【正文】 本設計是在杜衛(wèi)剛老師的悉心指導下完成的，杜老師對科學真理執(zhí)著的追求精神和嚴謹的治學態(tài)度讓我終身受益！ 每 當遇到學習中的困難時，他總能以誨人不卷的態(tài)度幫助我逐個解決。也學會了如何去對化工工藝進行初步的設計。溢流槽式淋灑器不易堵塞，自由截面大，適應性強，故采用此種 附表 ： 主要設備 — 覽表 設備名稱 規(guī)格型號 制造單位 氯水洗滌塔 φ 2400 12500 山東萊州云峰防腐設備公司 氯水泵 IT10080125 寶雞有色金屬加工廠 氯水冷卻器 BRW805 100m2 寶雞特色金屬換熱設備廠 硫酸泵 HTB8065160 宜興非金屬化工機械廠 硫酸冷卻器 BWR302 20m3 寶雞特種金屬換熱設備廠 填料干燥器 φ 2200 12900 安邦電化有限公司 氯壓機 QYJ950/ 金湖石油化工機械制造有限公司 廢硫酸泵 旋液分離器 φ 1000 1940 10 江蘇化工設備制造安裝公司 螺旋板冷卻器 30m2 16t3010/80010 蘇州化工機械廠 硫酸過濾器 φ 400 500 安邦電化有限公司 氫氣水洗塔 φ 1200 7596 6 安邦有限公司 結 論 本設計對年產 30 萬噸燒堿干燥工段進行初步的工藝設計，包括生產方案、工藝流程的確定 ,物料、能量衡算 ,主體設備的選 型和工藝計算，車間平面布置等。 塔內的 操作溫度平均取 20℃，硫酸的操作濃度平均取 %，此時粘度 u20=厘泊 重度γ L = 公斤 /米 3 氣體重度 γ G = 273 721/[（ 273+20） 760] = 公斤 /米 3 填料選用：Φ 25 塑料鮑爾環(huán)，數據如下： 比表面積 α = 194 米 1 干填料因子α /ε 3 = 294 米 1 濕填料因子 Φ = 320 米 1 本計算中涉及的計算圖省略 塔的直徑計算 塔的直徑的計算需要先求出適宜的氣速，利用《填料塔泛點氣速計算圖》進行，為此，先求出橫 坐標的值： （ L/G）（ rG/rL） 計算 Y—— X 值 進塔的氯氣中含水 求得此時的 Y1 = 71 273/[（ 273+12） 1/] = 離開填料層時 Y2 = 71 293/[（ 273+20） 1/] = 98%及 75%的硫酸 X X2為 X1 =（ 7/18） /[7/18+93/98] = X2 =（ 2/18） /[2/18+98/98] = 此時對應的 y 98% = 對于 y1 處得到的 y1* =（ 71 273） /[（ 273+20） 1/]= 103 y 2* = 0 液體流量按物料平衡求?。? L/G = (y1y2)/(x1x2) L = G [(y1y2)/(x1x2)] = [()/(+)] = 米 3/小時 或 L = 公斤 /小時 故（ L/G） （ rG/rL） 05 = [（ ） ]（ ） = 根據圖得 = WF2/g (α /ε 3) rG/rLμ WF= [ （ 294） ] = 取氣速 W = = m/s 則塔徑 D= (4 G/) = [（ 3600 ） ] = m 近視取 D = m 氣體實際速度 ω = 4/（ 3600） = ω / W = （在允許的范圍之內） 填料規(guī)格核對： D/d = 2400/38 = 8 噴淋密度： 4/（ ） = 2 = = 從以上計算可知，生產１噸 100％的 NaOH，第一水洗冷卻塔需工業(yè)上水 。℃ ) 12℃ (kg設進口溫度 t1 = 29℃ ，出口溫度 t2 = 38℃ 。℃) 水蒸氣熱焓 40℃ kJ/kg 不凝性氣體比熱 （空氣計） 80℃ kJ/(kg出塔酸濃度為 75%，溫度為 35℃。由于系統(tǒng)的總壓為 49Pa(5mmH2O)(表 )，所以計算時可視為 (1kg/cm2)(絕 )則得 : 11 13 0 6 .7 W 1 8 0 .4 8 2 98 8 5 0 .0 0 2 2 2 7 W 3 0 6 .7 W 15 +7 1 1 8 2 9??/[（ 1033649） /10336] 解上式得 W1 = 被溶解的氯氣量為 = 氯水總重量為 + = 第一水洗冷卻塔的物料衡算 由上述計算，得知進入第一水洗冷卻塔的氯氣組成為 氯氣 = 水 = 不凝性氣體 15kg 在第一水洗 冷卻塔中，氯氣由 80℃冷卻至 40℃，此時的水蒸汽分壓為 （ ），氯氣溫度為 50℃，此時氯的溶解度為 。 [9] 氯氣處理系統(tǒng)的工藝控制指標如下： 表 41 氯氣處理系統(tǒng)的中控分析項目 中控分析項目 單位 控制值 檢測方法 頻次 干燥前氯純度 （ v/v） ≥ 95% 容量法 1次 /2小時 干燥前氯內含氫 （ v/v） ≤ % 燃燒法 1次 /4小時 氯壓機進酸濃度 (m/m) ≥ 98% 滴定法 1次 /批 氯壓機循環(huán)酸濃度 (m/m) ≥ 93% 滴定法 1次 /8小時 干燥后氯中含水 (m/m) ≤ % 重量法 1次 /周 出塔底酸濃度 (m/m) 70%～ 78% 重量法 1次 /8小時 干燥氯氣中含 NCl3 PPM ≤ 50 納氏比色法 1次 /天 表 4— 2 氯氣處理系統(tǒng)的工藝控制指標 工藝控制項目 單位 控制值 檢測方法 記錄頻次 檢測頻次 進口氯氣總管壓力 Kpa ﹣ ～ 壓力計 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 一級水洗塔出口氯氣溫度 ℃ 20～ 40 儀表顯示 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 氯氣進干燥塔溫度 ℃ 12～ 16 儀表顯示 1次 /半小時 連續(xù)監(jiān)測 干燥前后氯氣純度差 V/V ≤ % 計算 1次 /2小時 1次 /小時 干燥落成輸出壓力 Mpa ～ 壓力表 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 氯氣出干燥塔溫度 ℃ ≤ 45 儀表顯示 1次 /半小時 連續(xù)監(jiān)測 冷凍水溫度 ℃ 10～ 15 儀表顯示 1次 /半小時 連續(xù)監(jiān)測 氯壓機電流 A ≤ 210 儀表顯示 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 出塔廢酸濃度 Kg/m 1620～ 680 密度計 1次 /2小時 1次 /2小時 出塔廢酸溫度 ℃ 15～ 30 密度計 1次 /2小時 1次 /2小時 氯水排污溫度 ℃ 80～ 85 儀表顯示 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 5 物料衡算與能量衡算 計算依據 30 萬噸 /年 100%NaOH 8000h 以生產 1t100%NaOH 為標準 見下表 表 51 原始數據一覽表 項目 氯氣 備注 項目 氯氣 備注 溫度 , ℃ 90 氯氣 ,kg/t100%NaOH 885 總壓 (表 ),Pa 49 不凝性氣體 (假設為氣下同 ),kg/t100%NaOH 15 水蒸氣 kg/t100%NaOH 氣體總量 , kg/t100%NaOH 1187 成分 ,%(干基 ) 96 計算過程 假設濕氯氣由電解到氯處理室外管溫度由 90℃降到 80℃后進入氯處理系統(tǒng)，有部分水蒸氣冷凝下來，并溶解氯氣，查表知 80℃時氯在水中的溶解度為 ，飽和水蒸氣分壓為 ()，其他溶解氣體忽略不計。 當動力供電全部中斷 ,液下泵不能啟動時 ,便由堿液高位槽 直接向塔內噴淋。該流程主要設備有堿液粗貯槽、高位槽、噴淋塔、液下泵、鼓風機等。 造成氯氣外逸的原因有以下各方面 : 1. 供電解的直流電波動太大 ,氯氣處理系統(tǒng)的壓力調節(jié)系統(tǒng)靈敏度不夠或本身的故障 ,而使電解生產的氯氣不能及時輸出。出凈化器的干燥空氣，一部分通過過濾除塵、減壓，送至透平機、油箱等密封點作密封用；另一部分減壓至小于 ，通過電爐加熱至 130℃左右，去再生另一臺已被水分飽和的凈化器。待油壓恢復后，輔油泵就自動停止。潤滑油的壓力先由系統(tǒng)中過壓閥限制在一定壓力后，由差壓閥調節(jié)，自動控制油壓到規(guī)定數值后到各進油點。另外還要求經過高效除沫器除沫。干燥氯氣先進入一級壓縮，壓縮后的高溫氯氣進入冷卻器（ I）移去其熱量后進入二級壓縮和冷卻器（ II），最后進入三級壓縮和冷卻器（ III）。氯氣由于被壓縮機抽吸，因此自電解槽、冷卻塔塔頂至壓縮機進口都呈負壓，壓縮機出口呈正壓。 氯氣 的壓縮和輸送 液環(huán)式氯氣壓縮流程 出干燥塔的氯氣，經液環(huán)式壓縮機加壓至 ～ ，并依次經過氣液分離器、緩沖器、除沫器，把夾帶的硫酸霧沫分離掉后，送往氯氣分配臺，經調配后送至各用氯部門。直接冷卻可有效地除去固相食鹽，但不能完全除掉水霧。又由于鮑爾環(huán)上的兩排窗孔交錯排列，氣體流動通暢，避免了液體嚴重的溝留及壁流現(xiàn)象。根據本人的對查比較，決定使用實體填料中的環(huán)形填料，其中包括拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，我選擇了鮑爾環(huán)。 （ 1）比表面積 （ 2）空隙率 （ 3）填料因子 在選擇填料時，一般要求比表面積及空隙率要大，填料的潤濕性能好，單位體積填料的質量輕，造價低，并有足夠的力學強度。氣、液兩相間的傳質過程在潤濕的填料表面上進行。但是，填料塔的造價通常高于板式塔，對于含有懸浮物的料液，易聚合的物系則不能適用。填料層內氣、液兩相呈逆流流動，相際間的傳質通常是在填料表面的液體與氣相間的界面上進行，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。液體由入口管 2 進入經分布器 3 噴淋至填料上，在填料的空隙中流過，并潤濕填料表面形成 流動的液膜。 [6]硫酸在循環(huán)過程中，因吸收水分而溫度升高，為了提高吸收效率，必須及時將硫酸冷卻，因此每臺干燥塔均配有硫酸冷卻器。 本設計采用的是多臺干燥塔串接的流程。 采取填料干燥塔組對氯氣進行 干燥脫水，其優(yōu)點在于：操作平穩(wěn)簡單、操作彈性較大、生產管理方便；對于氣相流量并沒有要求，尤其適用于低流量的氯氣進行干燥作業(yè)，其干燥效果不隨氣體流量負荷的變化而變化。正因為雙塔干燥流程適用性強，占地相對要少些，投資費用就稍低些，因此深受國內、外從事氯堿生產企業(yè)的歡迎。 采取填料塔與板式塔雙塔組合對氯氣進行干燥