氯气洗涤塔的计算培训课件D

，坐标L/G(γg/γL)1/2，由此值查到图中的泛点线，得到纵坐标μF2Φψ/g(γg/γL)μL0.2，然后求得μF值。gm/s2a/ε3：干填料因子m-1de:填料通道的当量直径m，G=γgV，V=4121m3/h，Φ=350m-1，ψ=γ水/γL=1(近似)，μL=1cp则μF2Φψ/g(γg/γL)μL0.2=0.045sDV85μ)]1/2=1628mm速为：V/(0.785D2)=4121/(0.785×1.72×3600)=0.50m/sV=4877m3/h，L=100000kg/h，则μF2Φψ/g(γg/γL)μL0.2=0.046sDV85μ)]1/2=1755mm速为：V/(0.785D2)=4877/(0.785×22×3600)=0.43m/s坐标：μF2Φψ/g(γg/γL)计算可的4.2克水分需要由浓硫酸来吸收可的方程：MX98%=(M+4.2)烧碱的数量、NaOH浓度和温度进行计算。该计算值应与以下保证值进行比较a性能保证考核开始时FIQ-274流量仪所指示的数与性能保证考核结束时指示数(d)NaCl含量分析按规定的分析方法进行。注：烧碱电流效率按下述公式计电解电耗DC-KWH／MT-NaOHN：性能保证考核期间的电解直流电总耗量DC-KWHM总：性能保证考核期间烧碱生产(100％NaOH计)吨／天t考核：性能保证考核(小时)在性能保证考核期间，小时测定一次供给电解槽的电流和电解槽两端之间的差值，求得直流电的消耗量。公式表示如下：N=∑∑(Ei.j×Ii.j×)2(由于版本太低∑头和脚上的符号只能用上下两N:性能保证考核期间的电解直流电总耗D-KWHG：氯气纯度(干基，不含CO2)VOL%析COCN)×100GH2：氢气纯度(％)CH2，CO2，CN2：用气相色谱仪分析的分析值(%)NaC1,315g/L,密度=1190kg/m3,精盐水中杂质忽略不计.NaOH:125g/L,NaC1,180g/L,密度=1185kg/m3,电解碱液中由于副反应产生的杂2NaCI+2H2O＝2NaOH＋H2↑+Cl2↑生产1吨100%NaOH可制得氯气,氢气的重量及消耗氯化钠及水的重量分别为：根据气体分压定律,湿氯气中氯气和水蒸气的分压应与它们的摩尔数成正比,以生产1吨100%烧碱为计算基准。盐水精制方法采用烧碱-纯碱法。二、化盐工序物料平衡:图所示CaCL+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClMgS04+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO3=0.65%,C7=3.5%(2〉回收盐水的组成及数量化盐工序物料平衡见表:.x,=270g/L,X2=2g/L,X3=913g/L,d1=1.185X4=315g/L,X5=0.3g/L,d2=1.203g/LG7=0.7m3/t100%NaOHX12=log/L,d3=1.02一般管网如下图所示，(更多图例可参考化工工艺设计手册)。dPsmhDShfhfhfPdPsdmmQTvs－ζελPa.s－m－管道类别绝对粗糙度ε/mm管道类别绝金属管金属管道无缝黄铜管、钢管、铅管0.01~0.05非0.1~0.20.1~0.2管0.25~1.25橡皮软管0.01~木管具有轻度腐蚀的无缝钢管0.2~0.3陶土排水管0.45~6.0具有显著腐蚀的无缝钢管0.5以上很好整平的水泥管0.33旧的铸铁管0.85以上石棉水泥管0.03~0.8依据条件备注(3)确定管子规格(2)计算直管阻力(3)管件阻力：(管件、阀门等)(4)进出口局部阻力hfζ=1.5网总阻力hfhfhfhf液体的密度和粘度Re＝4×103~108，弯管φR/d30°45°60°75°90°1.50.080.110.140.160.1750.190.202.00.070.100.120.140.150.160.17突然扩大A1/A200.10.20.30.40.50.60.70.80.90.361ζ10.810.250.160.640.491突然缩小A1/A200.10.20.30.40.50.60.70.80.91ζ0.50.470.450.380.340.30.250.200.150.090规范三通管ζ=0.4ζ=1.5闸阀全开3/4开1/2开1/4170.94.524碟阀a5°10°20°30°40°45°50°60°70°.6118751旋塞θ5°10°20°40°ζ0.240.521.5617.352水表(盘形)7在热量衡算的基础上,可以根据传热基本方程式,计算各效蒸发器的传热面积FQKtQt14875200kJ/kgH98.4O0.3N21.16HO0.14Cl94.3H0.28CO21.3CO0.1N22.33O1.69HO0.03:(55×1000×32%)/24=733.3333Kg/h733.3333/0.998=734.8029Kg/h=20.1532kmol/h摩尔数为:20.1532/2=10.0766Kmol/h(一)、输入1、在合成炉中发生如下反应H2+Cl2=2HCl2H2+O2=2H2O2CO+O2=2CO2l/h=714.4914Kg/h(10.0766×0.28)/94.3=0.0299Kmol/hh=0.1389Kmol/h=6.1130Kg/h=0.0107Kmol/h=0.2997Kg/hN2/h(10.0766×2.33)/94.3=0.2490KmolN2/h=0.0603=6.9753KgO2(10.0766×1.69)/94.3=0.1806Kmol/h=5.7790Kg/h设在氢气中水的质量为XKg,则:X/(714.4914+0.0603+6.1130+0.2997+6.9753+5.7790+X)=0.03%解得X=0.2202Kg/h=0.122Kmol/h氯气进入总量:733.9389Kg/h3、进入合成炉的原料氢气中各组分的量:取氢气过量10%(体积),则氢气中各组分的量如下:H210.0766×1.1=11.0843Kmol/h=22.3437Kg/hO2(11.0843×0.3)/98.4=0.0338Kmol/h=1.0816Kg/hN2(11.0843×1.16)/98.4=0.1307Kmol/h=3.6614Kg/hH2O(11.0843×0.14)/98.4=0.0158Kmol/h=0.2846Kg/h氢气进气总量:27.3713Kg/h(二)、输出合成炉反应生成计算:1、H2+Cl2=2HCl+184.6319KJ/mol进炉Cl2:10.0766Kmol/h生成HCl:20.1532Kmol/h消耗H2:10.0766Kmol/h放热:Q1=18.6046×105KJ/hCOO=2CO2(不计)3、2H2+O2=2H2O+484.4128KJ/mol进炉氧气:0.2144Kmol/h生成水:0.4288Kmol/h消耗氢气:0.4288Kmol/h放热:Q2=1.0386×105KJ/h合成炉的组成见表3成分Kmol/hKg/hVol,%Wt,%HCl20.1532734.802992.7996.53H20.578861.16692.670.15CO0.13896.11300.640.80CO0.01070.29970.050.04N20.379710.63671.751.40H2O0.45688.22932.101.08761.2485100100输入：Kg/h原料Cl733.9189N26.9753H其中HCl:734.8029H2h所以实际需要的纯水量为:Kg/hQ4=(8.2293-2.2051)KJh(二)、输出1、32%的高纯酸产量为:(55×1000)/24=2291.6667Kg/h2、废气量的计算Kg/h=0.0403Kmol/h其中废气的摩尔量:+0.3797=1.14846Kmol/h废气带走的水：(1.14846×81)224Kmol/h=2.2051Kg/h:Q4.187×2291.6667×10=0.6189×105Kg/h1、：：：HCl混合气：H2：其中HCl输出Kg/h2291.66673.3333：表7：N2：0512313.5576Kg/h热量衡算输入，KJ/hH2O2313.5577Kg/h输出KJ/h0.1446×105温度升高吸热:0.6189×105走的热:23.1817×105放:23.8006×105热总3.8006高纯酸的循环水需要处理的热量:Q=Q1+Q2+Q3+Q4-Q5=(18.6046+1.0386+4.0128+0.1446-0.6189)×105=23.1817×105KJ/h高纯酸需要的循环水为:Q/(4.178×5)=(23.1817×105)/(4×5)105Kg/h0.97t/hW理(理论产量)=1.492*0.001*I(电流)*N(电槽数)*h(电耗=(槽电压*1000)/(1.492*电流效率)HCL44.5KmolC2H2；465.3KmolLgP=9.33923——mmHgT544.5×93.5%=503.7Kmol，水蒸气的量为；544.5×0.08%=0.44Kmol，杂质的量PAPAXAPBPBXBPBXAPPAPBYAPAXA/PYAPA0(PB0—P)——=——————式(1)PA以乙炔冷却器LgP7.5716————mmHg283+t混合气体的总压P=(1.0+0.6)×105=1.6×105pa根据上面推出的公式(1)式得出：YA6×105)——————————————YB4246(1100%=2.5%YA.6×105)——————————————YB1225.9(1则难挥发组分水的含量为————×100%=0.73%乙炔的量为：465.3×98.5%=458.3Kmol水蒸汽的量为：465.3×0.73%=3.4Kmol水蒸汽的量为：465.3×2.5%=11.825Kmol=(39+1)①=(137+1)C2H2(Kmol)HCL(Kmol)称进预冷器出预冷器C2H2458.3458.3HCL504.450水蒸汽11.8253.4水蒸0.443.583.58杂质40.440.4液相水08.4液相酸HCL00.743、混合脱水的物料衡算————=————28+X+Y100(3.84—Y)60—————————=——(502.28—X)×36.540Y=0.55合相计HCL二、能量衡算查的以下物质的比热容出混合脱水物料组成(Kmol)HCL5030.70.73.99CC2H2=10.5KCal/KMol.KCHCL=7.1KCal/KMol.KCH2O(g)=7.24KCal/KMol.KC杂质=7.1KCal/KMol.KCH2O(l)=18KCal/KMol.KQ=NHCL×CHCLΔt+N杂质×C杂质Δt=503.7×7.1×(50-10)+40.4×7.1×(50-10)=1545.6KCal②、气相中的水蒸汽从50℃冷却到10℃放出的冷量Q=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=0.44×7.24×(50-10)=124.7KCal③、气相中KMolHOg3.11KMolH2O(L)3.11KMolH2O(L)℃℃0.74KMolHCL(g))50℃Q0.74KMolHCL(g)液化热0.74KMolHCL(g)液化热50℃5.65KMolH2O(g)变为50℃5.65KMolH2O(L)的液化热为QNHV.11×10.3×103=32007.25KCalQ2=NH2O(L)×CH2O(L)Δt=3.11×18×(50—10)=2237.4KCalKcaLD、Q4的计算：10℃0.74KMolHCL(g)变为0.74KMolHCL(L)所放出的热；QNHV7.28KcaL)=0.74× (—+5.375A+B+C+D+E=37355KcaL(50-10)511.5KCalQ=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=3.58×7.24×(50-10)=984.4KCal8.4KmolH2O(g)8.4KmolH2O(g)液化热8.4KmolH2O(L)50℃Q150℃Q2Q1=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=8.4×7.24×(50-10)=2440.2KcaLQ2=N×ΔHV=8.4×10.3×103=86787.8KcaL水蒸汽放出的冷凝热总共为：QQQ9228KcaLcaL QNCHCC2H2Δt=458.3×10.5×(30-(—16))=221368.8KCalQ=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=0.55×7.24×(30-(—16))=183.2KCalal6618KcaL Q=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=0.55×7.24×(80-(—16))=857KCalHCL冷却器放出的热量C2H2冷却器放出的热量混合脱水石KcaLKcaL446618KcaL875310KcaLm3/hm3/hhγg=3.214×273×763.8/(273+12)×760=3.0941kg/m3Wmax.=K×((1000–γg)/γg)0.5=0.116×((1000mWo'=3954.1245/3600×0.785×1.22=0.9717m/ssmhm3/hh(1)生产1吨烧碱需要消耗的一次盐水流量：11m3／h(一次盐水浓度为305±5g/l，离子膜电解槽淡盐水浓度工艺控制指标2为15±5g/l，年工作8000(2)设计生产烧碱能力为6万吨,每小时产碱7.5吨，则消耗的一次盐水为：(1)一次盐水的含碱浓度：(0.3~0.6)g/l，取0.5g/l计算；进螯合树脂塔前酸消耗：mHCl=(82.5×0.5－82.5×0.0004)×36.5/40＝37.61kg/h即酸消耗VHCl=0.109m3/h。Oslash38m/s,(2)鳌合树脂再生需要的高纯酸量鳌合树脂再生高纯酸管道管的确定:m输送管道选择Ø。40,实际流速为:0.324m/s.(4)由于复极式离子膜电解m/h。定:s=Q/v=(0.0878/3600)/0.5=0.0000488m2管道材质为CPVC管,管道直径为5.57mm输送管道选Oslas。h15,实际流速为:0.310m/s.(5)离子膜脱氯塔消耗酸量输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定:高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q输送管道选择Ø。15,实际流速为:0.401m/s.SOCl0×10-3×55)×126=M×88.5M=5.49Kg/h亚硫酸钠管道的确定:亚硫酸钠管道的流速取1.5m/s,取计算s=Q/v=(1.098/3600)/1.5=0.000203m2管道材质为无缝钢管衬PO,解系统自用碱消耗(1)螯合树脂再生用碱小消耗：输送管道选择Ø。15,实际流速为:0.404m/s.(2)脱氯后加碱调节淡盐水VmhVmhOslashms统蒸汽消耗(1)盐水精制蒸汽消耗(采用板式换热器)一次盐水精水温度为55~60℃，考虑盐水在输送过程中的热损失，板式换热器盐水进口温度为55℃度计算，进螯合树脂塔的盐水温度工艺指标要求控制在W=744.4kg/h〗s=Q/k=367.9×103/3000s=122.6m2(2)阴极电解液板式换热器5、(1)螯合树脂塔再生高纯水消耗管道材质为不锈钢管,Oslash:1.44m/s.(3)配制亚硫酸钠用水消耗V=1.098m3/h。用一颗管道输送,保证螯合树脂塔再生,过滤器反洗,配制亚硫酸钠用水相互不mh管道材质为不锈钢管,输送管道选择Ø。108,实际流速为:2.12m/s.(4)离子膜电解槽电解用水消耗+=++2mHO=1044.6+17500+3375-13500=8420Kg/hvH2O=8.42m3/h高纯水上水的流速取2.5m3/s。流量为8.42m3／h,s=QvH2O=8.42+1.098+0.5+3.75=13.77m3/h6、离子膜单槽产碱量、氯气产量、氢(1)工艺要求碱浓度控制指标为31%,比重1.284,温度为90℃,即体积浓度为410g/L,小时产碱量为:V=18.29m3／h.碱液流速为15~2.5m/s.取2.0m/s.计算.碱总管输送管道的确定s=Q/v=(18.29/3600)/2.0=0.002542道材质为不锈钢管,直径为56.88mm输送管道选择Ø。76,实际流速为:1.32m/s.(2)氯气+=++11h=5281.7m3/hV混51.54m3/hOslashm/s.NH2气含水为：nH2O=58.03Kmol量为:VH2=4521.1m3/h氢气流速为10~20m/s.取15m/s.计算.s=Q/v=(4521.1/3600)/10=0.12558m2,组成组成解吸氯气解吸氯气纯度为70%,出槽淡盐水含游离氯3000PPm,脱氯后淡盐水含游离氯70PPm.温度为:70℃.解吸的氯气为:mCl2=55×(3000-70)/1000=161.2Kg/h.1.0133×105×V=3.244×8.315×103×343V混=91.31m3/h混氯气流速为5~10器的物料、热量衡算MH20=50.199Kg/h其它气体比热：(以空气计)85℃时，=20525(Kg)NaOH的理论产量=1.492X10000X24X60/1000=21484.8=20525/21484.8X极电流效率产氢气=2*1000/(2*40)理论盐耗=2*58.5*1000/(2*40)率)VNaClHONaOHClH0)=887.5Kgg理论盐耗=2*58.5*1000/(2*40)=1462.5Kg直流电耗=电压*1000/(1.492*电流效率)=3.18*1000/(1.492*95%)=2243.5Kwh/tAPBPBXBPB—XA)YA(PA0XA)/PYBPB0XB)/P得出以下关系式——=——————式XA分的液相组分PA组分的饱和蒸汽压PA分的混合气分压YA组分的气相组分PBP1)1)PPAXB分的液相组分PB发组分的饱和蒸汽压PB组分的混合气分压YB组分的气相组分，以机前冷却LgP712————mmHg根据上面推出的公式(1)式得出：——————————————YB(1.045×105—5.2×106)为————×100%=6.7%————————————————YB1225.9(=(14+1)②=1则难挥发组分水的含量为————(89+1)=35.75KMol出机前冷却器物料氯乙烯及杂质509.28KMol氯乙烯及杂水蒸汽35.75KMol水蒸汽5.5KMol液态30.25KMol根据上面推出的公式(1)式得出：YA—6.5×105)——————————————YB5×105)=5001则难挥发组分水的含进机后冷却器的水蒸汽含量为机前水蒸汽的含量509.28×—=1KMol=量为————(冷却器的水蒸—12%出机后前冷却器物料氯乙烯及杂质509.28KMol氯乙烯及杂水蒸汽5.5KMol水蒸汽1KMol液态4.5KMol氯乙烯及杂质509.28KMol氯乙烯及杂水蒸汽1KMol水蒸水蒸汽35.75KMol水蒸液态Q=NC2H3CL×CC2H3CLΔt+N杂质×C杂质Δt=465.3×12.5×(40-10)+43.98×7.1×(40-10)9KCalQ=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=5.5×7.24×(40-10)=1195KCal③、30.25Kmol；热℃H2O(QQ30.25KmolH2O(g)液化Q1=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=30.25×7.24×(40-10)=6570.3KcaLQ2=N×ΔHV=30.25×10.3×103=311575KcaL水蒸汽放出的冷凝热总共为：Q=Q1+Q2=318145KcaL2、机后冷却器的能量衡算①、氯乙烯气体及杂质从100℃冷却到45℃放出的热量C2H3CL：465.3Kmol杂质；43.98Kmol则Q=NC2H3CL×CC2H3CLΔt+N杂质×C杂质Δt=465.3×12.5×(100-45)+43.98×7.1×(100-45)=332271Kcal进机后冷却器物料出机后前冷却器物料氯乙烯及杂质509.28KMol氯乙烯及杂质509.28KMol水蒸汽5.5KMol水蒸汽1KMol液态Q=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=1×7.24×(100-45)=394KCall4.5KmolH2O(g)KmolH2O(L)100℃4.5KmolH2O(g)液化热4.545℃Q1=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=4.5×7.24×(100-45)=1796KcaLQ2=N×ΔHV=4.5×10.3×103=46453KcaLQ=Q1+Q2=48249KcaL，机前冷却器放出的热量：①+②+③=380914KcaL量500579KcaL38091算一算，填料塔的槽管式液体分布器的小管流量如何计算？物料经主管流高×长×宽=350×2400×300副槽规格：1#高×长×宽=300×4200×2502#高解:05=1.005m/s2.计算小管的流道面积与孔数A3=0.018*0.018*3.14159/4=0.0002544N=4.5*4.5*3.14159/4*42=668TA3=0.0002544*668=0.170V3=F/TA3=/0.17=0.62m/s1．19＊1000＊37％＝440．3克摩尔浓度＝440．3／36．5＝12．063MTT在一定的体积下，一定质量的气体，温度每升高(或降低)1℃，它的压强比原来4、平均自由程：λ＝(5×10-3)/P(cm)tV容积(l)P空泵停止时系统中压强(mmHg)Q(托.升/秒)V统容积(升)Pg作压强(托)n数(格)P得的压强(托)K.升/秒)KVLn(Υ0/Υm)+Pa△VtL度(mm)n数(格)Pa(托)时NaCL消耗量=G2X4+盐水工序损失NaCL+产品碱带走NaCL+废泥带走的NaCL-G1X2-精制生成的NaCL-中和生成的NaCL。盐水工序损失的NaCL根据生产查定(说明：G1=回收盐水量，m3/吨.100%NaOHNaOH=X1g/LNaCL=X2g/LG2=精盐水量，m3/吨.100%NaOHNaCL=X4g/LG3=原盐的消耗量)1)化盐损失NaCL=0.25~0.32[公斤NaCL/吨.100%NaOH](参考值))如食盐中：NaCL=96%Ca2+=0.1%MgSO水分＝3.24％水不溶物＝0.4％所以精制生成NaCL＝G3(2.914*0.1％+4.875*0.01％+1.219*0.5％C2.417C4%+2.5C3%+0.61C4%+2.43C5%+C6%＝产品碱带走NaCL计算L100%NaOH]原盐消耗量NaCL消耗量G3=9*315+0.32+0.08+64.8+0.0014G3+0.027-4.69*270-0.009G3--(16.67-0.000486G3)折成原盐G3=1602/0.96=1668.75[公斤NaCL/吨.100%NaOH](1)电解过程中电量的损失主要是阳极副反应。精制盐水及阳极室中的碱和氯气O则，V’=M/ρ=33000/516.26=63.92m3/h(2)计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效高度，对填料塔，有效高度距的乘积。算的基本依据是物料衡算，气、液平衡关系及速率关系。(1)吸收为低浓度等温物理吸收，总吸收系数为常数；(2)惰性组分B在溶剂中完全不溶解，溶剂在操作条件下完全不挥发，惰性气(3)吸收塔中气、液两相逆流流动。章中塔底截面一律以下标“l”表示，塔顶截面一律以下标“2”表示。VYLX2＝VY2＋LX1(2－38)YYl－фA)(2－39)吸收塔的操作线方程式与操作线或Y＝X＋(Y1－X1)(2－40)式2－40称为逆流X(1)上端点B代表吸收塔底的情况，此处具有最大的气、液组成，故称为“浓(2)当进行吸收操作时，在塔内任一截面上，溶质在气相中的实际组成总是高系、收剂用量的确定(1)液气比由图2－14a可知，在V、Y、Y1及X2已知的情况下，吸收操作线(2)由于V值已经确定，故若减少吸收剂用量L，操作线的斜率就要变小，点B吸收操作线(B*T)的斜率称为最小液气比，以(L／V)min表示，相应的吸收(3)最小液气比的求法最小液气比可用图解法求出。如果平衡曲线符合图a到水平线Y＝Y1与此切线的交点B´。，从而读出点B´。的横坐标(2－42)(2－42a(2－42b)或(2－42c)由以上：：式(1.1~2.0)(2－43)或L＝(1.1~2