【正文】 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 kcal 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=20430 kcal Q8=500. 243=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℃。 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 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。 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。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．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) 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。 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 。濕填料因子 120 M1。 殼體材料為聚氯乙烯纏玻璃鋼（ PVC+FRP）。1 uNNFfP Bco ???? 管子為三角形排列， F=， NB=10， Nc= N = 518 =25， 四川 理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 So= ㎡ ,uo=， Re=3694， 所以 7 6 6 9 2 2 ??? ?of ∴ 2 )110( 239。 （ 10）流體的流動(dòng)阻力 ： ∑Δ PI=(Δ P1+Δ P2)FTNPNS 管程流通面積 SI= ㎡，流速 ,雷諾準(zhǔn)數(shù) 473167（湍流）。℃ /W Ti－ － 在該條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為 （ s 1．第二鈦冷卻器核算 （ 1）熱負(fù)荷 Q Q2=61907 202100/（ 7920 3600） = KW （ 2）流體平均溫度及對(duì)數(shù)平均溫度差 TM2=（ 46+18） /2=32℃ 第一篇 氯氣處理 25 tm2= （ 4+8） /2 =6℃ （ 3）平均溫度下的物性數(shù)據(jù)見(jiàn)下表 表 32 物性數(shù)據(jù)表 物料 項(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù) 物料 項(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù) 冷 凍 水 密度 kg/m3 濕 氯 氣 密度 Kg/m3 粘度 cp 粘度 Pa?s 107 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m?℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) kcal/(m?h?℃ ) 比熱容 J/(g?℃ ) 比熱容 cal/(mol?℃ ) （ 4）殼程結(jié)熱系數(shù) de=， So= ㎡， uo＝ Vs/So ＝ 3 6 0 9 97 9 2 0 2 0 0 0 0 03 6 0 3 ?? ? ＝ Reo＝??oeud ＝ 00 14 72 ?? ＝ 3694 Pr＝ ??pc ＝ ?? ＝ 粘度校正（w?? ） ? 1， 則由式（ 35）得： α o＝ 1 =2435 W/(m21 ???????? P =21849 Pa 2)( 239。239。1 mtKQ? ＝ ? ＝ ㎡ 第一篇 氯氣處理 23 該換熱器的實(shí)際傳熱面積： So＝ lNdo? = 6 518 = ㎡ 該換熱器的面積裕度為： F=nnoSSS ? ＝ ? 100％ ＝ 17％ 該換熱器能夠完成任務(wù)?！妫?，即 λ w＝ 102 ＝ W/(m2℃ ) （ 3）污垢熱阻和管壁熱阻 管外側(cè)污垢熱阻： Rso＝ 104 m2 Pr＝ ??pc (310) ＝ ?? ＝ 第一篇 氯氣處理 21 其中， Cp—— 流體比熱， kJ/(kg℃ )， de—— 公稱(chēng)直徑， m， Re—— 雷諾準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次， 四川 理 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 Pr—— 普蘭特準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次。 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(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù) 物料 項(xiàng)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(dǎo)熱系數(shù) W/(m?℃ ) 導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù) Kcal/(m?h?℃ ) 導(dǎo)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 3．設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑴ 計(jì)算依據(jù)：由《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)》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(fù)荷 Q Q =(546268126927) 202100/7920 =10589419kJ/h = ⑶ 假設(shè) 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(fù)荷， W K—— 總傳熱系數(shù)， W/(m2?℃ ) Δ tm—— 對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度， m 。 2．物料衡算 ⑴設(shè)每千克 98％硫酸吸收的水分為 W5㎏ ,則 W5＝ － 1＝ ㎏ 設(shè)干燥所需 98％流酸為 W6㎏， WW??? ?＝ 10－ 5 解得 W6= ㎏ 假設(shè)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