氯氢处理设备能力核算[38页].docx

……………………………………………………………最新资料推荐…………………………………………………1氯气洗涤塔1.1工艺条件（取夏季比较严酷的条件）氯气进塔温度、压力：65℃、-3.0KPa氯气出塔温度、压力：33℃、-3.6KPa氯水进塔温度：33℃氯水出塔温度：38℃循环冷却水温度：31℃~36℃系统简图如下： 1.2物料平衡（以1吨100%烧碱为基准） 1.2.1进塔氯气组成电解产生的纯度为96%的氯气的氯气组成为：CL2 885kg 12.465KmolH2O 318kg 17.67Kmol杂气 15.08kg 0.52Kmol氯气经盐水—氯气换热器及沿途降温，至氯气洗涤塔时已降到65℃，查65℃饱和水蒸汽分压为25KPa视氯气为理想气体，按照道尔顿气体分压定律：P水/P总=n水/n总P水、P总——水蒸汽分压及氯气总压，KPa；n水、n水—— 氯气中水的Kmol数及总Kmol数；设进塔氯气中含水G1kg,则n水= G1/18，65℃时氯气在水中的溶解度为0.3g/100g，实际溶解度只及饱和值的一半，即0.15g/100g H2O，则沿途氯的溶解损失量为：0.0015x（318- G1）kgn CL2 =[885-0.0015x（318- G1）]/18P水=25 KPaP总=-3.0 KPa=98.33 KPa（A）代入上式：25/98.33= （G1/18）/{[885-0.0015x（318- G1）]/71+ G1/18+0.52 }解得：G1=79.4kg沿途凝结氯水量：318-79.4=238.6kg 氯水中溶解氯量：0.0015x238.6=0.358kg故进入氯气洗涤塔的氯气组成为：CL2 885-0.358=884.64kg 12.46KmolH2O 79.4kg 4.41Kmol杂气 15.08kg 0.52Kmol合计 979.12kg 17.39Kmol1.2.2出塔氯气组成查33℃饱和水蒸汽分压P H2O =5.13KPa，P总=101.33-3.6KPa=97.73 KPa（A）。

氯水出塔温度38℃，此温度下氯气溶解度为0.4g/100g H2O，实际溶解度取0.002kg/100kg H2O设出塔氯气含水量为G2kg,代入分压公式：5.13/97.73=（G2/18）/{[884.64-0.002x（79.4- G2）]/71+ G2/18+0.52 }解得：G2=12.94kg洗涤塔中凝结氯水：79.4-12.94=66.46kg 氯的溶解损失：66.46x0.002=0.133kg 出塔氯气量：884.64-0.133=884.51kg物料平衡表表1-1 氯气洗涤塔物料衡算表（每生产1吨100%烧碱）进入排出氯气 884.64kg 12.46 Kmol水蒸气 79.4kg 4.41Kmol杂气 15.08kg 0.52KmolΣ 979.12kg 17.39 Kmol循环氯水 8557.23kg 氯气 884.51kg 12.458 Kmol水蒸气 72.94kg 0.719Kmol杂气 15.08kg 0.52KmolΣ 912.53kg 13.697 Kmol循环氯水 8557.23kg 合计 ： 9536.35kg 合计 ： 9536.34kg1.3热平衡1.3.1进塔氯气带入热量氯气： 12.46x8.326x65=6743.23Kcal 水蒸气： 79.4x625.2=49628.4Kcal杂气： 15.08x0.24 x65=235.25Kcal 合计： 56606.88Kcal1.3.2出塔氯气、凝结氯水带出热量氯气： 12.458x8.254x33=3393.33Kcal 水蒸气： 72.94x611.7=7915.40Kcal杂气： 15.08x0.24 x33=119.43Kcal 凝结氯水：66.46x1x38=2525.48Kcal合计： 13953.64Kcal1.3.3循环氯水量设氯水循环量为Wkg，列热平衡方程式：56606.88+33W=13953.64+38W 解得：W=8530.65kg1.3.4热平衡表表1-2 氯气洗涤塔热平衡表(每生产1吨100%烧碱) 单位：Kcal进入排出热量交换氯气 6743.23水蒸气 49628.4 杂气 235.25 循环氯水 281511.38 氯气 3393.33 水蒸气 7915.40 杂气 119.43凝结水 2392.56循环氯水 324164.6256606.88-13953.64=42653.24合计 ：338118.3合计 ： 338118.31.4流体力学计算1.4.1空塔气速进塔氯气体积：17.39x22.4x[(273+65)/273]x(101.33/98.33)=497m3出塔氯气体积：13.697x22.4x[(273+33)/273]x(101.33/97.73)=356.57m3平均体积：(497+356.57)/2=426.78 m3平均重量流量：(979.12+912.53)/2=945.83kg平均重度：945.83kg/426.78 m3=2.22 kg/ m3注: 在春秋季节,进塔氯气温度可降低到58℃,此时热交换量减到29462.06 Kcal,平均重量流量为930.34kg,平均体积为397.6 m3,平均重度为2.34 kg/ m3。

氯气洗涤塔直径D=2.4m,在不同规模下的空塔气速见下表表1-3 D=2400氯气洗涤塔的空塔气速项目 规模12万吨/年14万吨/年18.5万吨/年气相重量 ,kg/h14187.4516552.0321872.32气相体积, m3/h6390.747455.879852.40空塔气速, m/s0.3920.4580.605反之,在保持现有空塔气速(流体力学相似)的前提下,18.5万吨/年的氯气洗涤塔直径为D=[9852.4/（3600x0.785x0.4）]1/2=2.95m1.4.2喷淋密度、喷淋量与液气比填充D50鲍尔环的填料塔，其最小喷淋密度为15m3/h*m2由上节热平衡计算得知，12万吨/年的理论喷淋量为：8.56 m2x15 =128.37 m3/h，此时的喷淋密度为：128.37/（2.4x2.4x0.785）=28.37 m3/ h*m2，已经在适宜的喷淋密度范围之内，而实际喷淋量可取氯水循环泵铭牌流量Q=160 m3/h的80%，即128m3/h此时的气液比为L/G=12800/（945.83x15）=9.02氯气洗涤（冷却）塔属于气液直接接触热交换设备，决定其传热（传质）效果的主要因素之一是填料层高度。

气液接触过程包括氯气冷却的无相变过程和水蒸汽的冷凝相变过程，且相变温度是逐渐降低而非均一的，故用解析的方法很难准确地计算出传热（传质）单元高度，只能用实验的办法或用经验值现有洗涤塔填料高度为6m，而运行数据表明液相（氯水）进塔温度和气相（氯气）出塔温度几乎是一致的说明在该填料层高度、气液比和空塔流速的条件下，传热（传质）效果已经非常好因此，在无其他理论指导的前提下，要保持现有的传热效果、现有的阻力降水平，最稳妥的方法是保持其流体力学相似，各项准数（Re、Pr、Nu）不变出于这种考虑，计算出不同规模时氯水循环量（即喷淋量），见表，亦即氯水循环泵P701的流量表1-4 洗涤塔氯水循环量项目 规模12万吨/年14万吨/年18.5万吨/年液气比，L/G9.029.029.02气相重量，kg/g14187.4516552.0321872.32喷淋量，m3/h128149.3197.3塔径，m2.42.582.951.4.3泛点气速应用Bain-Hougen关联式计算lg[(uF2/g)x (α/ε3) x (Vg/VL)x(μL0.2)]=A-1.25(L/G)1/4[Vg/VL]1/8式中：uF——泛点气速，m/s；g——9.8m/s2；α/ε3——干填料因子，146m-1；Vg——气相重度，2.22kg/m3；VL——液相重度，1000kg/m3；μL——液相粘度，取36.5℃水的粘度0.7016cp；L/G——液气比，9.02；Vg/VL——气液重度比2.22/1000=0.00222；A——常数，0.0942；代入上式，等式右边= 0.0942-1.25(9.02)1/4[0.00222]1/8= -0.915 exp(-0.915)=0.1216等式左边= lg[(uF2/9.81)x 146 x 0.00222x0.70160.2]= lg[0.03078 uF2]0.03078 uF2=0.1216 uF = 1.988m/s由1.4.1计算出的空塔气速0.39m/s、0.46m/s及0.6m/s均在泛点气速的允许范围之内（但阻力降不同）。

1.4.4阻力降应用Ecker关联图横坐标：(L/G) [Vg/VL]1/2=9.02x[0.00222]1/2=0.4215纵坐标： uF2 φψ/g(Vg/VL) μL0.2 式中： φ——湿填料因子，120m-1；ψ——液相重度校正系数，氯水取1；代入上式，应以u空代替uF u空2 φψ/g(Vg/VL) μL0.2= u空2应x（120x1/9.81）x0.00222x0.70160.2=0.02531 u空2对于DN2400的塔，其阻力降见表1-5：表1-5 DN2400塔的阻力降 单位：Pa项目 参数12万吨/年14万吨/年18.5万吨/年(L/G) [Vg/VL]1/20.4250.4250.425u空2 φψ/g(Vg/VL) μL0.20.00390.00540.0092每米填料阻力降50Pa75Pa120Pa6m填料阻力降300 Pa450Pa720Pau空，m/s0.3920.4580.6051.4.5进出口管径湿氯气的经济流速应控制在8~10m/s，按照该经济流速计算氯气洗涤塔的进出口管径（见表，该管径也是洗涤塔前后接管管径的适宜值）。

表1-6 氯气洗涤塔的进出口管径项目 规模 吨碱12万吨/年14万吨/年18.5万吨/年进口体积，m3/h497。