氯堿工業(yè)氫氣處理工段初步設(shè)計(jì)

摘要氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，本文介紹了氯堿工業(yè)的原理，主要針對(duì)氫氣處理工段做初步設(shè)計(jì)。從電解槽出來(lái)的氫氣，其溫度稍低于電解槽槽溫，并含有飽和水蒸汽，同時(shí)還帶有鹽和堿的霧沫．所以在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行冷卻和洗滌，冷卻后的氫氣有氫氣壓縮機(jī)壓縮到一定壓力后經(jīng)氫氣分配站送到氫氣柜及用氫部門。關(guān)鍵詞：氯堿工業(yè)，氫氣，塔出塔氣體總摩爾數(shù)：(12.5+1.833+0.255)X26.52=386.87kmol/h則氣體體積V=22.4X386.87X273+50X1273=10253.05m3/h18546.58+10253.051平均氣體V二=14399.82m3/h2塔氣體直徑空塔速度取0.3m/s，I=D=■__V4x3600xu

_[14399.820.785x3600x0.3=4.12m取塔徑D=4.2m噴嘴輸鹵的確定及布置設(shè)上水壓力為0.2Mpa,考慮水垢的阻塞，噴嘴直徑d=3.5mm查表及噴水量約360kg/h,則噴嘴總數(shù)由物料衡算需25°C冷卻水109.33t/h則噴嘴總數(shù)：n=10933=303.69個(gè)0.36考慮分布可能的阻塞，取400個(gè)。塔高的確定噴嘴分7層排布，下層50個(gè)朝上噴嘴，上層35個(gè)朝下噴嘴，中間5層，每層60個(gè)噴嘴，與上下各層錯(cuò)開排列，朝下噴水，管間距800mm,上部考慮除沫室等為1000mm，下部有進(jìn)氣口等為2000mm，則整個(gè)塔高為：H=1000+2000+7X800=8600mm管徑的選擇取管內(nèi)氣體流速為5m/s入塔氣體的流量為：18546.58m3/h=5.15ms/s故進(jìn)塔氣體管徑d=1200mm

同理：出塔管徑計(jì)算出塔氣體流量：10253.05ms/h=2.85ms/sd=2.85=0.85md=2.85=0.85md=850mm冷卻水進(jìn)口計(jì)算，取流速2m/s，由物料衡算:d=139m:—10933d=139m兀,2x3600x—4取d=150mm3(二)二段洗滌塔塔氣體流量塔氣體流量V=10253.05m3/h出塔氣體溫度為30°C，操作壓力約1大氣壓，則出塔氣體總摩爾數(shù):(12.5+0.577+0.255)X26.52=353.565kmol/h273+30V=22.4X353.565X—X1=8790.17ms/h227310253.05+8790.17」v—=9521.61m3/h22塔徑的確定取生產(chǎn)實(shí)測(cè)值，空塔速度取0.3m/s則D二9521.61—=3.35m.4x3600x0.3取塔徑3500mm噴嘴數(shù)的確定設(shè)上水壓力為0.2Mpa，考慮到水垢的阻塞，噴嘴直徑d=2.5mm，查表及噴水量為280kg/h.由物料衡算數(shù)8373=299.04個(gè)0.28考慮分布及可能的阻塞，取350個(gè)4．塔高的確定噴嘴分7層，上層30個(gè)朝下噴嘴，中間5層，每層55各噴嘴，與上下各層錯(cuò)開排列，朝下噴水，下層45個(gè)朝上噴嘴，管間距取800mm,上部考慮除沫室等為1000mm，下部有進(jìn)氣口等為2000mm，則整個(gè)塔高為：H=1000+2000+7X800=8600mm5．管徑選擇氣體進(jìn)口管d=d=850mm12出塔氣體管789md=：'879°.l7出塔氣體管789ms5X3600X0.875取d=800mm5冷卻水進(jìn)口管徑計(jì)算：取流速2m/s，由物料衡算’i18373c_d==0.122m62x3600x0.875取d=130mm6（三）主要管徑計(jì)算來(lái)系統(tǒng)氫氣管D=d=1200mm11經(jīng)壓縮送出氫氣管，取流速12m/s則。=8790.17=0.509m2\'12x3600x0.875圓整D=530mm2入系統(tǒng)25°C水總管叮片2x3600x0.785="185m取D=200mm3送出系統(tǒng)冷卻水總管Dj、：2x3600x0.785=0817m

取D=200mm4（四）氫氣輸送設(shè)備因氫氣小時(shí)輸送量為8790.17ms/h，即146.5m3/min，效率以80%計(jì)，則氫氣輸送設(shè)備能力應(yīng)為183.13m3/min，用三臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，效率為60%，則單臺(tái)風(fēng)機(jī)能力為101.74m3/min.選用TR系列雙級(jí)羅茨鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)，流量范圍2.61—207m3/min，升壓9.8一196Kpa.（五）水輸送泵循環(huán)水池送出水量為（113.89+84.33）=198.22ms/h設(shè)送出位差和阻力損失為20m（實(shí)際以管路實(shí)際阻力而定），則從《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1-72查知，150F-35型耐腐蝕離心泵參數(shù)為：流量：234m3/h，揚(yáng)程：29.7m,電機(jī)功率30KW，軸功率25.2KW.鑒于在電解來(lái)的氫氣中含一定量的堿霧，在洗滌后，使循環(huán)水顯堿性，故選擇防腐蝕泵150F-35型泵兩臺(tái)，開一備一。（六）液封循環(huán)水池按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，一、二段洗滌塔間距為1.5m，以四周墻體間距為0.8m，則液封循環(huán)水池長(zhǎng)：0.8X2+3.6+3.0+1.5=9.7m圓整為10m，即將洗滌塔間距由1.5m延長(zhǎng)至1.8m，寬0.8X2+3.6=5.2m深即高，以半小時(shí)水量為基準(zhǔn)，則：198.2210x198.2210x5.2x2=1.91m圓整為2m即,循環(huán)水池規(guī)格為10000X5200X2000（七）氫氣緩沖罐以出塔氣體為基準(zhǔn)，則體積V二=2.44m3/s3600圓整后設(shè)備規(guī)格為：①1500X1900表8主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量單位1E-1001鈦冷卻器①700X100002臺(tái)2V-1003除沫器①700X9002臺(tái)3T-1001硫酸干燥塔ID=12001臺(tái)4T-1002硫酸干燥塔IID=9001臺(tái)5T-101-1一段洗滌塔gD=42001臺(tái)6T-101-2二段洗滌塔gD=35001臺(tái)7P-101循環(huán)水輸送泵g150F-352臺(tái)8C-101羅茨鼓風(fēng)機(jī)TR型4臺(tái)9V-101氫氣緩沖罐①1500X19001臺(tái)四、設(shè)計(jì)評(píng)述本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是200t/a氫氣處理工序的初步設(shè)計(jì)。在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于資料及數(shù)據(jù)的欠缺，在填料塔和泡罩塔的設(shè)計(jì)中存在著許多的不足，尤其是在塔高的計(jì)算方面，簡(jiǎn)直是無(wú)從著手。在冷卻器的設(shè)計(jì)中，資料相對(duì)較為完整，因此，冷卻器的設(shè)計(jì)就作為了此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分。由于本人的能力有限，加之資料的欠缺，這次設(shè)計(jì)中一定還有好些不足的地方，望評(píng)審老師多多包涵，提出寶貴意見。參考文獻(xiàn)方度，蔣蘭蓀，吳正德．氯堿工藝學(xué)．化學(xué)工業(yè)出版社，1990.陸忠興，周元培主編．氯堿化工生產(chǎn)工藝（氯堿分冊(cè)）．化學(xué)工業(yè)出版社，1995.北京石油化工工程公司．氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)．化學(xué)工業(yè)出版社，1988.姚玉英．化工原理新版（上、下冊(cè)）．天津大學(xué)出版社，1999.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì)．換熱器設(shè)計(jì)．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì)．塔設(shè)備設(shè)計(jì)．上海科學(xué)技術(shù)出版社，1988.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì)．鈦制化工設(shè)備設(shè)計(jì)．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編．化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下冊(cè)），化學(xué)工業(yè)出版社，1989．涂偉萍，陳佩珍，程達(dá)芳．化工過(guò)程及設(shè)備設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社，2000.[10]陳聲宗．化工設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社，2001.[11]天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編．物理化學(xué)．第三版（上冊(cè)）．高等教育出版社，1992[12]黃璐，王保國(guó)．化工設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社，2001.[13]王德祥．新式氯氣處理工藝簡(jiǎn)介．氯堿工業(yè)．2000年1月第一期[14]王樹楹．現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南．中國(guó)石化出版社，1998.致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多知識(shí)，詳細(xì)了解了氯堿工業(yè)的發(fā)展和氯堿產(chǎn)品在相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的作用，熟悉了氯堿生產(chǎn)工藝流程，初步掌握了