【正文】 成爐夾套側(cè)冷卻水的粘度，Pas ——合成爐夾套側(cè)冷卻水的比熱容，kJ/kg℃ ——合成爐爐體外徑，m——合成爐夾套內(nèi)徑，m由文獻查得，μ0=104Pas，λ0=102 W/（mK），CP0=℃，取u0=此時夾套可看作是外徑為的內(nèi)管和內(nèi)徑為的管構(gòu)成的環(huán)形通道，則 冷卻水的質(zhì)量流率： 將以上數(shù)據(jù)代入合成爐夾套側(cè)對流傳熱系數(shù)公式，可得： 合成爐總傳熱系數(shù)的計算 合成爐總傳熱系數(shù)按下式計算 （19） 式中：U——總傳熱系數(shù)，W/m2℃ Rso——合成爐夾套側(cè)的熱阻，m2℃/ W Rsi——合成爐爐體內(nèi)壁側(cè)的熱阻，m2℃/ W d1——合成爐爐體的外徑，m dm——合成爐爐體的對數(shù)平均直徑，m λ——爐體材料導熱系數(shù)（本設計爐體材料為石墨），W /m℃ b——合成爐爐體的壁厚，m 由文獻查得：Rso=105m2℃/W，Rsi=105m2℃/W，λ=110m2℃/W 合成爐爐體外徑為d1=，取b=，所以合成爐爐體的對數(shù)平均直徑為： 將以上數(shù)據(jù)代入總傳熱系數(shù)式中： 所以，U= W/m2℃ 合成爐傳熱面積計算 合成爐換熱面積的計算公式為： （20） 式中，S——合成爐換熱面積，m2　　　　　Q——傳熱速率，W Δtm——平均對數(shù)溫差，℃ 平均對數(shù)溫差的計算公式為： （21） 高溫側(cè)流體溫差： Δt1==℃ 低溫側(cè)流體溫差： Δt2=35052=298℃ ℃ 傳熱速率 將以上數(shù)據(jù)代入換熱面積計算公式： 石墨換熱器換熱面積計算 選取列管式石墨換熱器，根據(jù)工廠經(jīng)驗值，總傳熱系數(shù)K=70W/m2℃，合成氣進石墨冷卻器的溫度為350℃，出口為45℃，冷卻水進口為28℃，出口溫度為33℃。 石墨冷卻器換熱面積的計算公式為： （22） 式中，S——石墨冷卻器的換熱面積，m2Q——傳熱速率，W Δtm——平均對數(shù)溫差，℃高溫側(cè)流體溫差：Δt1=35033=317℃ 低溫側(cè)流體溫差：Δt2=4528=17℃ ℃ 所以，石墨冷卻器的換熱面積為 石墨換熱器尺寸設計 取換熱管規(guī)格為Φ32mm2mm，平均直徑是30mm，管長3000mm 則換熱管數(shù) 管間距 管子按正三角形排列，即 則 實取換熱器直徑，取板間距=300mm 管外當量直徑： 流道截面積（擋板為圓缺形） 其中 取檔板直徑， 流道截面積： 合成爐爐高的計算 因為，所以，合成爐爐高的計算公式為： （23） 代入數(shù)據(jù)可得： 合成爐有關管徑計算 氯氣管直徑的計算 氯氣管直徑的計算式： （24） 式中：——進合成爐氯氣的摩爾量，kmol/h ——進合成爐氯氣的溫度，K ——進合成爐氯氣的壓力，Pa ——進合成爐氯氣氣速，m/s 由前面的計算可知：，，氯氣的進口氣速取8m/s。 將以上數(shù)據(jù)代入公式得： 所以，取氯氣管的規(guī)格為。 氫氣管直徑的計算氫氣套管直徑的計算式為： （25） 式中：——進合成爐氫氣的摩爾量，kmol/h ——進合成爐氫氣的溫度，K ——進合成爐氫氣的壓力，Pa ——進合成爐氫氣氣速，m/s由前面的計算可知：=，=，=325mm，=36kPa，而氫氣的入口速度取8m/s。將上面的數(shù)據(jù)代入公式，得 所以，氫氣進管的規(guī)格為Φ35112。 冷卻水進出口管直徑的計算進口管管徑的計算公式： （26） 式中：——水的體積流速，m3/s ——水的進口速度，m/s ，其中 由文獻查得不同溫度下水的密度，已知85℃，95℃。 所以， 取水的流速為2m/s，將以上數(shù)據(jù)代入進口管管徑的計算公式中，可得： 取冷卻水進口管的規(guī)格為Φ2196。 出口管管徑的計算公式與計算進口管管徑的公式一樣，水的流速取2m/s。 將數(shù)據(jù)代入計算式，得 所以，取合成爐冷卻水出口管規(guī)格為Φ2196。 合成氣出口管直徑的計算 合成氣出口管管直徑的計算式為： （27）式中：——出合成爐混合氣的摩爾量，kmol/h ——出合成爐混合氣的溫度，K ——出合成爐混合的壓力，Pa ——出合成爐混合氣氣速，m/s 由前面的計算可知：=，=，=35000Pa，混合氣口速度取10m/s 將上面的數(shù)據(jù)代入公式，得 取出口管的規(guī)格為Φ60010。參考文獻[1]宋廣斌等．鹽酸合成爐運行總結(jié)[J]．氯堿工業(yè)，2012，04：35～38．[2]王星．淺談高純鹽酸生產(chǎn)中的游離氯問題[J]．中國氯堿，2002，52(12)：26～35．[3]殷憲立．氯氣處理工藝改進[J]．氯堿工業(yè)，2006，6：19～27．[4]李曉杰．高純鹽酸生產(chǎn)裝置運行總結(jié)[J]．中國氯堿，2012，48(3)：37～39．[5]牟雪，吳迪．高純鹽酸運行經(jīng)驗總結(jié)[J]．河南科技，2013，3(8)：15～34．[6]陳亮．高純鹽酸合成工藝[J]．遼寧化工，2011，40(5)：467～479．[7]楊長龍．化工原理課程設計[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2009：129~148．[8]朱有庭，曲文海，于浦義．化工設備設計手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2004：27~35．[9]McCabe W L, Smith J C. Unit Operations of Chemical Engineering[M]. New york: McGraw Hill Inc, 2003: 115~134.[10]Coulson J M, Richardson J F. Chemical Engineering Vol 1(Fluid flow, Heart Transfer amp。 Mass Transfer)[M]. Beijing: Beijing World Publishing Corporation, 2000: 112~227.[11]Geankoplis C J. Transport Processes and Unit Operations[M]. New York: Prentice Hall PTR, 1993: 28~67. [12]Smith J M, Van Ness H C. Introduction to Thermodynamics[M]. New York: McGraw Hill Inc, 2005: 37~53. [13]柴誠敬，賈紹義．化工原理[M]．天津：天津大學出版社，2010：87~90．[14]朱自強，徐汛．化工熱力學[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1991：10~50．[15]龔健中．化工設備設計全書[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1999：57~96．[16]北京石油化工工程公司．氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1988：330~389．[17]中國國家標準化管理委員會．GB 1897—2008食品添加劑 鹽酸[S]．北京：人民出版社，2008． 附錄一 石墨合成爐“二合一”石墨合成爐SEL280——合成爐直徑合成爐夾套直徑合成爐爐高24m合成爐氯氣進管Φ32512合成爐氫氣進管Φ35112合成爐冷卻水進口管Φ2196合成爐冷卻水出口管Φ2196合成氣體出口管Φ60010石墨冷卻器“二合一”石墨冷卻器YKB1100——20換熱器直徑1100mm換熱管規(guī)格Φ32mm2mm換熱管長度3000mm換熱管管數(shù)811管間距40mm板間距300mm擋板直徑644mm 主要設備設計計算表致 謝時間如流水，就要到了畢業(yè)論文答辯的時候，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于是第一次做項目，經(jīng)驗很匱乏，所以難免有很多考慮不周全的地方，非常幸運的是在這短時間里，通過指導老師的督促和悉心指導，我順利的完成了年產(chǎn)五萬噸鹽酸的工藝設計。這次畢業(yè)設計對于我們來說是一次很好的鍛煉機會，培養(yǎng)了我獨立思考問題的能力，同時也為我以后的就業(yè)做了一個鋪墊。因此，此次畢業(yè)設計從開始到文章的完成，每一步對于我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，在這段期間，通過指導教師的題點，與同學之間的相互討論和查閱有關資料的基礎上進行了工藝選擇、物料衡算、熱量衡算以及設備的計算及選型。最后，繪制了物料流程圖、平立面布置圖以及主要設備圖，完成了該設計。 同時，在學習過程中，得到了新鄉(xiāng)神馬正華化工有限公司員工的幫助，在此謹向辛勤的導師表示深深的謝意，也向鄉(xiāng)神馬正華化工有限公司的工作人員表示真誠的感謝！41