【正文】 13 Q7=10 6 =10 9KJ Q8= (273+50)369895= 10 8 KJ 一段洗滌塔的熱量守恒的計算 則 ? Q 進 =? Q 出 ∴ Q 1+Q2+Q3+Q4 = Q5+Q6+Q7+Q8 10 9+10 10+10 8+W2( 273+25) 1 =(W2+10 6)( 273+35) 1 +10 9+10 9+10 8 21010 1 7 W???? ∴W 2=10 8 kg 即：進入系統(tǒng)水量為 10 8 kg , 出系統(tǒng)冷卻水量為： 10 8+10 6=10 8 kg 冷卻水帶入熱量： 10 8( 273+25) 1 = 10 11KJ 冷卻水帶出熱量 ： (10 8+10 6) ( 273+35) 1 =10 11KJ 一段洗滌塔熱量衡 算表 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 14 表 33 一段洗滌塔總 熱量 衡算表 輸入 輸出 物料名稱 數(shù)量 (Kg) 熱量 (KJ) 物料名稱 數(shù)量 (kg) 熱量 (KJ) 氫氣 10 7 10 9 氫氣 10 7 10 9 水汽 10 7 10 10 水汽 10 6 10 9 其他氣體 369895 10 8 其他氣體 369895 10 8 冷卻水 10 8 10 11 冷卻水 10 8 10 11 的 物料衡算 物料衡算 的 計算依據(jù) （ 1） 電解氫氣經(jīng)二段洗滌冷卻溫度從 50℃ 降至 30℃ 。K ） 水的飽和蒸汽壓 (絕壓 ) Kgf/cm2 入塔氣體帶入熱量 Q1=(80+273)10 6 =10 9 KJ Q2=10 7 =10 10 KJ Q3=(80+273) 369895 =10 8 KJ 冷卻 水帶出熱量 設冷卻水量為 W2 kg,溫度 25℃ ， 冷卻水 出塔溫度為 35℃ ；此時出塔冷卻水比熱熔約為 1 KJ/（ Kg 一段洗滌塔的出槽氫氣（ 80℃ ）中的水汽含量 設出槽氫氣（ 80℃ ）中的水汽含量為 X； 據(jù)道爾頓分壓定律： BABAA PPnny ?? 得 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 10 KgXXXXXXXX777181811818??????????????????????? 則出槽氣體組成： 氫氣： 10 6Kmol 10 7Kg 水汽： 10 6Kmol 10 7Kg 其他氣體： 12755Kmol 369895Kg 一段洗滌塔的物料衡 算 計算 （ 1）據(jù)公式： n=Mm 得 212500002 ?Hn =106(Kmol ) 其他氣體組成： 127 0000 ?? （ kmol） （ 2）根據(jù)道爾頓分壓定律計算水量：設管路中（由 80℃ 降至 50℃ ）的冷凝水量為 W 這時氣體中水的分子為：（ 10 7W） /18 氣體的分子總數(shù)為： 76 W???? ? 據(jù)道爾頓分壓定律： BABAA PPnny ?? 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 11 KgWWWWW67777 8 4 6 9 4 6 8 0 87 8 4 4 4 4 1 3 28 3 9 0 9 4 07 8 4 1 2 5 6 3 7 7 5 5181 2 5 1 2 5 18?????????????? 則出他氣體組成： 氫氣： 10 6（ kmol） （ 10 6 Kg） 水氣： 10 6（ kmol） （ 10 10 6= 10 6 Kg） 其他氣體： 12755（ kmol）（ 1275529=369895 Kg） 表 31 第一段洗滌塔總物料衡算表 名稱 進一段洗滌冷卻塔（ kg） 出一段洗滌冷卻塔（ kg） 氫氣 10 6 10 6 水汽 10 7 10 6 其他氣體 369895 369895 氫氣冷凝水量 10 6 年產(chǎn) 5 萬噸 100%燒堿氫氣處理中 氫氣： 10 6（ kmol） 一段進塔氫氣中含水汽含量： 10 6（ kmol） 一段出塔氫氣中含水總量： 10 6（ koml） 其它氣體： 12755（ kmol） 查相關數(shù)據(jù)得：相關熱力數(shù)據(jù)表 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 12 32 相關熱力數(shù)據(jù) 物料與項目 單位 溫度（℃） 80 50 30 氫氣比熱容 （ Kg （ 4）查相關數(shù)據(jù)得： 進入冷卻塔的氫氣溫度為 80℃ 是飽和水蒸氣分壓為 ，為 50℃ 時飽和水蒸氣分壓為 Kgf/cm2，為 30℃ 時飽和水蒸氣分為 Kgf/cm2 （ 5）由于氫氣在水中的溶解度很小，故氫氣在水的溶解度忽略不計。 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 8 氫氣處理工藝流程圖見下，據(jù)此進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 圖 7 氫氣處理工藝流程圖 （ 1）氫氣純度指標：﹥ 98％ （ 2）冷卻水溫度； 25℃ 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 9 第 3 章 工藝計算 物料衡算 一段洗滌塔的物料衡算基準 （ 1）以生產(chǎn) 5萬噸 100％ NaOH 為基準 有化學方程式： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + C l2↑ 240 2 510 7 m 計算 可得： m= 402 1052 7??? =10 7（ Kg） m— 生產(chǎn) 5萬噸燒堿的 H2的 質量 （ 2）經(jīng)處理后的氫氣純度為 98％ 。由于在本次設計中不充分考慮熱綜合利用，所以采用直接法進行氫氣的處理，可以簡化工藝流程，節(jié)約投資費用。 所以氫氣主要通過冷卻水洗滌的處理方式達到降低氫氣溫度 除去水分 ，洗去NaOH、 NaCl 等水溶性雜質的目的以提高氫氣的純度和利用價值。因為氫氣是從電解液中出來的，不可避免的就帶有NaOH、 NaCl 等鹽類雜質這些雜質必須除去。 （ 1）其帶有大量的水蒸氣，溫度越高，在蒸汽中的飽和水蒸氣量越大，會影響氫氣的純度。因此須對制燒堿中的氫氣進行處理。同北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 7 時氫氣也是重要的化工原料。液態(tài)的氫是一種高能燃料，可供發(fā)射火箭、宇宙飛船、導彈等使用。氫用于合成甲醇，合成人工石油等。因為它在純氧中燃燒的火焰（氫氧焰）可達 3000℃ ，可以使許多金屬熔化。 （ 3）氫氣具有穩(wěn)定性，氫氣在常溫下的化學性質是穩(wěn)定的。 化學性質 （ 1）氫氣具有可燃性，當它不純凈時燃燒反應發(fā)生爆炸 ； 但 是 其純度很高時能在空氣里安靜的燃燒 。氫氣的爆炸上限和下限分別為 %和 %(體積分數(shù) ) 氫氣除用于合成氯化氫制取鹽酸和聚氯乙烯外，另一大用途時植物油加氫生產(chǎn)硬化油。 隔膜法電解總反應方程式： 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H 2↑ 物理性質 760mmHg 時為 ，沸點為 ℃ ；結晶溫度是 ℃ ； 與 空氣之比重是 ??????141；在水中溶解度很小，標準狀態(tài)下溶于水中之氫氣體積為 。我國主要采取隔膜電解法和離子膜電解法 。因此，固堿生產(chǎn)節(jié)能主要是充分利用燃料燃燒熱量和 節(jié)約燃料的流程等。蒸發(fā)系統(tǒng)的加熱蒸汽供給的熱量主要消耗在（ 1）預熱物料至沸點所需熱量； (2)蒸發(fā)水分所需熱量； (3)堿液的濃縮熱； (4)氯化鈉析出結晶熱；（ 5)設備的熱損失。 圖 6 電解后氯氣處理示意圖 1氯氣洗滌塔； 2鼓風機； 3Ⅰ段冷卻器； 4Ⅱ段冷卻器； 5水霧捕集器； 6填料干燥塔； 7泡罩干燥塔； 8酸霧捕集器； 9氯壓機 1． 5 液堿蒸發(fā) 將電解槽生產(chǎn)的液堿通過蒸發(fā)系統(tǒng)用蒸汽加熱將一部分水蒸出，并將絕大部分鹽（ N a C I) 分離出去，從而獲得成品液堿。 如下圖所示。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設備的要求高，增加投資費用。通常根據(jù)氯氣壓縮機壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。 氯氫處理 氯氣處理工序均包括氯氣洗滌、冷卻除霧、干燥、壓縮；氫氣處理均包括氫氣洗滌、壓縮、脫氧、干燥。 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 4 圖 4 精制鹽水電解 示意圖 圖 5 電解反應方程式 能耗主要是電解直流電耗， 影響直流電耗的因素是槽電壓和電流效率，直流電耗與槽電壓成正比，與電流效率成反比。 鹽水二次精制后 ， 添加部分淡鹽水經(jīng)陽極液進料總管以及軟管送入各單元槽的陽極室中。 鹽水精制工序的能耗主要是加熱溶解固體鹽的蒸汽和動力電耗，它們分別約占噸堿電耗和噸堿汽耗的 %和 12%。 一次鹽水精制： 采用膜過濾器（不預涂） 圖 2 鹽水一次精制流程圖 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 3 二次鹽水精制： 二次鹽水精制采用螯合樹脂塔進行吸附。當然減少整流器輸出到電解槽之間的電損也是不容忽略的。 圖 1 燒堿工藝總流程示意圖 1整流 2鹽水精制 3電解 4氯氫處理 5液堿蒸發(fā) 6固堿生產(chǎn) 北京化工大學畢業(yè)設計（論文） 2 整流是將電網(wǎng)輸入的高壓交流電轉變成供給電解用的低壓