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1、四川理工学院本科毕业设计摘要 四川理工学院毕业设计 80kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺设计1摘要本设计为80kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺设计，采用直接冷却与间接冷却相结合，二段组合塔（填料+泡罩）干燥工艺，经酸雾除雾器后的工艺气体中含水量下降到30ppm，使用离心压缩机进行压缩输送；设计对工艺流程与工艺参数作了具体选择与详细说明，进行了物料衡算及热量衡算，设备设计与选型和车间布置设计；做了环境保护与经济分析；绘制了带控制点的工艺流程图，一段填料干燥塔装配图和车间平面布置图。关键词：氯气处理； 冷却； 二段组合塔； 干燥； 离心压缩机四川理工学院本科毕业设计AbstractAbstract
2、This design for the 80 kt/a chlorine treatment technology of caustic soda units，and the design integrated direct cooling with indirect cooling，the second phase combination tower (filler and bubble capcolumn) drying process，through the process of water content in gas after acid mist eliminator down t
3、o about 30 PPM，using centrifugal compressor to compress and transportAs design of technological process and technological parameters selection and detailed instructions，carried out the material balance and heat balance，equipment design and type selection and layout of the workshop designDid the envi
4、ronmental protection and economic analysisDraw a process flow chart with control points，a packing drying tower assembly drawings and workshop layoutKey words：Chlorine treatment；Cooling；The second phase combination tower；Drying；Centrifugal compressor1四川理工学院本科毕业设计目录目录第一章 总论- 1 -1.1 设计概况- 1 -1.2 设计依据-
5、1 -1.3 氯气处理工艺介绍- 1 -1.3.1 氯气处理目的- 1 -1.3.2 氯气处理工艺原理- 2 -1.3.3 氯气处理工艺的选择- 2 -1.4 建设规模和产品规格- 4 -1.4.1 建设规模- 4 -1.4.2 产品规格- 4 -第二章 工艺流程- 5 -2.1工艺流程概述- 5 -2.2工艺流程说明- 6 -2.2.1 冷却除沫部分- 6 -2.2.2 干燥部分- 7 -2.2.3 压缩部分- 8 -第三章 工艺计算- 9 -3.1 物料衡算- 9 -3.1.1洗涤塔至水雾捕集器前- 10 -3.1.2钛列管冷却器- 11 -3.1.3水雾捕集器- 13 -3.1.4氯水箱
6、- 14 -3.1.5洗涤塔- 14 -3.1.6干燥塔- 15 -3.2 热量衡算- 17 -3.2.1洗涤塔及氯水箱- 17 -3.3.2钛列管冷却器- 19 -3.3.3一段干燥塔- 20 -3.3.4二段干燥塔- 21 -第四章 设备设计及选型- 23 -4.1 一段干燥塔（填料吸收塔）- 23 -4.2.1 塔径- 23 -4.2.2 填料层高度- 25 -4.2.3 填料层压降- 27 -4.2.4 塔附属高度- 27 -4.2.5其他装置及塔内件- 27 -4.3 氯水洗涤塔- 32 -4.3.1 塔径- 32 -4.3.2 填料层高度- 34 -4.3.3 填料层压降- 35
7、-4.4 钛列管冷却器- 35 -4.4.1初选换热器型号- 36 -4.4.2核算总传热系数- 37 -4.4.3核算压降- 38 -4.5 其他设备选型- 40 -4.5.1 泵- 40 -4.5.2压缩机- 42 -4.5.3除雾器- 42 -4.5.4贮槽- 44 -4.6设备一览表- 45 -第五章 车间平面布置设计- 46 -5.1设计依据- 46 -5.1.1设计规范- 46 -5.1.2基础资料- 46 -5.2平面布置方案- 46 -5.2.1车间平面布置内容- 46 -第六章 环境保护与经济分析报告- 48 -6.1环境评价- 48 -6.1.1编制依据- 48 -6.1.
8、2 评价标准与范围- 49 -6.1.3 评价内容和评价重点- 49 -6.1.4 环境质量标准及污染物排放标准- 50 -6.1.5环境保护方案- 52 -6.2经济分析- 54 -6.2.1编制依据- 54 -6.2.2产品成本估算- 54 -6.2.3估算过程- 54 -6.2.4费用估算- 56 -6.2.5市场分析- 56 -参考文献- 58 -设计评述- 59 -致谢- 60 -附图- 61 -四川理工学院本科毕业设计第一章 总论第一章 总论1.1 设计概况本设计为在任务书的要求下设计一个80kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺，将电解来的高温湿氯气经洗涤、冷却、除雾、干燥、加压输送出
9、界区，保证上下工序的安全生产的简单工艺。1.2 设计依据1、来自电解工序湿氯气的工艺数据见表1-1。表1-1 来自电解工序湿氯气的温度、压力和组成项目备注项目备注温度，90氯气，kg/t100NaOH88512.46 kmol总压（表），Pa-48不凝性气体（假设为空气下同），kg/t100NaOH150.52kmol水蒸汽，kg/t100NaOH31017.22kmol成分（干基）（V/V）96气体总量， kg/t100%NaOH12152、要求氯气的含水量小于0.05%（如果用透平压缩机输送氯气，则要求含水量小于100ppm）。1.3 氯气处理工艺介绍1.3.1 氯气处理目的由电解槽阳极析
10、出的氯气温度可达到90以上，并伴有饱和水蒸汽且夹带盐雾等杂质，这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强烈的腐蚀作用，只有少量的贵、稀有金属或非金属材料在一定条件才能抵抗湿氯气的的腐蚀。因此给氯气的输送、使用、贮存等都带来了极大的麻烦和困难。而干燥后的氯气对钢铁等常用的金属材料的腐蚀作用在通常的条件之下是比较小的。氯气处理是氯碱生产中的关键工序，氯气处理运行的质量直接影响电解装置安全、稳定生产以及电解槽运行的质量和寿命。处理后的氯气质量直接影响着液氯装置运行质量和其他用氯装置的生产运行。由上述腐蚀速率表可知，随着氯气中含水分的增加，每年的腐蚀速率也在增加。因此湿氯气的脱水和干燥是生产和使用氯气过程的需要
11、。可见氯气处理的目的就是要除去湿氯气中的水分，使之成为含水分量甚微的干燥氯气以适应、满足氯气输送、生产、使用的需要。所谓的氯气处理就是将电解槽阳极室电解析出的饱含水蒸气的高温湿氯气进行冷却除沫、干燥脱水、除雾净化、再加压输送到各个用氯使用部门。经过处理后的氯气中“含湿量”降低到100ppm 以下，基本不含酸雾的洁净合格氯气1。1.3.2 氯气处理工艺原理国内各氯碱企业选择不同的氯气处理生产工艺，控制水平和操作要求也大不相同，处理后的氯气质量特别是氯中含水也有差异。氯气处理的核心任务便是脱水，脱水方法一般有如下三种：冷却法，吸收法，冷却及吸收法。冷却吸收法是国内广泛采用的一种氯气处理方法。氯气处
12、理的工艺流程主要包括四部分：冷却除沫、干燥脱水、除雾净化、压缩输送。氯气处理中一般要先冷却，在干燥，其原理大致如下：在相同压力下，气相温度每下降10，湿氯气中含水量几乎下降一半。若湿氯气温度由90下降至15，气相中的含水量可以脱除99.2%。因此通过冷却可以除去气相中绝大部分水分，从而可以大大降低干燥负荷，同时也降低了用作吸收剂的浓硫酸的用量。经过冷却，湿氯气中的水分降低了98%以上。然后将氯气中余下的水分用浓硫酸脱除，干燥塔最佳进塔温度为12-182。1.3.3 氯气处理工艺的选择一、冷却工艺氯气冷却方式主要有直接冷却与间接冷却两种。工业采用的工艺流程一般有以下两种：一是采用两级间接冷却；二
13、是采用间接冷却和直接冷却相结合。氯气两级间接冷却法采用2级钛列管冷却器冷却后经酸雾捕集器送入干燥工序。一般用于规模低于5万吨/年烧碱装置。如图1-1。图1-1 氯气二级间接冷却工艺流程图氯气间接冷却和直接冷却相结合的工艺是先经填料洗涤塔洗涤后，进入一段钛列管冷却器冷却后经酸雾捕集器送入干燥工序。如图1-2。图1-2 氯气间接冷却和直接冷却相结合的工艺流程图从使用单位对两种工艺的使用经验比较，采用填料洗涤塔代替一段钛冷能更好的除去湿氯气中夹带的盐雾，故选用间接冷却与直接冷却相结合的工艺更优越3。二、干燥工艺氯气干燥工艺最常用的工艺有两种：一是“填料+筛板”二合一塔工艺；二是“一级填料塔”和“二级
14、填料+泡罩塔”二级复合塔模式，形成两级干燥工艺。采用二合一塔干燥工艺，干燥后的氯气含水量约300ppm，可满足氯气压缩采用纳氏泵的含水要求。采用二级复合塔的两级干燥工艺，干燥后的氯气含水量100ppm，可以满足氯气压缩采用离心式压缩机（小型透平机）的含水要求4。二合一塔工艺干燥效果比一级填料塔效果好，但总体效果二级干燥工艺更好，且泡罩塔有更好的操作弹性，对总体工序的调节更有利。最终确定选择二级组合干燥工艺。三、压缩输送压缩是将冷却、干燥后的氯气进行加压，输送至液化工序或其他用氯单位，最常用的工艺装置有液环式氯气压缩机（纳氏泵）和透平机。纳氏泵是最原始、最常见的氯气压缩输送设备，它是用浓硫酸作密封介质，浓硫酸和氯气经叶轮由泵进入口吸入与偏心腔由大室渐至小室进行压缩加压后，从泵出口排出，经气液分离，酸又回到泵进口循环使用；纳氏泵工艺简单，操作方便、运转平稳，易于操作，一次性投资少，对氯气含水和杂质要求不严格，但输送出口氯气压力低、气量小、能耗大、运行费用高。透平机是借高速旋转的叶轮带动氯气通过双级压缩输送氯气。透平机自动化程度高、劳动强度轻、动力消耗低、输出压力高、运行周期长、经济费用低，而对氯气含水要求严格，一
