【正文】 冷卻水帶出熱量：Q5=(WL2+172)50⑶ 出塔氣體帶出熱量： Q6=5025=4276 kcal Q7=33=20430 kcal Q8=50=90 kcal⑷ 忽略熱損失： 則Q進(jìn)=Q出 ∴ Q1+Q2+Q3+Q4 = Q5+Q6+Q7+Q8 6878+129437+144+25WL2=(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 kcal⑸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數(shù)量 kg熱量 kcal物料名稱數(shù)量 kg熱量 kcal氫氣256878氫氣254276水汽205129437水汽3320430其他氣體7．39144其他氣體7．3990冷卻水4122．52103063冷卻水4294．52214726總計(jì)4359．91239522總計(jì)4359．91239522（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： = 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%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進(jìn)二段洗滌冷卻塔（kg）出二段洗滌冷卻塔（kg）氫氣2525水汽3310．39其他氣體7．397．39水22．61總計(jì)65．3965．39 表26 二段洗滌冷卻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50000005000000水汽66000002078000其他氣體14780001478000水4522000總計(jì)13078000130780003．熱量衡算⑴氣體帶出熱量Q6=4276 kcalQ7=20433 kcalQ8=90 kcal ⑵ 氣體帶出熱量Q9=3025=2557 kcalQ10==6344 kcalQ11=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+WL425∴WL4= kg kg ,出塔冷卻水量為：+= kg入塔冷卻水帶入熱量：25= kcal出塔冷卻水帶出熱量：(+)30= ⑸熱量衡算表表27 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 kcal物料名稱數(shù)量 kg熱量 kcal氫氣256878氫氣2．54276水汽33129437水汽3320430其他氣體7．39144其他氣體7．3990冷卻水4122．52103063冷卻水4294．52214726總計(jì)4337．41239522總計(jì)4337．41239522 第三章 主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型一．一段洗滌塔1．塔氣體流量 進(jìn)塔氣體溫度為80℃，操作壓力為1大氣壓， 氣體總摩爾數(shù)為：(++)= kmol/h則氣體體積V=1 = m3/h出塔氣體總摩爾數(shù): (++)= kmol/h則氣體體積 V=38876.1 = m3/h平均氣體V== m3/h2．塔氣體直徑 m/s, D== m取塔徑D= m第二篇 氫氣處理3．噴嘴輸鹵的確定及布置,考慮水垢的阻塞，噴嘴直徑d=查表及噴水量約360 kg/h,則噴嘴總數(shù)由物料衡算需25℃則噴嘴總數(shù)：n==考慮分布可能的阻塞，取400個(gè)。4．塔高的確定噴嘴分7層排布，下層50個(gè)朝上噴嘴，上層35個(gè)朝下噴嘴，中間5層，每層60個(gè)噴嘴，與上下各層錯(cuò)開排列，朝下噴水，管間距800mm，上部考慮除沫室等為1000mm,下部有進(jìn)氣口等為2000mm,則整個(gè)塔高為：H=1000+2000+7800=8600mm5．管徑的選擇 取管內(nèi)氣體流速為5m/s 入塔氣體的流量為： 故進(jìn)塔氣體管徑d1=1200mm 同理：出塔管徑計(jì)算 出塔氣體流量: d2== d2=850mm 冷卻水進(jìn)口計(jì)算，取流速2m/s,由物料衡算： d3== 取d3=150mm二．二段洗滌塔1．塔氣體流量 V=出塔氣體體積：出塔氣體溫度為30℃，操作壓力約1大氣壓，則出塔氣體總摩爾數(shù)：（++）= kmol/hV2=1=== 2．塔徑的確定取生產(chǎn)實(shí)測(cè)值，則D==取塔徑3500mm 3．噴嘴數(shù)的確定,考慮到水垢的阻塞，噴嘴直徑d=, 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350個(gè) 4．塔高的確定 噴嘴分7層，上層30個(gè)朝下噴嘴，中間5層，每層55各噴嘴，與上下各層錯(cuò)開排列，朝下噴水，下層45個(gè)朝上噴嘴，管間距取800mm，上部考慮除沫室等為1000mm，下部有進(jìn)氣口等為2000mm,則整個(gè)塔高為： H=1000+2000+7800=8600mm 5．管徑選擇 氣體進(jìn)口管 d1=d2=850mm 出塔氣體管 ds== m 取d5=800mm 冷卻水進(jìn)口管徑計(jì)算： 取流速2m/s,由物料衡算 d6== 取 d6=130mm三．主要管徑計(jì)算 1．來系統(tǒng)氫氣管 D1=d1=1200mm2．經(jīng)壓縮送出氫氣管，取流速12m/s則D2==圓整 D2=530mm 3．入系統(tǒng)25℃水總管D3== 取D3=200mm4．送出系統(tǒng)冷卻水總管D4==取D4=200mm四．氫氣輸送設(shè)備,效率以80%計(jì)，,用三臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，效率為60%，—207m3/min,—196Kpa.五．水輸送泵循環(huán)水池送出水量為（+）=設(shè)送出位差和阻力損失為20m(實(shí)際以管路實(shí)際阻力而定)，則從《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P172查知，150F35型耐腐蝕離心泵參數(shù)為：流量：234m3/h,揚(yáng)程：,電機(jī)功率30KW，.鑒于在電解來的氫氣中含一定量的堿霧，在洗滌后，使循環(huán)水顯堿性，故選擇防腐蝕泵150F35型泵兩臺(tái)，開一備一。六．液封循環(huán)水池按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，一、,則，液封循環(huán)水池長：2+++= m圓整為10m,，2+=深即高，以半小時(shí)水量為基準(zhǔn)，則： H==圓整為2m即， 循環(huán)水池規(guī)格為1000052002000七．氫氣緩沖罐以出塔氣體為基準(zhǔn)，則體積V==圓整后設(shè)備規(guī)格為：Φ15001900主要設(shè)備一覽表 主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量單位1E1001鈦冷卻器Φ700100002臺(tái)2V1003除沫器Φ7009002臺(tái)3T1001硫酸干燥塔ⅠDg＝12001臺(tái)4T1002硫酸干燥塔ⅡDg＝9001臺(tái)5T1011一段洗滌塔Dg＝42001臺(tái)6T1012二段洗滌塔Dg＝35001臺(tái)7P101循環(huán)水輸送泵150F352臺(tái)8C101羅茨鼓風(fēng)機(jī)TR型4臺(tái)9V101氫氣緩沖罐Φ150019001臺(tái)設(shè)計(jì)評(píng)述設(shè)計(jì)評(píng)述本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是200kt/a燒堿裝置氯氣、氫氣處理工序的初步設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，氯氣的處理工藝參照了《氯堿工業(yè)》2000年1月第一期29頁的一篇《新式氯氣處理工藝簡(jiǎn)介》中的工藝流程。新工藝以干燥效果好（105以下）、氯氣輸送壓力大、設(shè)備少、系統(tǒng)阻力小、操作穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越而為大家認(rèn)同。該工藝采用填料塔和泡罩塔串聯(lián)工藝，雙塔串聯(lián)工藝具有以下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較??；②塔壓差??；③105。④泡罩塔采用條形泡罩，增加了設(shè)備操作彈性和負(fù)荷變化的適應(yīng)性。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，（80%）（98%）；，；。由于氯氣是有毒氣體，而氫氣又是易燃、易爆氣體，所以在輸送和使用過程中千萬要注意安全。氯水是氯處理中的主要副產(chǎn)物，由于氯水中溶解有大量的氯，工業(yè)上大多都將其中的氯解吸出來回收再利用。在對(duì)過程中的廢液、廢氣的排放過程中，一定要遵守國家的有關(guān)規(guī)定，做到安全排放。在此次設(shè)計(jì)過程中，由于資料及數(shù)據(jù)的欠缺，在填料塔和泡罩塔的設(shè)計(jì)中存在著許多的不足，尤其是在塔高的計(jì)算方面，簡(jiǎn)直是無從著手。在冷卻器的設(shè)計(jì)中，資料相對(duì)較為完整，因此，冷卻器的設(shè)計(jì)就作為了此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分。由于本人的能力有限，加之資料的欠缺，這次設(shè)計(jì)中一定還有好些不足的地方，望評(píng)審老師多多包涵，提出寶貴意見。參考文獻(xiàn)[1]方度，蔣蘭蓀，吳正德主編，《氯堿工藝學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，1990[2]陸忠興，周元培主編，《氯堿化工生產(chǎn)工藝》（氯堿分冊(cè)），化學(xué)工業(yè)出版社，1995。[3]北京石油化工工程公司編，《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，1988[4]姚玉英主編《化工原理》新版（上、下冊(cè)），天津大學(xué)出版社，1999[5]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[6]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[7]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?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985[8]國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編，《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上、下冊(cè)），化學(xué)工業(yè)出版社，1989[9]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，2000[10]陳聲宗主編，《化工設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001[11]天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編，《物理化學(xué)》第三版（上冊(cè)），高等教育出版社，1992[12]黃璐，王保國編，《化工設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001[13]王德祥，新式氯氣處理工藝簡(jiǎn)介，《氯堿工業(yè)》2000年1月第一期[14]王樹楹主編，《現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南》，中國石化出版社，1998致謝致謝：本次設(shè)計(jì)能得以順利完成，我們的指導(dǎo)老師給予了我們很多的指導(dǎo)和幫助，特此致謝?；そ萄惺业睦蠋?，以及本設(shè)計(jì)室全體同學(xué)也給了我們很多幫助和支持，在此一并表示感謝。 2003/6/2