【導(dǎo)讀】稱為五大通用樹脂，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。PVC有優(yōu)異的難燃性、耐磨性、抗化學(xué)腐。蝕性、綜合機(jī)械性、制品透明性、電絕緣性及比較容易加工等特點(diǎn)。氯堿，即氯堿工業(yè)，也指使用飽和NaCl溶液制氯氣氫氣燒堿的方法。一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)，即工業(yè)上電解法生產(chǎn)燒堿也稱氯堿工業(yè)。應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。和離子交換膜法。在生產(chǎn)二十萬噸PVC產(chǎn)品中要采取相關(guān)的方法除去氯。本設(shè)計(jì)從初步設(shè)計(jì)的角度對年產(chǎn)20萬噸PVC化工廠進(jìn)行了全面設(shè)。計(jì)，進(jìn)行了可行性論證，完成了物料、熱量、設(shè)備等的相關(guān)計(jì)算。

　　

【正文】 比熱容 kJ/kg 粘度 mPas 導(dǎo)熱系數(shù) w/(m2℃ ) 混合氣 冷卻水 試算和初選換熱器的型號 （ 1）計(jì)算熱負(fù)荷和冷卻水流量 Q=WhC ph(T1－ T2)= 103(8040)= w 換熱器 21 則 Wc=)( 12 ttCpc Q ??=)2030(17 03 30 ??= kg/s （ 2） 計(jì)算兩流體的平均溫度差（先按單殼程、多管程、逆流計(jì)算） Δtmˊ= 1212ln tttt????? =30802040ln )3080()2040(?? ??? =℃ 校正系數(shù) P=1112 tT tt ?? = 2080 2030?? = R=1221 tt TT?? = 2030 4080?? =4 查文獻(xiàn)可得 ? Δt=[12]，則 Δtm=? ΔtΔtmˊ==℃ （ 3）初選換熱器的型號 根據(jù)兩流體的情況，一般傳熱系數(shù) K 取 35～ 175w/（㎡ ℃ ） [13]. 假設(shè)總傳熱系數(shù) K=98w/（㎡ ℃ ） 則換熱面積 A=mtKQ?? = ? =㎡ Tm－ tm=24080?－22030?=35℃ 50℃ ，不需考慮熱補(bǔ)償 . 據(jù)此，由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中選定 G500Ⅳ . 表 42 所選換熱器相關(guān)參數(shù) [14] 殼徑 /mm 500 管子尺寸 φ25 公稱壓強(qiáng) /MPa 管長 /m 3 公稱面積 /㎡ 35 管子數(shù) 152 管程數(shù) 4 管子排列方法 正三角形 管中心距 /mm 32 管程流通截面積 /㎡ 22 核算總傳熱系數(shù) （ 1） 管程對流傳熱系數(shù) αi 計(jì)算公式 αi=id? (適用范圍 Re104,Pr120,L/di60) 管程流通截面積 : A=4?d i2Npn =4?4152 =㎡ (或查表 52) L/di=3/=15060 ui=iAVs = ? =Rei=? ??? ii ud =31090 99 ?? ?? = Pri=???Cp = 33 ???? = αi=()()04=(㎡ ℃ ) （ 2）殼程傳熱系數(shù) αo 計(jì)算公式： αo=ed? ( ? ??? oe ud ) ( ???Cp )1/3(w?? ) （適用范圍： Re=2103～ 1106） 23 取換熱器列管的中心距 :t=32mm,折流擋板間距 :h=, 則流體通過管間最大截面積為 : A=hD(1－tdo) =(1－) =㎡ uo=AVs = ?? =de=ooddt?? )4(4 22 ? = )(4 22??? ? = Reo=? ??? oe ud = ?? ?? = Pro=???Cp = 00 53 ???? = 殼程中混合氣被冷卻，取 (w?? )=. αo=( )()()1/3=(㎡ ℃ ) 24 （ 3）污垢熱阻 根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙?Rso、 Rsi，由 Rso、 Rsi、 αi、 αo、計(jì)算傳熱系數(shù) K 計(jì) ，再由傳熱基本方程計(jì)算所需傳熱面積 A 計(jì) ，當(dāng)此傳熱面積小于初選換器所具有的傳熱熱面積 A，則原則上計(jì)算可行 .考慮到所用傳熱計(jì)算式的準(zhǔn)確程度及其它為可預(yù)料的因素，應(yīng)使選用換熱器傳熱面積留有 15%25%的裕度，使 A/A 計(jì) = K 估 ，重新以上計(jì)算 [15].在本設(shè)計(jì)中取 Rso=Rsi=㎡ ℃ /w. [16] (4)計(jì)算總傳熱系數(shù) Ko 計(jì)算公式 Ko=iomoioo ddodbdddR s iR s o?????????11 管壁熱阻可忽略時(shí) Ko=ioioo ddoddR siR so???????11 =1 1????? =(㎡ ℃ ) 由前面的計(jì)算可知，選用該型號的的換熱器時(shí)要求過程的總傳熱系數(shù)為K=(㎡ ℃ )，在規(guī)定的流動(dòng)條件下計(jì)算出的總傳熱系為Ko=(㎡ ℃ )，則 A 計(jì) =mtKQ?? = ? =㎡，所選用換熱器的實(shí)際傳熱面積： A=nπdo（ L=） =152π（ ） =㎡，計(jì)AA = =. 綜上所述，洗滌塔換熱器設(shè)計(jì)比較合理 . 核算壓強(qiáng)降 （ 1）管程壓強(qiáng)降 計(jì)算公式： ∑Δpi=(Δp1+Δp2)FtNp 其中 Ft=,Np=4. 25 Δp Δp2分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降， Pa； Ft——結(jié)垢校正系數(shù)，無量綱，對管子 φ19mm 2mm取 ； Np——管程數(shù)串聯(lián)的殼程數(shù) . 設(shè)管壁粗糙度 ε=, ε/di=， 由 λ —Re 關(guān)系圖查得 λ= Δp1=λdl22u?=2 2?= Δp2=23ρu2=23= Pa 則 ∑Δpi=（ +） 4= Pa （ 2）殼程壓強(qiáng)降 計(jì)算公式： ∑Δpo=(Δp1ˊ+Δp2ˊ)FsNs 式中 Δp1ˊ——流體橫過管束的壓強(qiáng)降， Pa； Δp2ˊ——流體通過折流擋板的壓強(qiáng)降， Pa； Fs ——?dú)こ痰膲簭?qiáng)降的給垢校正系數(shù)，無量綱，液體取 . Δp1ˊ=F fo nc (NB+1) 22ou? Δp2ˊ=NB(－Dh2) 22ou? F——管子排列方法對壓強(qiáng)降的校正系數(shù)，對轉(zhuǎn)角正方形其值為 ； fo——?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù)，當(dāng) Re500時(shí) fo=； nc——橫過管束中心顯得管子數(shù)； NB——折流擋板數(shù)； h——折流擋板間距 . nc= n = 152 = NB=hl－ 1= － 1=19 fo=() = 26 Δp1ˊ=(19+1) 2 2?= Δp2ˊ=19(－ ?)2 2?= ∑Δpo=(+) = 一般來說，流體流經(jīng)換熱器的壓強(qiáng)降為 10—150kPa[17]. 以上計(jì)算表明，管程和殼程的壓強(qiáng)都能滿足要求 . 27 參考文獻(xiàn) [1]陸忠興，周元培主編 .《氯堿化工生產(chǎn)工藝》（氯堿分冊），化學(xué)工業(yè)出版社， 1995. [2]馬全民，陳觀銓 .分析化學(xué)， 1992， 20（ 9）： 1061. [3]《安 全科學(xué)技術(shù)百科全書》（中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社， 2020 年 6 月出版） . [4] 北京化工二廠工人同志 .《 聚氯乙烯生產(chǎn)分析 》北京化工研究所 . [5] Jackson C and Wall K 編 . 《 現(xiàn)代氯堿技術(shù) 》 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1990. [6]李小鵬 . 《離子膜燒堿生產(chǎn)中去除方法的初探 》 .氯堿工業(yè) ,2020,(11). [7] 薛祖源 . 我國氯堿行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展評析 [J]. 中國氯堿 , 2020,(12) . [8] 錢伯章 ,朱建芳 . 國內(nèi)外氯堿生產(chǎn)的現(xiàn)狀和發(fā)展分析 [J]. 中國氯堿 , 2020,(01) . [9] 孫勤 ,赫飛 . 國內(nèi)氯堿生產(chǎn)技術(shù)近況綜述 [J]. 氯堿工業(yè) , 2020,(08) . [10] 薛祖源 . 我國氯堿行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展評析 (續(xù) )[J]. 中國氯堿 , 2020,(01) . [11] 北京石油化工工程公司編 .《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊》 化學(xué)工業(yè)出版社， 1988. [12]姚玉英主編 .《化工原理》新版（上、下冊） 天津大學(xué)出版社， 1999. [13]化工設(shè)備設(shè)計(jì) 全書編輯委員會(huì) .《換熱器設(shè)計(jì)》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1988. [14]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì) .《塔設(shè)備設(shè)計(jì)》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1988. [15]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì) .《鈦制化工設(shè)備設(shè)計(jì)》上海科學(xué)技術(shù)出版社， 1985. [16]涂偉萍，陳佩珍，程達(dá)芳編 .《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [17]陳聲宗主編 .《化工設(shè)計(jì)》 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. 28 結(jié)束語 本次設(shè)計(jì)為年產(chǎn)二十萬噸 PVC燒堿工段工藝流程設(shè)計(jì)， 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對如何開展化工設(shè)計(jì)工 作程序有了一定的了解，學(xué)到了很多知識(shí)，進(jìn)一步了很多。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的一次大檢閱，平時(shí)課堂上學(xué)到的知識(shí)很難以融會(huì)貫通，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們平時(shí)課堂上學(xué)到的知識(shí)得以應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。 原鹽電解后氯化氫用于生產(chǎn) PVC，剩余的鈉部分用于生產(chǎn)燒堿，所以氯、堿實(shí)際上存在共生關(guān)系，氯堿平衡也是整個(gè)行業(yè)發(fā)展過程中不得不考慮的重要因素。 氯氣是一種具有窒息性的毒性很強(qiáng)的氣體。其對人體的危害主要通過呼吸道和皮膚粘膜對人的上呼吸道及呼吸系統(tǒng)和皮下層發(fā)生毒害作用。因此氯氣處理是非常重要的步驟，包 括氯氣的洗滌、冷卻、 水霧捕集、干燥脫水、凈化和壓縮、輸送幾個(gè)部分。 畢業(yè)設(shè)計(jì)忙了幾個(gè)月深深地體會(huì)到這是一個(gè)連接學(xué)習(xí)和工作的橋梁。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成標(biāo)志著大學(xué)生活的結(jié)束，今后迎接我們的是更多的挑戰(zhàn)，但是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的磨練，我相信我能夠更好地面對這些，把握機(jī)遇。在大學(xué)里我們得到了最好的鍛煉，我們要將學(xué)到的轉(zhuǎn)化成力量，為了自己的夢想而努力！ 29 致謝 本設(shè)計(jì)的完成是在我們的指導(dǎo)老師 XX的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過 程中，花費(fèi)了晁婧老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向老師表示衷心地感謝！老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 還要感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們在我平時(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。