氯碱工艺氯气处理工艺毕业设计

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1、河南工业大学化学工业职业学院毕业（设计）论文 75kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺设计学 生： 宋宏志学 号：20093803719 专 业：应用化工技术班 级：应化097 指导教师：付大永 目录1 前 言 31.1 概述 31.2 氯气处理方法 313氯气处理工艺流程简介 42 氯气工艺计算 52.1.氯气处理工艺流程简图 52 .2计算依据 52.3 工艺计算 63 主要设备设计及选型 153.1 第一钛冷却器 153.1.1确定方案153.1.2 确定物性参数 153.2 第二钛冷却器 233.4硫酸干燥塔(填料塔) 283.4.1填料的选择293.4.2塔径的确定293.4.3压降计算

2、303.4.4塔高确定313.5 硫酸干燥塔（泡罩塔）.313.5.1塔径的确定 313.5.2塔高的确定323.6除沫器.323.6.1计算依据323.6.2计算 32设备一览表 33设计评述34参考文献35致谢 36附图 3775Kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺设计摘 要烧碱装置氯气处理中主要有三个步骤，分别是冷却、干燥和输送储存。冷却这个过程主要用的是工业用水和冷冻水和钛冷却器，干燥过程用的是浓硫酸以及填料塔、泡罩塔。设计过程主要有物料衡算、能量衡算、设备选型的计算关键词：冷却，填料塔，泡罩塔，钛冷却器.1四川理工学院毕业设计 abstractProcess dsign of 75kt

3、/ a caustic soda plant chlorinationAbstractChlorine caustic soda treatment plant there are three main steps, namely, cooling, drying and transport storage. This process is mainly used for cooling industrial water and chilled water and titanium coolers, drying process using a concentrated sulfuric ac

4、id, and packed tower, bubble cap tower. The design process are material balance, energy balance, calculation of equipment selection Key words: cooling, packed tower, bubble cap tower, titanium chillers 2四川理工学院毕业设计 1.前言1 前 言1.1 概述 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

5、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搞不赢。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。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。1.2 氯气处理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

6、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100

7、ppm）。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。当温度一定时，硫酸浓度愈高、其水蒸汽分压愈低；当硫酸浓度一定时，温度降低，则水蒸汽分压也降低。也就是说硫酸的浓度愈高、温度愈低，硫酸的干燥能力也就愈大，即氯气干燥后的水分愈少。但如果硫酸的温度太低的话，则硫酸与水能形成结晶水合物而析出。因此原料硫酸与用后的稀硫酸在储运过程中，尤其在冬季必须注意控制温度和浓

8、度，以防止管道堵塞。硫酸浓度在84%时，它的结晶温度为+8，所以在操作中一般将H2SO4温度控制在不低于10。此外，硫酸与湿氯气的接触面积和接触时间也是影响干燥效果的重要因素。故用硫酸干燥湿氯气时，应掌握以下几点：（1）硫酸的浓度，（2）硫酸温度，（3）硫酸与氯3气的接触面积和接触时间。生产中使用的氯气还需要有一定的压力以克服输送系统的阻力，并满足用户对氯气压力的要求。因此在氯气干燥后还需用气体压缩机对氯气进行压缩。综上所述，氯气处理系统的主要任务是：1 氯气干燥； 2. 将干燥后的氯气压缩输送给用户；3. 稳定和调节电解槽阳极室内的压力，保证电解工序的劳动条件和干燥后的氯气纯度。13氯气处理

9、工艺流程简介 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。氯水循环冷却流程：冷却效率高，操作费用低于直接冷却法，高于间接冷却法，投资比前者告而低于后者。缺点是热交换器所用冷却水温度要求低于15，因此需要消耗冷冻量并需增设

10、氯水泵、氯水循环槽使流程复杂化。 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，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。泡沫塔干燥流程：此流程设备体积小，台数少，流程简单，投资及操作费用低。其缺点时压力降较大，适应氯气负荷波动范围小，塔板易结垢，同时由于塔酸未能循环冷却，塔温高，因此出塔氯气含水量高，出塔酸浓度高故酸耗较大。 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

11、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。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。4四川理工学院毕业设计 2.氯气工艺计算2 氯气工艺计算2.1.氯气处理工艺流程简图氯气处理工艺流程见下，据此进行物料衡算和热量衡算。 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

12、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。2 .2计算依据1 生产规模：75kt/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；54来自电解工序湿氯气的工艺数据见下表：6第一篇 氯气处理表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%NaOH88512.50m

13、ol总压（表），Pa-10不凝性气体（假设为空气，下同）kg/t100%NaOH150.52kmol水蒸汽，kg/t100%NaOH306成分，%（干基）（v/v）96气体总量，kg/t100%NaOH11872.3 工艺计算2.3.1第一钛冷却器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40。由资料查知相关热力学数据：氯气在水中溶解度：80: 0.002227 kg/kgH2O 50: 0.00393 kg/kgH2O水蒸汽分压： 80: 0.4829x98.1kPa 40: 0.0752x98.1kPa水的比热： 50:

14、 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 8046氯气比热容KJ/(Kmol)34.9634.59水蒸气热焓kJ/kg26382569不凝气比热kJ/(kg)1.0071.028 2.3.2第一钛冷却器物料衡算四川理工学院毕业设计 2.氯气工艺计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98.1kpa。由道尔顿分压定律得：P水/P总=n水/n总 解得W1=87.07kg故溶解的氯气量：0.00222787.07=0.194kg氯水总重量：87

15、.07+0.194=87.264kg由上述计算得知，进入第一钛冷却器的气体组分为：氯气 8850.194=884.806kg水蒸气 30687.07=218.93kg不凝气体 15kg氯气在一段钛冷却器中温度从80降至40设在第一钛冷却器中冷凝的水量为W2kg，其阻力降为359.81pa（35mmH2O），则出口氯气的总压为-409.81PaP总=101.227359.8110-3=100.933 kpa根据道尔顿定律有：解得：W2=198.23kg溶解氯气的量为：198.230.00393=0.78kg氯水总重量为：198.23+0.78=199.01kg因此出第一钛冷却器的气体组分为：氯气

16、 884.8060.78=884.026kg水蒸气 218.93198.23=20.7kg不凝气体 15kg物料衡算表7a. 以生产1t100%NaOH为基准表2-3 第一钛冷却器物料衡算表名称 一钛冷却器kg/t 100NaOH出第二钛冷却器kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气氯水总计884.806218.93151118.736884.02620.715199.011118.736 b.总物料衡算表2-4 第一钛冷却器总物料衡算表名称进第一钛冷却器kg/t 100NaOH出第二钛冷却器kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气体氯水总计66360450164197501125000839

17、05200663019501552500112500014925750839052002.3.3第一钛冷却器热量衡算气体带入热量a.氯气带入热量：Q1=884.806/7134.9680=34853.9kJb.水蒸气带入热量：Q2=218.932638=577537kJc.不凝气体带入热量：Q3151.007801208.4kJd.氯气溶解热：Q40.78/7122090242.679kJQ=34853.9+577537+1208.4+242.679=613842kJ气体带出热量a.氯气带热量：q1884.026/714634.5917227.3kJb.水蒸气带热量：q220.72569531

18、78.3kJc.不凝气体带出热量：q3151.02840616.8kJd.氯水带出热量：q4199.014.185041593.1kJ q17227.353178.3616.8+41593.1112615kJ冷却水用量冷却水采用工业上水，设进口温度t120，出口温度t230。定性温度: 8T =（t2t1）/2=（2030）/2=25Q =WCCPC(t2t1) (21)其中，Q传热速率，W WC流体质量流量，kg/s CPC流体比热容，kJ/(kg) t温度，。则第一钛冷却器用水量为：WC1=Q/ CPC(t2t1)=11991 kg/t100NaOH 冷却水带入热量：119914.1820

19、1253067kJ冷却水带出热量：119914.18301754294kJ第一钛冷却器热量衡算表 表2-5 第一钛冷却器热量衡算表输入输出物料名称数量 kg热量 kJ物料名称数量 热量 kJ氯气水蒸气不凝气体溶解热冷却水总计884.806218.93151199113109.73634853.95775371208.4242.67912530671866909氯气水蒸气不凝气体氯水冷却水总计884.02620.715199.011199113109.73617227.353178.3616.841593.1175429418669092.3.4第二钛冷却器计算依据电解氯气经二段洗涤塔冷却，温度

20、从40降至12。氯水温度为20。出口氯气总压力为-1009.81pa（100 mmH2O）。由资料查得相关热力学数据如下：氯气在水中溶解度：20: 0.00729 kg/kgH2O氯气比热容：12: 34.59 kJ/(Kmol)水蒸气分压：12: 0.0143x98.1kPa水蒸气热焓：12: 2519kJ/kg不凝气体比热：12: 1.003kJ/(kg)2.3.5第二钛冷却器物料衡算9设在第二钛冷却器总冷凝水量为W3kg，其阻力降为609.81pa（60 mmH2O），P总=100.933609.8110-3=100.344 kpa则由道尔顿定律有： 解得W3=17.14kg溶解氯气量：

21、17.140.00729=0.125kg氯水总量：17.14+0.125=17.265kg因此出第二钛冷却器的气体组分为：氯气 884.0260.125=883.901kg水蒸气 20.717.14=3.65kg不凝气 15kg物料衡算表a.以生产1t100%NaOH为基准表2-6 第二钛冷却器物料衡算表名称进第二钛冷却器kg/t100%NaOH出第二钛冷却器kg/t100%NaOH氯气水蒸汽不凝气氯水总计884.02620.715919.726883.9013.651517.265919.726b.总物料衡算表2-7 第二钛冷却器总物料衡算表名称进第二钛冷却器kg/t 100NaOH出第二钛

22、冷却器kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气体氯水总计6630195015525001125000689794506629257526700011250001294875689794502.3.6第二钛冷却器热量衡算 气体带入热量10若不考虑管道散热，则物料带入热量等于物料出一段钛冷却器的热量，即a.氯气带入热量：Q5=17227.3kJb.水蒸气带入热量：Q6=53178.3kJc.不凝气体带入热量：Q7616.8kJd.氯气溶解热：Q8220900.125/7138.89kJQ=17227.3+53178.3+616.8+38.8971061kJ气体带出热量a.氯气带出热量：q5883.

23、901/7134.45125146.5kJb.水蒸气带出热量：q63.6525198967.6kJc.不凝气体带出热量：q7151.00312180.54kJd.氯水带出热量：q817.2654.18201443.4kJq5146.5+8967.6+180.54+1443.415738kJ冷冻水用量冷冻水进口温度为5，出口温度为8，则二段冷却器冷冻水用量为：WC2= Q/ CPC(t2t1)=4412冷冻水带入热量：44124.18592205.36kJ冷冻水带出热量：44124.188147528.6kJ第二钛冷却器热量衡算表表2-8 第二钛冷却器热量衡算表输入输出物料名称数量 kg热量 k

24、J物料名称数量 热量 kJ氯气水蒸气不凝气体溶解热冷冻水总计884.02620.71544125331.72617227.353178.3616.838.89192205.36163267氯气水蒸气不凝气体氯水冷冻水总计883.9013.651517.26544125331.7265146.58967.6180.541443.4147528.61632672.3.7硫酸干燥塔（填料塔）计算依据入塔硫酸浓度80，温度为15，出塔硫酸浓度60，温度为30。干燥后的氯气含水量为100ppm。112.3.8硫酸干燥塔（填料塔）物料衡算计算中忽略氯气在硫酸中的溶解损失，设每千克80的硫酸吸收的水分为W3

25、kg，则W380/6010.3333设干燥所需80硫酸量为W4,则0.0001 解得W410.68假定各种因素造成硫酸的损耗为15，则需硫酸量为：10.681.1512.28填料塔流出的稀酸量为：10.681.333310.680.1515.842干燥后氯气中含水量：3.650.333310.680.09出填料塔气体组分为：氯气 883.901 水蒸气 0.09 不凝气体 15物料衡算表 a.以生产1t100%NaOH为基准表2-9 硫酸干燥塔（填料塔）物料衡算表名称进填料塔kg/t 100NaOH出填料塔kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气体硫酸总计883.9013.651512.289

26、14.831883.9010091515.842914.831 b.总物料衡算表2-10 硫酸干燥塔（填料塔）总物料衡算表名称进填料塔kg/t 100NaOH出填料塔kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气体硫酸总计6629257527375011250009210006861255066292575675011250001188150686125502.3.9硫酸干燥塔（泡罩塔）计算依据12进塔硫酸浓度为98，温度为13；出塔硫酸浓度为75%，温度为28。干燥后氯气含水量1.0105。2.3.10硫酸干燥塔（泡罩塔）物料衡算设每千克98硫酸吸收的水分为W5,则W50.98/0.7510.30

27、67设干燥所需98流酸为W6，1.0105 解得W6=0.26假设各种因素造成的硫酸损耗为15，则需硫酸量为：0.251.150.299泡罩塔流出稀酸的量为：0.261.30670.260.150.379干燥后氯气含水量为：0.090.30670.260.0103出泡罩塔气体组分为： 氯气 883.901 水蒸气 0.0103 不凝气体 15 物料衡算表以生产1t100%NaOH为基准13表2-11 硫酸干燥塔（泡罩塔）物料衡算表名称进泡罩塔kg/t 100NaOH出泡罩塔kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气硫酸总计883.90100915029989929883.901001031503

28、7989929 b.总物料衡算表2-12 硫酸干燥塔（泡罩塔）总物料衡算表名称进泡罩塔kg/t 100NaOH出泡罩塔kg/t 100NaOH氯气水蒸气不凝气体硫酸总计66292575675011250002242567446750662925757721125000284256744675014四川理工学院毕业设计 3.主要设备设计及选型153 主要设备设计及选型3.1 第一钛冷却器3.1.1确定方案从电解槽出来的氯气，一般温度较高，并伴有大量水蒸气及盐雾等杂质。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。所以决定选用钛材料的列

29、管作换热管，冷却水走壳程，湿氯气走管程，并且采用逆流流向。氯气进口温度80，出口温度40；冷却水进口温度20，出口温度30。3.1.2 确定物性参数流体平均温度Tm和tmTm1（TiTo）/2（8040）/260tm1（tito）/2（2030）/225平均温度下的物性数据 表3-1 物性数据物料项目单位数据物料项目单位数据水密度kg/m3998.5氯气密度Kg/m357.88粘度pas0.0008107粘度Pas0.00001512导热系数W/(m)0.6166导热系数W/(m)0.009525比热容kJ/(kg)4.174比热容kJ/(kg)0.498水蒸气密度Kg/m30.1463不凝气

30、体密度Kg/m31.057粘度pas0.0000111粘度pas2.01导热系数W/(m)0.02204导热系数W/(m)2.903比热容kJ/(kg)1.921比热容kJ/(kg)1.005平0.0000151279.09+0.000011119.57+2.011.34四川理工学院毕业设计 3.主要设备设计及选型0.0000144pas平57.8879.09+0.146319.57+1.0571.3445.82/m3平0.00952579.09+0.0220419.57+2.9031.340.0508w/(m)Cp平0.49879.09+1.92119.57+1.0051.34=0.7833

31、kJ/(kg)3.1.3设计计算计算依据：由氯碱工业理化常数手册中查知，第一钛冷却器的总传热系数范围在350550 kcal/(m2h)，即407.05639.65 w/(m2)热负荷QQ =(613842-112615)75000/7920/3600=1318.46kw假设k=500 w/(m2)则估算的传热面积为A=Q/Ktm (3-1)其中，Q换热器热负荷，W K总传热系数，W/(m2) tm对数平均温差，.tm=32.74则由式（3-1）有A =1318.46103/(50032.74)=80.54考虑10的面积裕度，则所需传热面积为：A0 =1.1A=1.180.5488.59选用1

32、92，4.5m长的Ti0.3Mo0.8Ni钛钢管，则所需管数N= (3-2)其中， A0传热面积， d换热管外径，m16 l换热管长度，m 。N =330根参考碳钢19排管图, 确定排管总数为360根，Dg 600mm，管程，管子采用三角形排管, 管间距 25 折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25，则切去圆缺高度为h0.25600150，折流板间距取B=0.8DG0.8600=480，折流板厚度16折流板数Nb=1 (3-3)=19块拉杆 参考钛制化工设备设计知，拉杆数量为6，拉杆直径为10接管a.壳程流体进出口接管取接管内流体流速为u12m/s，则接管内径为：D1= (

33、3-4)其中，V流体的体积流量，m3/s u流体在接管中的流速，m/s。 D10.14185mb.管程流体进出口接管取接管内流体流速为u220 m/s则接管内径为：D2 =0.064m圆整后，取壳程流体进出口接管规格为：2738，管程流体进出口接管规格为1336。173.1.4第一钛冷却器的核算（1）壳程流体传热膜系数o 用克恩法计算 o0.36（）Re0.55Pr1/3（）0.14 (3-5) 其中，导热系数，W/(m2)，de公称直径，m，Re雷诺准数，无因次，Pr普兰特准数，无因次。a.当量直径：de (3-6)0.01729m 其中，t管间距，m， do换热管外径，m b.壳程流通截面

34、积 So BD(1-) (3-7)0.480.6（10.019/0.025）0.06912 其中，B折流板间距，m， D壳体公称直径，m， c.壳程流体流速 uoVs/So (3-8)0.46m/s 其中，Vs流体在壳体的体积流量，m3/h。d.雷诺数Reo (3-9)189732.5 其中，uo流体在壳程的流速，m/s， 流体密度，kg/m3， 流体粘度，pas。e.普兰特数 Pr (3-10)5.45其中，Cp流体比热，kJ/(kg)。粘度校正（）1.05，则由式（3-5）得：o0.360.6166/0.017299732.50.555.451/31.050.143560 W/(m2)（2

35、）管内传热膜系数ii0.023Re0.8Pr0.3 (3-11)a.管程流体流通截面积 Si0.7850.0152360/60.0121b.管程流体流速 ui=Vs/Si=5.33m/sd.雷诺数 Rei254230e.普兰特数19 Pr0.2222则由式（3-11），得： i0.0230.05077/0.0152542300.80.22220.31046 W/(m2)（3）污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻：Rso1.7197104 m2/W管内侧污垢热阻：Rsi0.0002 m2/WTi0.3Mo0.8Ni在该条件下的导热系数为0.046cal/（scm2），即w0.0464.1810219

36、.26 W/(m2)（4）总传热系数+ Rso+ Rsi+ (3-12)+0.00017197+0.0002+0.002034K1=492 W/(m2)（5）校核有效平均温差R1=4 P1=0.167t (3-13)20 = =0.93tm1ttm1 (3-14)=0.9332.74=30.45 其中，tm按逆流计算的对数平均温度差， t温度差校正系数，无因次。t= Tm1tm1602535500，f=5.0Re-0.228 Nc横过管束中心线的管子数 NB折流挡板数管子为三角形排列，F=0.5，NB=9，Nc=1.1=1.1=21，So=0.06912,uo=0.46m/s，Re=97325

37、00，所以 =0.62 由式（3-17），得：22 =6877 Pa (3-18) =9（3.5） =1806 Pa Po=（6877 +1806）1.15=9986 Pa壳程和管程的压力降几乎都能满足要求。3.2 第二钛冷却器 从第一钛出来的氯气需要进一步冷却，进入第二钛冷却器。从车间布置、设备维修等多方面的考虑，第二钛冷却器与第一钛冷却器选取同种型号，进行核算即可。3.2.1第二钛冷却器核算（1）热负荷Q Q2=(71061-15738)75000/（79203600）=145.5 KW（2）流体平均温度及对数平均温度差 Tm2=（40+12）/2=26 tm2= （4+8）/2 =6（3

38、）平均温度下的物性数据见下表23 表3-2 物性数据表物料项目单位数据物料项目单位数据冷冻水密度kg/m3999.9湿氯气密度kg/m328.922粘度Pas0.0014728粘度Pas0.0000138导热系数W/(m)0.56522导热系数W/(m)0.007406比热容kJ/(kg)4.1999比热容kJ/(kg)0.486（4）壳程结热系数de=0.01729m，So=0.06912，uoVs/So0.17m/sReo1996Pr10.94粘度校正（）0.141，则由式（3-5）得：o0.360.56522/0.0172919960.5510.941/31=1841 W/(m2)（5）

39、管程结热系数iSi 0.7850.0152360/60.01124 ui=Vs/Si6.9m/s Rei216915 Pr0.91则由式（3-11）得：i0.0230.007406/0.0152169150.80.910.3205 W/(m2)（6）污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻：Rso1.7197104 m2/W管内侧污垢热阻：Rsi0.0002 m2/WTi0.3Mo0.8Ni在该条件下的导热系数为0.046cal/（scm2），即w0.0464.186810219.26 W/(m2)（7）总传热系数由式（3-12）得：=+ Rso+ Rsi+=+0.00017197+0.0002+=0

40、.0073K2=137 W/(m2)25（8）校核有效平均温差R2=7 P2=0.111由式（3-13）得：t =0.94由式（3-14）得： tm2ttm2=0.9417.31=16.3（9）校核热负荷Q=K2Stm2=1379716.3=216611WQQ2 所以能完成任务。（10）流体的流动阻力a.管程压强降：Pi=(P1+P2)FtNpNs管程流通面积SI=0.0121，流速5.33m/s,雷诺准数254230（湍流）。设管粗糙度 ,查关系图得 =0.038 =0.038 =4683Pa因为没有弯管，即26则 42147Pab.壳程压强降：， 管子为三角形排列，F=0.5，NB=10，

41、Nc=1.1=1.1=21，So=0.06912,uo=0.46m/s，Re=9732，所以 =7499 Pa =9(3.5) =1809 Pa Po=（7499+1809）1.151=10704 Pa壳程和管程的压力降几乎都能满足要求。3.3换热器附件选用Dg600的标准作为设计参考（1）管板 表3-3 管板 公称直径DD1D2D3D5=D6D7螺栓孔数80093089079079380085032102332（2）壳程接管法兰27表3-4 接管法兰垫片螺栓外径内径厚度DD1D2重量数量直径长度石墨250273370335312144.6512M16553122733.2（3）管程接管法兰表

42、3-5 接管法兰垫片螺栓外径内径厚度DD1D2重量数量直径长度石墨125133235200178101.988M16551781333.2（4）管箱H=700表3-6 管箱程数6流动程序上（前）管板下（后）管板（5）封头表3-7 椭圆封头曲面高度直边高度内表面积容积m3厚度600200400.7290.087183.4硫酸干燥塔(填料塔)28 填料塔流程的操作平稳，弹性较大，特别是刚开车时氯气的气流量小，它几乎同满负荷操作一样能达到对水分的要求指标。 壳体材料为聚氯乙烯缠玻璃钢（PVC+FRP）。 3.4.1填料的选择 塑料填料质轻，具有良好的韧性，耐冲击，不易破碎。它的通量大、压降低，而且耐

43、腐蚀性能较好。综上优点，选取塑料鲍尔环50501.8（乱堆），材质为聚丙烯（PP）。湿填料因子120 m-1。 3.4.2塔径的确定湿氯气的质量流量:Wv=（883.901+3.56+15）75000/7920=8546/湿氯气密度:=20.32 80%硫酸密度:1.7323 参考新工艺，硫酸的喷淋量取为:WL=134000 /则 由埃克特关联图查得,横坐标为1.7,纵坐标为0.0125,即 （3-18）其中,泛点气速，m/s 湿填料因子，1/m 液体密度校正系数， 重力加速度，m/s2又因液相为硫酸，故校正系数=999.13/1732.3=0.58，硫酸的粘度为31.329 = =0.275取空塔气速为泛点气速的70%，即u=0.70.275=0.1925 m/s，VS=v/v=4