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1、精选优质文档-倾情为你奉上1. 氯气、氢气处理物料衡算题 目 200 kt/a烧碱装置氯气、氢气处理工序的初步设计 原始数据200 kt/a烧碱装置Cl2、H2处理，年工作日330天，其余数据以工厂实际收集数据为准。说明书内容：（1） 生产方法以及今后的发展前途（2） 生产方法的选择及流程简述。根据前面介绍的方法，你选择什么方法生产，并说明理由。简述你的流程（3） 物料衡算 整个计算过程的整理（4） 设备计算（5） 热量衡算（6） 选择其他设备（7） 生产过程应控制的指标（8） 附带控制点的工艺流程图一份、设备简图一张（9） 可以谈谈你的设计体会（有无都可）目 录第一篇 氯气处理 1 第一章
2、总论 1一 概述 1二 氯气处理的任务和方法 1三 工艺流程简介 2第二章 氯气工艺计算 4一 氯气处理工艺流程 4 二 计算依据 4三 工艺计算 5（一）钛冷却器 5（二） 硫酸干燥塔（填料塔） 10第三章 主要设备设计及选型 13一 钛冷却器 13二 硫酸干燥塔（填料塔） 25第二篇 氢气处理 29 第一章 总论 29一 概述 29 二 氢气处理工艺流程确定 30第二章 工艺计算 31 一 氢气处理工艺流程 31二 计算依据 31三 工艺计算 32（一）洗涤冷却塔 32 第三章 主要设备设计及选型 36一 洗涤塔 36二 主要管径 38 三氢气输送设备 39四 水输送泵 39 五 液封循环
3、水池 39六 氢气缓冲罐 39 主要设备一览表 40设计评述 41 参考文献 42 第一篇 氯气处理第一章 总论一. 概述1. 氯气氯气Cl2，分子量70.906，常温下，氯是黄绿色，具有使人窒息气味的气体，有毒。氯气对人的呼吸器官有强烈的刺激性，吸入过多时还会致死。氯气比空气重，约为空气的2.5倍。氯气能溶于水，但溶解度不大，温度越高氯气在水中的溶解度越小。氯气溶于水同时与水反应生成盐酸和次氯酸，因此氯水具有极强的腐蚀性。氯气在四氯化碳，氯仿等溶剂中溶解度较大，比在水中的溶解度约大20倍。工业上利用氯气在四氯化碳中有较大溶解度这一特点，用四氯化碳吸收氯碱厂产生的所有废氯，然后再解吸回收氯气。
4、氯气的用途极为广泛，重要用途如：杀菌消毒、漂白及制浆、冶炼金属、制造无机氯化物、制造有机氯化物及有机物。二. 氯气处理的任务和方法从电解槽出来的湿氯气，一般温度较高，并伴有大量水蒸汽及盐雾等杂质。这种湿氯气，对钢铁及大多数金属有强烈的腐蚀作用，只有某些金属材料或非金属材料在一定条件下，才能耐湿氯气的腐蚀。例如金属钛，聚氯乙烯、酚醛树脂、陶瓷、玻璃、橡胶、聚酯、玻璃钢等因而使得生产及运输极不方便。但干燥的氯气对钢铁等常用材料的腐蚀在通常情况下时较小的，所以湿氯气的干燥时生产和使用氯气过程中所必须的。氯气干燥前通常先使氯气冷却，使湿氯气中的大部分水蒸汽被冷凝除去，然后用干燥剂进一步出去水分。干燥后
5、的氯气经过压缩，再送至用户。在不同的温度与压力下气体中的含水量可以用水蒸汽分压来表示。在同一压力下，温度愈高，含水量愈大。其水蒸汽分压也就愈高。为了使氯气能用钢铁材料制成的设备及管道进行输送或处理，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）。因此必须将氯气中的水分进一步除去。在工业上，均采用浓硫酸来干燥氯气，因为浓硫酸具有：（1）不与氯气发生化学反应；（2）氯气在硫酸中的溶解度小；（3）浓硫酸有强烈的吸水性；（4）价廉易得；（5）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；（6）浓硫酸可以回收利用等特点，故浓硫酸时一种较为理想的氯气干燥剂。三工艺流程简介1 氯处理工艺
6、 根据氯处理的任务氯处理的工艺流程包括氯气的冷却、干燥脱水、净化和压缩、输送几个部分。 氯气的冷却氯气的冷却因方式的不同，可分为直接冷却、间接冷却和氯水循环冷却三种流程。直接冷却流程：工艺设备投资少，操作简单，冷却效率高，但是，此流程排出的污水含有氯气，腐蚀管路，污染环境，同时使氯损失增大，且耗费大量蒸汽。间接冷却流程：操作简单，易于控制，操作费用低，氯水量小，氯损失少，并能节约脱氯用蒸汽。冷却后氯气的含水量可低于0.5。 氯气的干燥氯气干燥时均以浓硫酸为干燥剂，分为填料塔串联硫酸循环流程和泡沫塔干燥流程。填料塔串联硫酸循环流程：该流程对氯气负荷波动的适应性好，且干燥氯气的质量稳定，硫酸单耗低
7、，系统阻力小,动力消耗省。但设备大，管道复杂，投资及操作费用较高。 氯气的净化氯气离开冷却塔，干燥塔或压缩机时，往往夹带有液相及固相杂质。管式、丝网式填充过滤器是借助具有多细孔通道的物质作为过滤介质，能有效地去除水雾或酸雾，净化率可达9499，而且压力降较小，可用于高质量的氯气处理。2 工艺流程的确定氯处理工艺流程根据以上各流程的优缺点最后确定氯气处理工艺流程如下：两段列管间接冷却，硫酸干燥塔（填料塔），硫酸干燥塔（泡罩塔）串联干燥流程。此工艺效果好，氯气输送压力大，设备少，系统阻力小，操作稳定，经济性能优越。第二章 氯气工艺计算一.氯气处理工艺流程氯气处理工艺流程见下，据此进行物料衡算和热量
8、衡算。 图2-1 氯气处理工艺流程图湿氯气由电解到氯处理室外管道，温度由85降至80后进入氯处理系统，有部分水蒸气冷凝下来，并溶解氯气。进入第一钛冷却器冷却至46，再经过二钛冷却器冷却至18。然后进入一段硫酸干燥塔，用80硫酸干燥脱水，出塔硫酸浓度降到60，出塔气体最后进入二段硫酸干燥塔，用98硫酸干燥脱水，出塔硫酸浓度降到75%,此时出塔的气体含水量以完全满足输送要求，经除沫器进入透平式氯压机，经压缩后送至用户。二 .计算依据1 生产规模：200kt/a100%NaOH；2年生产时间（按年工作日330天计算）：33024=7920小时；3计算基准：以生产1t100%NaOH为基准；4来自电解
9、工序湿氯气的工艺数据见下表: 表2-1 来自电解工序湿氯气的温度、压力和组成项目 氯气 备注 项目 氯气 备注温度， 85 氯气，kg/t100%NaOH 885 12.50mol总压（表），Pa -10 不凝性气体（假设为空气，下同）kg/t100%NaOH 15 0.52kmol水蒸汽，kg/t100%NaOH 310 成分，%（干基）（v/v） 96 气体总量，kg/t100%NaOH 1187 三. 工艺计算（一）钛冷却器1计算依据假设湿氯气经电解到氯处理室，温度由90降至80，进入氯处理系统。电解氯气经一段洗涤塔冷却，温度从80降至46。由资料查知相关热力学数据：氯气在水中溶解度：8
10、0: 0. kg/kgH2O 56: 0.00355 kg/kgH2O水蒸汽分压： 80: 45.77kPa 46: 10.1104kPa水的比热： 50: 4.1868J/(g) 25: 4.1796 J/(g) 表2-2 相关热力学数据物料与项目 单 位 温 度 80 46氯气比热容 Kcal/(mol) 8.364 8.2902水蒸气热焓 kcal/kg 631.4 617.42不凝气比热 kcal/kg 0.2426 0.2426 2物料衡算设管路中冷凝下来的水量为W1kg，因氯气在水中的溶解度很小，其溶液可视为理想溶液。由于系统总压为98.07pa，所以计算时可视为101.227kpa。由道尔顿分压定律得：P水/P总=n水/n总解得W1=117.097kg故溶解的氯气量：0.117.097=0.26kg氯水总重量：117.097+0.26=117.357kg由上述计算得知，进入第一钛冷却器的气体组分为： 氯气 8850.26=884.74kg水蒸气 310117.097=192.903kg不凝气体
