 . 第一鈦冷卻器 1．確定設計方案 從電解槽出來的氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸氣及鹽霧等雜質(zhì)。這種濕氯氣對鋼鐵及大多數(shù)金屬有強烈的腐蝕作用，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。所以決定選用鈦材料的列管作換熱管，冷卻水走殼程，濕氯氣走管程，并且采用逆流流向。 氯氣進口溫度 80℃，出口溫度 46℃； 冷卻水進口溫度 20℃，出口溫度 30℃。 2．確定物性數(shù)據(jù) ⑴流體平均溫度 Tm和 tm Tm1＝（ Ti＋ To） /2＝（ 80＋ 46） /2＝ 63℃ tm1＝（ ti＋ to） /2＝（ 20＋ 30） /2＝ 25℃ ⑵平均溫度下的物性數(shù)據(jù) 表 31 物性數(shù)據(jù) 物料 項目 單位 數(shù)據(jù) 物料 項目 單位 數(shù)據(jù) 水 密度 g/cm3 氯 氣 密度 Kg/m3 粘度 pa?s 粘度 p 107 導熱系數(shù) W/(m?℃ ) 導熱系數(shù) Kcal/(m?h?℃ ) 比熱容 J/(g?℃ ) 比熱容 Cal/(mol?℃ ) 水 蒸 氣 密度 Kg/m3 不 凝 氣 體 密度 Kg/m3 粘度 Kgf?s/m2 106 粘度 Kgf?s/m2 導熱系數(shù) Kcal/(m?h?℃ ) 導熱系數(shù) W/(m?℃ ) 比熱容 Kcal/(kg?℃ ) 比熱容 Kcal/(kg?℃ ) μ 平 ＝ 10－ 7 ％ + 10－ 6 ％ + 10－ 6 ％＝ 10－ 6pa?s ρ 平 ＝ ％ + ％ + ％＝ ㎏ /m3 λ 平 ＝ 10－ 2 ％ + 10－ 2 ％ + 10－ 2％＝ 10－ 2kcal/(m?? h?℃ )＝ 10－ 2w/(m?℃ ) Cp 平 ＝ 71 ％ + ％ + ％＝(kg?℃ )=(g?℃ ) 四川 理 工學院畢業(yè)設計 18 3．設計計算 ⑴ 計算依據(jù)：由《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊》中查知，第一鈦冷卻器的總傳熱系數(shù)范圍在 350— 550 kcal/(m2?? h?℃ )，即 — w/(m2?℃ ) ⑵ 熱負荷 Q Q =(546268126927) 202100/7920 =10589419kJ/h = ⑶ 假設 k=500 w/(m2?℃ ) 則估算的傳熱面積為 A=Q/KΔ tm (31) 其中， Q—— 換熱器熱負荷， W K—— 總傳熱系數(shù)， W/(m2?℃ ) Δ tm—— 對數(shù)平均溫差，℃ . Δ tm‘ =21ln 21 tt tt????? ＝20463080ln )2046()3080(?? ??? ＝ ℃ 則由式（ 31）有 A =10 3/(500) = ㎡ 考慮 10％的面積裕度，則所需傳熱面積為： A0 = = ? 177 ㎡ ⑷ 選用 Φ 2 ㎜， 6m長的 Ti－ － 鈦鋼管，則所需管數(shù) N= dlA?0 (32) 其中， A0—— 傳熱面積，㎡ d—— 換熱管外徑， m l—— 換熱管長度， m 。 N = ? ? 177 ??? =502 根 參考碳鋼 Φ 19 排管圖 , 確定排管總數(shù)為 518 根， Dg 700mm， Ⅵ管程，管子采用三角形排管 , 管心距 24㎜ ⑸ 折流板 第一篇 氯氣處理 19 采用 弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25％，則切去圓缺高度為 H＝ 700＝ 175 ㎜，折流板間距取 B=＝ 700=560 ㎜，折流板厚度 16 ㎜ 折流板數(shù) NB=折流板間距 傳熱管長－ 1 (33) =5606000－ 1 ? 10 塊 ⑹ 拉桿 參考《鈦制化工設備設計》知，拉桿數(shù)量為 6， 拉桿直徑為 10㎜ ⑺ 接管 取接管內(nèi)流體流速為 u1＝ 2m/s，則接管內(nèi)徑為： D1=uV?4 (34) 其中， V—— 流體的體積流量， m3/s u—— 流體在接管中的流速， m/s。 D1＝ ?? 000010 0324 ? ???? ＝ 取接管內(nèi)流體流速為 u2＝ 20 m/s 則接管內(nèi)徑為： D2 =uV?4 = ? ??? 473600792020 000 ? ?????? = 圓整后，取殼程流體進出口接管規(guī)格為：Ф 273 8 ㎜，管程流體進出口接管規(guī)格為Ф 133 6 ㎜。 4．第一鈦冷卻器的核算 （ 1）殼程流體傳熱膜系數(shù)α o 用克恩法計算 α o＝ （ed? ） （w?? ） (35) 其中，λ —— 導熱系數(shù)， W/(m2℃ )， de—— 公稱直徑， m， Re—— 雷諾準數(shù)，無因次， 四川 理 工學院畢業(yè)設計 20 Pr—— 普蘭特準數(shù)，無因次。 ： de＝ooddt?? )423(4 22 ? (36) ＝ 0 1 9 0 )0 1 9 0 (4 22 ? ??? ＝ 其中， t—— 管間距， m， do—— 換熱管外徑， m So ＝ BD(1tdo ) (37) ＝ （ 1－ ） ＝ ㎡ 其中， B—— 折流板間距， m， D—— 殼體公稱直徑， m， uo＝ Vs/So (38) ＝ ?? ??? ＝ 其中， Vs—— 流體在殼體的體積流量， m3/h。 Reo＝??oeud (39) ＝ ?? ＝ 11726 其中， uo—— 流體在殼程的流速， m/s， ρ —— 流體密度， kg/m3， μ —— 流體粘度， pa s。 Pr＝ ??pc (310) ＝ ?? ＝ 第一篇 氯氣處理 21 其中， Cp—— 流體比熱， kJ/(kg℃ )。 粘度校正（w?? ） ? ，則由式（ 35）得： α o＝ ＝ 4884 W/(m2℃ ) （ 2）管內(nèi)傳熱膜系數(shù)α i α i＝ id? (311) Si＝pi NNd 24? ＝ 518/6 ＝ ㎡ ui=Vs/Si = ? ??? ????? ＝ Rei＝??ieud ＝ ?? ＝ 533249 Pr＝ ??pc ＝ ?? ＝ 則由式（ 311），得： α i＝ ＝ 1207 W/(m2℃ ) （ 3）污垢熱阻和管壁熱阻 管外側污垢熱阻： Rso＝ 104 m2℃ /W 管內(nèi)側污垢熱阻： Rsi＝ m2℃ /W Ti－ － 在該條件下的導熱系數(shù)為 （ s cm2℃），即 λ w＝ 102 ＝ W/(m2℃ ) 四川 理 工學院畢業(yè)設計 22 （ 4）總傳熱系 數(shù) 11K ＝o?1 + Rso+mwodbd? + Rsiiodd+iiodd? (312) ＝48841++ ??+ + ? ＝ K1= W/(m2?℃ ) （ 5）校核有效平均溫差 R1=iooi tt TT?? ＝ 2030 4680?? ＝ P1=iiio tT tt ?? ＝ 2080 2030?? ＝ φ Δ t＝ 112??RR 11/211/2ln11ln22?????????RRPRRPPRP－ (313) = 2?? 22?????????－－ = Δ tm1＝φ Δ tΔ tm1’ (314) = =℃ 其中，Δ tm’ —— 按逆流計算的對數(shù)平均溫度差，℃ φ Δ t—— 溫度差校正系數(shù)，無因次。 Δ t= Tm1－ tm1 ＝ 63－ 25 ＝ 38℃ 50℃ 該溫差較小，不需設溫度補償裝置，因此選用固定管板式換熱器。 （ 6）傳熱面積裕度 Sn＝39。1 mtKQ? ＝ ? ＝