【導(dǎo)讀】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；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(shuō)明書(shū)。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，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。種，而且氯氣和氫氣還可進(jìn)一步加工成許多化工產(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。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。此必須將氯氣中的水分進(jìn)一步除去。尤其在冬季必須注意控制溫度和濃度，以防止管道堵塞。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。冷卻后氯氣的含水量可低于％。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。

　　

【正文】 每米壓降：縱坐標(biāo) ???LLVgu ??? ? ? 橫坐標(biāo) )( ?LVVL ???? 根據(jù)以上二數(shù)值查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖確定塔的操作點(diǎn)，此點(diǎn)位于Δ P/E=50 pa/m 與Δ P/E=100pa/m 兩條等壓線之間，用內(nèi)插法估值可求得每米填料層壓降為90pa/m 。 4．塔高確定 由相關(guān)實(shí)際設(shè)計(jì)，取塔高為 10m。 四 . 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 塔的殼體材料材質(zhì)為 PVC+FRP，采用條形泡罩塔，增加了設(shè)備操作彈性和負(fù)荷變化的適應(yīng)性。 1．塔徑的確定 入塔濕氯氣溫度 18℃，此時(shí)氣體密度為 ，硫酸的加入量為210kg/h，入塔溫度為 13℃，此時(shí)硫酸密度為 。 硫酸的體積流量： hmVL / 210 3??? 入塔氣體體積流量： hmVg / 3?? 則，動(dòng)力參數(shù) ) ( ))(( 2/12/1 ???VLVL ?? 假定塔徑在 800～ 1600 范圍內(nèi)，由此取塔板的板間距為 HT=350 ㎜ ,取塔板上的液層高度 hL=70㎜ ,于是 HT－ hL=280㎜。由動(dòng)力參數(shù)和 HT－ hL查史密斯關(guān)聯(lián)圖得，C20=。 故操作的負(fù)荷系數(shù)按下式加以校正： )20(?CC ? （ 320） 其中， C—— 操作物系的負(fù)荷系數(shù)， ? —— 操作物系的液體表面張力， mN/m C20—— 物系表面張力為 20 mN/m 的負(fù)荷系數(shù)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 98 ％硫酸在 13 ℃ 時(shí) 的 表 面 張 力 為 ? ＝ mN/m, 所以)( ??C = 最大允許速率： smCuVVLl/m a x????????? 取安全系數(shù)為 ，則空塔 氣速： smuu / m a x ???? 由此得： ?mdVD s(2 0 0 0 0 4????????? 圓整后取 D=，與假設(shè)相符。 塔截面積： 24DAT ?? = 2 = ㎡ 2． 塔高的確定 由相關(guān)實(shí)際設(shè)計(jì)，確定塔高 10m。 五．除沫器 管式、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)，能有效地去除水霧或酸霧，凈化率可達(dá) 94％－ 99％，而且壓力降較小 . 1．計(jì)算依據(jù) ⑴出二段鈦冷卻器氣體為 ，溫度為 18℃。 ⑵ 以出二段鈦冷卻器氣體基準(zhǔn)，此時(shí)物性數(shù)據(jù)以氯氣物性數(shù)據(jù)代之。 2．計(jì)算部分 氣體質(zhì)量流量： skg / ????? 此時(shí)混合氣體密度為 ， 則 第一篇 氯氣處理 33 smVs/3????? 圓整后設(shè)備規(guī)格為Φ 700 900 V=，中間間插三塊鈦板，板間距為 150 ㎜。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 第二篇 氫氣處理 第一章 總論 一． 概述 1．氫氣 氫氣 H2,分子量 ，在常溫下為無(wú)色，無(wú)味，無(wú)臭的可燃?xì)怏w；密度在 0℃ ；760mmHg 時(shí)為 ，沸點(diǎn)為 ℃ ；結(jié)晶溫度是 ℃ ；對(duì)空氣之比重是 ；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 。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．氫氣處理的任務(wù)和方法 從電解槽出來(lái)的氫氣 ,其溫度稍低于電解槽槽溫 ,并含有飽和水蒸汽 ,同時(shí)還帶有鹽和堿的霧沫 .所以在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行冷卻和洗滌 ,冷卻后的氫氣有氫氣壓縮機(jī)壓縮到一定壓力后經(jīng)氫氣分配站送到氫氣柜及用氫部門(mén)。 二．氫氣處理工藝流程確定 電解槽出來(lái)的飽和濕氫氣中含有大量的水和其它氣體，鑒于本次設(shè)計(jì)中不充分考慮熱綜合利用，故采用直接法工藝，以簡(jiǎn)化流程和投資。選擇流程為電解來(lái)氫氣經(jīng)緩沖罐后進(jìn)入一段洗滌塔，經(jīng)洗滌冷卻至 50℃后經(jīng)二段洗滌塔冷卻至30℃，再經(jīng)絲網(wǎng) 除沫器，最后用羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽送至用戶(hù)。 第二篇 氫氣處理 35 第二章 工藝計(jì)算 一．氫氣處理工藝流程 氫氣處理工藝流程圖見(jiàn)下，據(jù)此進(jìn)行物料衡算和熱量衡算： 濕氫氣緩沖罐一段洗滌塔二段洗滌塔除霧器去用戶(hù) 圖 21 氫氣處理工藝流程圖 由電解槽出來(lái)的飽和濕氫氣中含有大量的水和其它氣體，一般采用間接和直接法除去，達(dá)到要求。鑒于本次設(shè)計(jì)中部充分考慮熱綜合利用，故采用直接法工藝，以簡(jiǎn)化流 程和投資。其選擇流程為電解來(lái)的氫氣經(jīng)緩沖罐后進(jìn)入一段洗滌塔，經(jīng)洗滌冷卻至 50℃后經(jīng)二段洗滌塔冷卻至 30℃，再經(jīng)絲網(wǎng)除霧器，后用羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽送至用戶(hù)。公用系統(tǒng)來(lái)自工業(yè)水，經(jīng)與氫氣換熱后進(jìn)入水池，再用泵抽吸返回公用系統(tǒng)制冷后，再次循環(huán)使用。 二 .計(jì)算依據(jù)： 1． 計(jì)算基準(zhǔn)：以 1000kg100%NaOH 產(chǎn)氫作計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 2． 到達(dá)處理氫氣溫度為 80℃，每生產(chǎn) 1000kg100%NaOH電解液所生產(chǎn)的氫氣為 25kg，此時(shí)飽和的水蒸汽含量為 205kg。 3． 壓縮機(jī)以前的操作壓力近似為 1絕對(duì)大氣壓（ 0kg/㎝ 2）。 4． 氫氣純度 98%。 5． 電解氫氣經(jīng)兩段洗滌冷卻溫度從 80℃降至 30℃。 6． 查知相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 表 21 相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù) 物料與項(xiàng)目 單位 溫度℃ 80 50 30 氫氣比熱 千卡/kg度 3． 439 3． 421 3． 409 水 蒸 氣 比 焓 千卡 /㎏ 631． 4 619． 1 610． 6 其它氣體比熱（空氣） 千卡/kg度 0． 244 0． 243 0． 242 水的飽和蒸汽分 壓 千卡 /㎝ 2（絕 ） 0． 483 0． 1258 0． 0433 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 7．進(jìn)入氫氣系統(tǒng)物料（以 1000kg100%NaOH 作計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)） 氫氣： kmol (25kg) 水汽： kmol (205kg) 其他氣體：225= kmol () 其它雜質(zhì)不計(jì)。 三．工藝計(jì)算 （一）一段洗滌冷卻塔 1．計(jì)算依據(jù) 氫氣在一段冷卻塔中溫度從 80℃降至 50℃ 以 1000kg100%NaOH 產(chǎn)氫作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 2．物料衡算 ⑴設(shè)氫氣中冷凝水量為 WL， 由道爾頓分壓定律列出方程： 2518205 1??WL= ? 解設(shè) WL1=172（ kg） 因氣體在水中的溶解度很小，故忽略不計(jì)。 則出塔氣體組成 氫氣： kmol （ 25kg） 水汽： kmol （ 205172=33kg） 其它氣體： kmol () ⑵物料衡算表 a．以 1000kg100%NaOH 產(chǎn)氫作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 表 22 一段洗滌冷卻塔物料衡算表 名稱(chēng) 進(jìn)一段洗滌冷卻塔（ kg） 出一段洗滌冷卻塔（ kg） 氫氣 25 25 水汽 205 33 其他氣體 7． 39 7． 39 水 172 總計(jì) 237． 39 237． 39 第二篇 氫氣處理 37 表 23 一段洗滌冷卻塔總物料衡算表 名稱(chēng) 進(jìn)一段洗滌冷卻塔（ kg） 出一段洗滌冷卻塔（ kg） 氫氣 5000000 5000000 水汽 41000000 6600000 其他氣體 1478000 1478000 水 34400000 總計(jì) 47478000 47478000 3. 熱量衡算 ⑴ 入塔氣體帶入熱量： Q1=8025=6878 k cal Q2=205=129437 kcal Q3=80=144 kcal ⑵ 冷卻水帶出熱量： 設(shè)冷卻水量為 WL2 kg,溫度 25℃，出塔溫度為 50℃， 出塔水量： WL2+WL1=WL2+172 冷卻水帶入熱量： Q4=WL225 冷卻水帶出熱量： Q5=(WL2+172)50 ⑶ 出塔氣體帶出熱量： Q6=50 25 =4276 kcal Q7=33=2043 0 kcal Q8=50=90 kcal ⑷ 忽略熱損失： 則 ? Q 進(jìn) =? Q 出 ∴ Q1+Q2+Q3+Q4 = Q5+Q6+Q7+Q8 6878+129437+144+25WL 2=(WL2+172)50+4276+20430+90 ∴ WL2= kg 即：進(jìn)入系統(tǒng)水量為： kg , 出系統(tǒng)冷卻水 量為： +172= kg 冷卻水帶入熱量： 25=103063 kcal 冷卻水帶出熱量： (+172)50=214726 kcal ⑸熱量衡算表 表 24 一段洗滌冷卻塔熱量衡算表 輸入 輸出 物料名稱(chēng) 數(shù)量 kg 熱量 kcal 物料名稱(chēng) 數(shù)量 kg 熱量 kcal 氫氣 25 6878 氫氣 25 4276 水汽 205 129437 水汽 33 20430 其他氣體 7． 39 144 其他氣體 7． 39 90 冷卻水 4122． 52 103063 冷卻水 4294． 52 214726 總計(jì) 4359． 91 239522 總計(jì) 4359． 91 239522 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 （二） 二段洗滌冷卻塔 1．計(jì)算依據(jù) ⑴ 電解氫氣經(jīng)二段洗滌冷卻溫度從 50℃降至 30℃。 ⑵ 氫氣純度 98% 2．物料衡算 ⑴ 二段洗滌冷卻塔氫氣出口溫度為 30℃，則冷凝水量為 WL3 同理，由道爾頓分壓定律列出方程： 251833 3??WL = ? 解得 WL3= kg 故出塔氣體組 成： 氫氣： kmol (25kg) 水汽： kmol (=) 其它氣體： kmol () ⑵ 出塔氣體中氫的含量： ???? % % 干氣體中氫的百分?jǐn)?shù)： ??? % 98% ⑶ 物料衡算表 1000kg100%NaOH 產(chǎn)氫作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 表 25 二段洗滌冷卻塔物料衡算表 名稱(chēng) 進(jìn)二段 洗滌冷卻塔（ kg） 出二段洗滌冷卻塔（ kg） 氫氣 25 25 水汽 33 10． 39 其他氣體 7． 39 7． 39 水 22． 61 總計(jì) 65． 39 65． 39 表 26 二段洗滌冷卻塔總物料衡算表 名稱(chēng) 進(jìn)二段洗滌冷卻塔（ kg） 出二段洗滌冷卻塔（ kg） 氫氣 5000000 5000000 水汽 6600000 2078000 其他氣體 1478000 1478000 水 4522020 總計(jì) 13078000 13078000 第二篇 氫氣處理 39 3．熱量衡算 ⑴ 氣體帶出熱量 Q6=4276 kcal Q7=20433 kcal Q8=90 kcal ⑵ 氣體帶出熱量 Q9=3025=2557 kcal Q10==6344 kcal Q11=30=54 kcal ⑶ 冷卻水帶出熱量 設(shè)進(jìn)入系統(tǒng)冷卻水量為 WL4 kg ,溫度 25℃，出塔溫度 30℃， 則出塔水量 WL4+WL2=WL4+ 入塔水帶入熱量： Q13=WL425 出塔水帶出熱量： Q12=(WL4+)30 ⑷ 忽略熱損失，由 ? Q 進(jìn) =? Q 出 ∴ Q9+Q10+Q11+Q12=Q6+Q7+Q8+Q13 2557+6344+54+(WL4+)30=4276+20430+90+WL 425 ∴