十萬噸年聚氯乙烯冷卻器裝置氣相脫水工藝設計.

1、平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文）畢 業(yè) 設 計（論文）題 目： 十萬噸年聚氯乙烯冷卻器裝置氣相脫水工藝設計姓 名： 編 號： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書姓名 專業(yè) 煤炭深加工與利用 任 務 下 達 日 期 年 月 日設計（論文）開始日期 年 月 日設計（論文）完成日期 年 月 日設計（論文）題目： A·編制設計 B·設計專題（畢業(yè)論文） 指 導 教 師 系（部）主 任 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄 系 煤炭深加工與利用專業(yè)，學生 于 年 月 日進行了畢業(yè)設計（論文

2、）答辯。設計題目： 十萬噸年聚氯乙烯冷卻器裝置氣相脫水工藝設計 專題（論文）題目：十萬噸年聚氯乙烯冷卻器裝置氣相脫水工藝設計指導老師： 答辯委員會根據(jù)學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據(jù)學生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學生 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。答辯委員會 人，出席 人答辯委員會主任（簽字）： 答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）評語第 頁共 頁學生姓名： 專業(yè)： 煤炭深加工與利用 年級： 畢業(yè)設計（論文）題目：十萬噸年聚氯乙烯冷卻器裝置氣相脫水工藝設計 評 閱 人： 指導教師： （簽字） 年 月 日成 績：

3、系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設計（論文）及答辯評語： 摘 要聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經(jīng)取代反應制成。由于其防火耐熱作用，聚氯乙烯被廣泛用于各行各業(yè)各式各樣產品： 電線外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建筑裝潢用品、家俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具、門簾、卷門、輔助醫(yī)療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時裝等。聚氯乙烯是由氯乙烯單體（VCM）聚合而成。因為其分子中57%的質量是氯元素。所以它與其它的塑料相比，相同的質量中所耗用的石油較少，然而，因為這種塑料的相對密度較大，而且在生成氯的過程中也要耗用其它能量，使得它在很多應用領域失去了優(yōu)勢。目前使用較多的PVC生產工藝

4、是懸浮聚合生產工藝。將純水、液化的VCM單體、分散劑加入到反應釜中，然后加入引發(fā)劑和其它助劑，升溫到一定溫度后VCM單體發(fā)生自由基聚合反應生成PVC顆粒。持續(xù)的攪拌使得顆粒的粒度均勻，并且使生成的顆粒懸浮在水中。因反應是放熱反應，必須配備有效的除熱換熱裝置：如夾套冷卻水、釜頂冷凝器。而且，因為PVC的密度比VCM的密度大。反應過程中隨著PVC的不斷生成，反應釜內液相的體積會不斷收縮，必須不斷加入純水以維持適當?shù)膲毫?。在不同的聚合溫度下，VCM聚合生成PVC的聚合度不同。控制不同的聚合溫度可以生成不同牌號（聚合度不同牌號不同）的PVC樹脂。生成的PVC料漿經(jīng)過汽提塔脫除殘余的VCM氣體（經(jīng)回收系

5、統(tǒng)回收后與新鮮VCM按一定比例循環(huán)使用），然后經(jīng)過離心脫水，干燥床干燥、篩分后包裝成產品。一般經(jīng)后處理后PVC粉中的VCM含量小于1PPM。其余的聚合工藝，如微懸浮、乳液聚合工藝可以生成粒徑較小的PVC粉（10微米，而一般懸浮聚合生成的PVC粉粒徑是120-150微米。其特性和應用也略有不同）聚和生成的PVC是未改性的PVC。在做成最終制品之前，一般要要加入各種助劑如：熱穩(wěn)定劑、紫外線穩(wěn)定劑，潤滑劑、增塑劑、加工助劑、抗沖改性劑，熱改性劑、填料、阻燃劑、殺蟲劑、發(fā)泡劑、煙霧抑制劑和各種顏料。關鍵字：氯乙烯單體，生產工藝，汽提塔AbstractPolyvinyl chloride (PVC) c

6、an be made of ethylene, chlorine and catalyst made by the substitution reaction. Because of its fire prevention heat effect, polyvinyl chloride (PVC) is widely used in all walks of life all kinds products: wire skin, optical fiber skin, shoes, handbags, bags, decorations, signs and billboards, build

7、ing decoration products, furniture, hang adorn, wheel, pipes, toys, door curtain, door, the auxiliary medical supplies, gloves, some food tin foil, some fashion, etc. Polyvinyl chloride (PVC) is made of vinyl chloride monomer (VCM) polymerization and into. Because the molecules in 57% of the quality

8、 is the chlorine elements. So it with other plastic, compared to the same quality of oil consumed less, however, because this kind of plastic the relative density is bigger, and in the process of generating chlorine will cost other energy, makes it in many applications lose the advantage. Currently

9、used more PVC production process is suspension polymerization process for production. Will the pure water, liquefaction VCM monomer, to join the reaction kettle dispersant, and then join the initiator and other additives, warming to a definite temperature VCM monomer happened after radical polymeriz

10、ation reaction generated PVC granules. Continuous stirring makes the particles of granularity, and make the generation of particles suspended in the water. For reaction is exothermic reaction, must be equipped with effective except hot heat transfer device: such as clip set of cooling water, kettle

11、top condenser. And, because the density of PVC than the density of VCM. Reaction process of continuous generation with PVC, within the volume of the reaction kettle liquid will continue to shrink, continuously add pure water in order to maintain the proper pressure. In different polymerization tempe

12、rature, VCM polymerization of PVC polymerization degree different generation. Control of different polymerization temperature can generate different type (the degree of polymerization different type different) of PVC resin. The generation of PVC pulp after stripper removing the remnants of VCM gas (

13、the recovery system after the recovery and fresh VCM in a certain proportion recycle), and then after centrifugal dehydration, dry bed drying, screening packing into products. General after disposal of VCM content PVC powder after less than 1 PPM. The rest of the polymerization process, such as the

14、suspension, emulsion polymerization process can generate particle size smaller PVC powder (10 microns, and general suspension polymerization of the generation of PVC powder particle size is 120-150 microns. Its characteristics and application a slightly different) get together and the production PVC

15、 is unmodified PVC. In the final products made before, generally want to want to join all kinds of additives such as: heat stabilizers, ultraviolet light stabilizer, lubricant, plasticizer, processing AIDS, erosion-resisting modifier, hot modification agent, packing, flame retardants, pesticides, fo

16、aming agent, smoke inhibitors and various pigment. Key words：vinyl chloride monomer (VCM) polymerizatio，production process，emulsion polymerization目 錄第一章 概述81.1 氣體減濕技術概述91.2 本設計VC氣相脫水技術概況9第二章 物料衡算102.1 物料衡算的已知條件102.1.1 物料衡算的基礎102.1.2 氣相脫水降溫減濕，固堿吸濕過程工藝流程簡圖102.1.3 物化數(shù)據(jù)102.1.4 流程中物料工藝常數(shù)112.2 VC氣相冷卻器物料衡算

17、112.2.1 冷卻器示意圖及已知條件（見圖2-2）112.2.2 冷卻器降溫減濕除水量XH2O除的估算112.2.3 冷卻器的冷凝水帶走的氯乙烯122.2.4 冷卻器VC氣相出口最低含水量X出預測122.3 固堿干燥器物料衡算122.3.1 固堿干燥器示意條件圖（見圖2-3）122.3.2 固堿干燥器固堿吸濕除水量X除的估算122.3.3 固堿干燥器排放燒堿溶液的量W132.3.4 固堿干燥器VC氣相出口最低含水量X含預測13第三章 熱量衡算23.1 熱量衡算已知數(shù)據(jù)23.2 氯乙烯經(jīng)風機壓縮溫度計算23.3 氯乙烯經(jīng)冷卻器的熱量衡算23.3.1 冷卻器已知條件及示意圖（見圖3-1）23.3

18、.2 冷卻器熱負荷23.3.3 冷媒水的流量（W冷）83.3.4 對數(shù)平均溫度差（tm）93.3.5 傳熱面積F（m2）的計算93.4 固堿干燥器熱量衡算93.4.1 固堿干燥器示意圖及已知條件93.4.2 固堿干燥器中VC氣體的溫升（t）103.4.3 冷媒水的流量W冷113.4.4 平均溫度差113.4.5 固堿干燥器平均換熱面積F11第四章 設備的工藝計算和選型124.1 氯乙烯冷卻器工藝計算和選型124.1.1 冷卻器基本參數(shù)的選定124.1.2 冷卻器工藝接管尺寸（見圖4-1）124.1.3 冷卻器氣相入口流速u1和管程入口出流速u2124.2 固堿干燥器選型計算184.2.1 固堿

19、干燥器基本規(guī)格選定184.2.2 固堿干燥器結構尺寸圖194.2.3 傳熱面積的校核204.3 集水器選型計算204.3.1 集水器有關物料的計算214.3.2 集水器選型214.4 VC回收器選型計算214.4.1 VC回收器有關物料的計算214.4.2 VC回收器的選型224.5 羅茨風機選型計算234.5.1 羅茨風機克服的阻力hf234.5.2 羅茨風機進氣流量264.5.3 擬選羅茨鼓風機主要性能參數(shù)264.6 結論26參考文獻27設備一覽表28致謝29第一章 概述氯堿化工在 “十一五”規(guī)劃中，聚氯乙稀產品有很大的發(fā)展，其中一個發(fā)展階段是：聚氯乙稀生產規(guī)模由目前的4萬噸/年擴大到8萬

20、噸/年。本設計課題聚氯乙稀裝置VC氣相脫水工藝,是這個大項目派生出來的一個子項目，所謂氯乙烯氣相脫水工藝，就是氯乙烯在氣相狀態(tài)時利用降溫減濕，固堿吸濕，硅膠等吸附氯乙烯中的水,進而來脫除氯乙烯中的水分。這一工藝中有固堿吸濕過程（即固堿干燥）。固堿干燥實質上是通過形成高濃度堿液，減小水在氣相中的分壓，來達到干燥目的。固堿不僅能吸濕脫水，而且能進一步除掉氯乙烯中夾帶的微量氯化氫及鐵，減輕酸腐蝕，延長設備的使用壽命，還能除掉從聚合過程中回收的氯乙烯中的微量活性分子。這樣節(jié)能減少精餾塔中的自聚物，改善精餾操作狀態(tài)，延長精餾操作周期，減少因精餾操作不良引起的停工時間和停工物料損失，從而氯乙烯單體的產量和

21、質量。所以也可以這么說，VC氣相脫水項目也是提高VC單體質量的項目，具有一定的操作價值和研究意義。 1.1 氣體減濕技術概述 氣體減濕，即降低氣體濕度，是一種屬于熱質傳遞過程的單元操作。在化工生產中，干燥操作所用的熱氣流在加熱前常需經(jīng)過減濕處理，以提高熱能利用率；有些經(jīng)過水冷的氣體，也需經(jīng)減濕處理才能進入下一過程。 減濕常用的方法有：吸附除濕。使氣體與固體吸附劑接觸，氣體所含水汽被吸附后，濕度降低。選擇適當吸附劑和操作流程，可將氣體的濕度降得很低。吸附劑經(jīng)再生后循環(huán)使用。此法用于濕度較小而除濕要求較高的場合。吸收除濕。使?jié)駳怏w與某些水汽平衡分壓很低的液體接觸，氣體所含水汽被吸收而減濕。選擇適當

22、的吸收劑，可得到濕度很低的氣體。吸收劑通?？梢栽偕?。常用的吸收劑有三甘醇(C6H14O4)、溴化鋰、濃硫酸等。壓縮除濕。將氣體壓縮，因而提高了水汽分壓，相應提高了露點，然后予以冷卻，使水汽凝結而減濕。冷卻除濕。濕氣體在間壁式換熱器中冷卻。當溫度降至露點以下時，部分水汽凝結成水或霜，從而使氣體減濕。根據(jù)所要求的減濕程度，冷卻劑可用冷卻水或各種冷凍鹽水（見載冷劑）。此種減濕方法通常用于空調器或其他類似裝置。這些裝置的優(yōu)點是性能穩(wěn)定，使用方便；缺點是設備費用及操作費用都較高，低溫時傳熱面結霜會使熱阻（見傳熱過程）增加。升溫減濕。用間壁式換熱器將氣體加熱，使氣體相對濕度減小，可用于空氣調節(jié)、通風等場合

23、。若不允許溫度升高，此法就不適用。氣液直接接觸除濕。使氣體直接與溫度低于減濕后氣體露點的液體接觸，氣體所含水汽被部分冷凝進入液相，氣體得到減濕。此法雖不能得到濕度很低的氣體，但其操作費用很低，特別適用于大量氣體的減濕。在工業(yè)上，除減濕要求較高的場合外，一般應優(yōu)先采用此法。1.2 本設計VC氣相脫水技術概況（1） 降溫減濕羅茨風機抽氣柜中的VC，按規(guī)定流量送到冷卻器，多余的VC通過FIC/401控制回流至VC氣柜。規(guī)定流量的VC在冷卻器中冷卻到5。冷卻下來的水由集水器收集，以備回收廢水中的VC。已冷卻到5的氣相氯乙烯經(jīng)過分離出液相水后進入固堿干燥器。此時VC氣相含水量一般小于2500ppm。（2

24、） 固堿吸濕含水量小于2500ppm的VC，進入固堿干燥器進一步除掉水份。此過程中放出熱量，由5冷媒水通過冷卻盤管和冷卻夾套換熱帶走。干燥器底部有60的熱水夾套，可對沉降在底部的液堿進行加熱，以免冬季液堿固化，不便于排放。經(jīng)過固堿吸濕的氣相VC進入硅膠干燥器，其含水量一般都小于600ppm。第二章 物料衡算2.1 物料衡算的已知條件2.1.1 物料衡算的基礎 本設計、項目是十萬噸/年聚氯乙烯大項目中的一個子項目，這個大項目的部分過程的物料消耗表見表2-1表2-1 十萬噸/年聚氯乙烯項目的部分過程的物料消耗表Vc氣柜VC氣相脫水VC精餾VC聚合出:含水粗VC進:含水粗VC出:脫水粗VC進:脫水粗

25、VC出:精VC進:精VC出:PVC年需求量kg/a8.455×1078.455×1078.413×1078.45×1078.080×1078.45×1078.000×107平均流量kg/h10.57×10310.57×10310.52×10310.57×10310.10×10310.10×10310.00×103過程消耗進料:出料為:1.005:1(粗VC含97%)進料:出料為:1.01:1進料:出料為:1.01:12.1.2 氣相脫水降溫減濕，固堿吸濕過

26、程工藝流程簡圖圖2-1氣相脫水降減濕 固堿吸濕過程工藝流程圖2.1.3 物化數(shù)據(jù)氯乙烯分子量：62.5VC氣柜中粗氯乙烯含量97% 粗氯乙烯含乙炔3% （包括少量的N2和40飽和水蒸汽氯乙烯 臨界溫度156.5（142.0） 臨界壓力55.0（52.5）大氣壓氯乙烯氣體在5-47之間的平均黏度=110p=1.12210-6kgs/m2 47VC氣體的黏度113 p10VC氣體的黏度 95 p2.1.4 流程中物料工藝常數(shù)表2-2 流程中物料參數(shù)表 流程號123456主要物質VC（g）VC（g）VC（g）水（汽）VC（g）NaOH+水流量kg/h10.57×10310.57×

27、10310.50×10312710.47×10341.06壓力Mpa0.104？0.1200.1150.117溫度40？551010表中？表示需要通過工藝計算解決的量2.2 VC氣相冷卻器物料衡算 物料衡算總式： F=F1F2XH2O除其中：F為進入冷卻器前的氯乙烯流量、F1為從冷卻器出來后氯乙烯的流量、F2為冷凝水中含有的氯乙烯的量、XH2O除為通過冷卻器除去的水分2.2.1 冷卻器示意圖及已知條件（見圖2-2）2.2.2 冷卻器降溫減濕除水量XH2O除的估算根據(jù)理想混合氣體中某組分的mol分數(shù)等于其分壓數(shù)，做如下計算當t=40時，水的飽和蒸汽壓為55.32mmHg=7.

28、375 106pa，設水的量物質的量為n40則有：所以n40=11.079kmol/h當t=5時，水的飽和蒸汽壓為6.54mmHg= 817.9pa，設水的量物質的量為n5 則有： 所以n5=1.2378kmol/h 于是，冷卻器的除水量XH2O除=X40-X5=（11.0769-1.2378）18=177kg/h圖2-2 冷卻器已知條件示意圖2.2.3 冷卻器的冷凝水帶走的氯乙烯 由氯乙烯在水中溶解度表查得：5水溶解的氯乙烯為156ml/ml 177kg/h水帶走的氯乙烯的量=156177103ml=27613103=1232.7mol/h=77kg/h2.2.4 冷卻器VC氣相出口最低含水

29、量X出預測 X出=2103ppm 冷卻器VC氣相出口含水量設計指標值定為2500ppm，根據(jù)上述的預測值，只要出口溫度能穩(wěn)定控制在5左右，設計指標就可以達到。2.3 固堿干燥器物料衡算2.3.1 固堿干燥器示意條件圖（見圖2-3）2.3.2 固堿干燥器固堿吸濕除水量X除的估算 根據(jù)氯乙烯生產問答知50%固堿溶解的水蒸汽分壓：10時 0.5mmHg 15時 1.1mmHg 20時 2mmHg,在本工藝中，VC出固堿干燥器溫度控制在10，則水的飽和蒸汽壓為0.5mmHg=66.6pa=0.66710-4Mpa。 設干燥器出口VC氣相水的物質的量為nH2O則有： nH2O=0.09743kmol/h

30、 固堿吸濕除水量X除=X5-XH2O=(1.2378-0.09743) 18=20.53kg/h 2.3.3 固堿干燥器排放燒堿溶液的量W 燒堿溶液是以50%的水溶液排放 溶液排放量= 2.3.4 固堿干燥器VC氣相出口最低含水量X含預測=167ppm固堿干燥器VC氣相出口含水量設計指標值定為600ppm,根據(jù)上述計算,只要固堿干燥器出口溫度能穩(wěn)定在10左右,設計指標是能達到的.圖2-3 固堿干燥器已知條件示意圖31第三章 熱量衡算3.1 熱量衡算已知數(shù)據(jù) 飽和指數(shù)K= VC氣體平均比熱Cp=0.22kcal/kg3.2 氯乙烯經(jīng)風機壓縮溫度計算 按理想氣體絕熱過程考慮,有 4其中,T壓縮后溫

31、度 T1壓縮前溫度 已知:T1=313K P壓縮后壓力 已知:P=0.12Mpa P1壓縮前壓力 已知:P1=0,104Mpa =即t=47為氯乙烯經(jīng)風機壓縮后溫度 3.3 氯乙烯經(jīng)冷卻器的熱量衡算 3.3.1 冷卻器已知條件及示意圖（見圖3-1）3.3.2 冷卻器熱負荷(1) 冷卻器中冷卻熱負荷(Q冷卻)(Q冷卻)=QVCQH2O=WVCCP（VC）（T1-T2）WH2OCP（H2O）（T1-T2）其中，WVC氯乙烯氣體流量（kg/h） WVC=10.57kg/h WH2O水蒸汽流量 （kg/h） WH2O=199.4kg/h CP（VC）氯乙烯氣體的平均比熱 CP（VC）=0.924KJ/

32、kg CP（H2O） 水蒸汽的平均比熱 CP（H2O）=1.848KJ/kg T1VC進冷卻器的溫度 T1=47 T2VC出冷卻器的溫度 T2=5Q冷卻=10.57103kg/h0.924KJ/kg(47-5)199.4kg/h1.85(47-5)=4.257105KJ/h圖3-1 冷卻器熱量衡算示意圖圖中？表示要通過熱量衡算解決的量(2) 冷卻器的冷凝負荷（Q冷凝）Q冷凝=WH2OH汽化其中，WH2O冷凝水的流量 WH2O=177kg/h H汽化水的平均汽化熱 H汽化=2440KJ/hQ冷凝=177kg/h2440KJ/h=4.319105KJ/h(3) 冷卻器的熱負荷（Q）Q= Q冷卻Q冷

33、卻=4.257105kJ/h4.319105kJ/h=8.576105 kJ/h3.3.3 冷媒水的流量（W冷） 在忽略熱損失的情況下，熱流體放出的熱量=冷流體吸收的熱量 Q=W冷CP（t1-t2）其中，W冷冷媒水流量 CP冷媒水平均比熱 CP=3.15kJ/kg t1冷媒水進口溫度 t1=-5 t2冷媒水出口溫度 t2=0W冷= 3.3.4 對數(shù)平均溫度差（tm）T1=47 T2=5t1=0 t2=-5 t1=47 t2=10 tm=24 3.3.5 傳熱面積F（m2）的計算F= 其中，Q傳熱量 Q=857600kJ/h K總傳熱系數(shù) 根據(jù)校驗取K=63KJ/m2h tm對數(shù)平均溫度差 tm

34、=24F= 3.4 固堿干燥器熱量衡算3.4.1 固堿干燥器示意圖及已知條件圖3-2 固堿干燥器條件示意圖 3.4.2 固堿干燥器中VC氣體的溫升（t）當VC氣體進入固堿干燥器中，固堿會吸收VC氣體中的水分，轉化為50%的燒堿溶液，這一過程中，有兩個問題需要考慮：一是水蒸汽的冷凝熱（Q凝）；二是水溶解于燒堿所放出的溶解熱（Q溶）。 (!) 水蒸汽的冷凝熱Q凝Q凝=20.53kg/h2490.6kJ/h=51132.02kJ/h(2) 水溶解于NaOH所放出的溶解熱Q溶 查化工工藝設計手冊下冊 得NaOH溶解熱 Hs=42756KJ/Kmol每小時溶解所放出的熱量Q溶=21945kJ/h(3)

35、VC氣體溫升 固堿干燥器放出的熱量：Q總=Q凝Q溶 =5113.02kJ/h21495kJ/h =73075.8kJ/h Q總=WVCCp(vc)tt=7.5 3.4.3 冷媒水的流量W冷 如果無冷卻措施，則VC氣體溫度將升到t=12.5。但是工藝要求VC氣體出口溫度為10，這樣就要求固堿干燥器要有冷卻措施，把VC氣體出口溫度控制在10，如此，就需要從固堿干燥器中拿出的熱量：Q=10.493103kg/h0.943kJ/kg（12.5-10）=24238.83kJ/h Q=W冷Cp（t2-t1） 其中，W冷冷媒水的流量 Cp冷媒水的平均比熱 Cp=4.2kJ/kg t2冷媒水進口溫度 t2=-

36、5 t1冷媒水出口溫度 t1=-2 W冷= 3.4.4 平均溫度差 近似以并流傳熱計算。T1=12.5 T2=10t1=-5 t2=-2 t2=17.5 t1=12 tm= 3.4.5 固堿干燥器平均換熱面積FF=其中，Q傳熱量 Q=24238.83kJ/h K總穿熱系數(shù) K=63kJ/m2h tm平均溫度差 tm=14.6F=第四章 設備的工藝計算和選型 4.1 氯乙烯冷卻器工藝計算和選型 4.1.1 冷卻器基本參數(shù)的選定根據(jù)化工工藝設計手冊查得：列管式固定管板換熱器基本參數(shù)和前面的物料，熱量衡算數(shù)據(jù)基本相當，前面計算的換熱面積為567.2m2，考慮生產中不穩(wěn)定性的因素很多，所以放大一些余量

37、，現(xiàn)選定的冷卻器的基本參數(shù)如下：公稱直徑 DN1000管程數(shù) I程管數(shù)（管長） 801根（5000mm）換熱面積（公稱值） 310m22（相同設備兩臺并聯(lián)）換熱管規(guī)格（材質） 252.5 (碳鋼)管程通道截面積 0.2516m2公稱壓力 1.6Mpa安裝形式 立式4.1.2 冷卻器工藝接管尺寸（見圖4-1）4.1.3 冷卻器氣相入口流速u1和管程入口出流速u2 （1） 冷卻器入口體積流量V 由上述2.2章節(jié)“VC氣相冷卻器物料衡算”知道，冷卻器氣相入口為VC氣體和飽和的水蒸汽的混合物，其摩爾流量為n=169.12Kmol/h11.076Kmol/h=180.196Kmol/h。溫度T為2734

38、7=320K 壓力P=0.12Mpa 按理想氣體處理，則有：V= =3996m3/h（2） 冷卻器入口流速u1 （3） 管程入口流速u2u2=圖4-1 冷卻器接管尺寸示意圖表4-1 冷卻器工藝接管表管口代號接管規(guī)格法蘭密封面形式用途aPN6,DN250平面VC氣相入口bPN6,DN100平面冷卻水出口cPN6,DN250平面VC氣相出口dPN6,DN50平面冷凝水出口ePN6,DN100平面冷卻水出口 （4） 冷卻器冷卻水出口流速u3= （5） 冷卻器管程壓力降Pi計算公式8式中，每程直管壓降 每程回管壓降 管程壓力降結垢校正系數(shù) =1.4 殼程數(shù) =1 管程數(shù) =1其中，u的計算以平均溫度下

39、的體積流量計算。又相對粗糙度查得=0.0478=（91+19.5）×1.4×1×1=15.5N/m2（6） 冷卻器殼程壓力降（）計算公式8式中流過管束的壓力降 流過折流板缺口的壓力降 殼程壓力降結垢校正系數(shù) 取=1.15又管束壓降流過折流板缺口的壓力降式中，折流板數(shù)目 橫過管束中心線的管數(shù)，本冷卻器為三角形排列的管束。（式中801為殼程的管子總數(shù)） B折流板間距 B=0.2m D殼體內徑 D=1m u0按殼程流通截面積為來計算所得到的殼程流速。F管子排列形式對壓力降的校正因素，本冷卻器為三角形排列F=0.5f0殼程流體摩擦因素當Re0500時，殼程Re0的求取，5

40、00=5448N/m2（7） 換熱總系數(shù)K 管內傳熱膜系數(shù)10000式中，VC氣體的比熱 查得=0.88KJ/kg VC氣體黏度 查得=108p VC氣體導熱系數(shù)=0.7Pr=1.22160管長和管徑之比50對于氣體可用下式計算傳熱膜系數(shù)即，式中，d管子內徑 VC氣體導熱系數(shù) n=0.3（流體被冷卻）= 管外傳熱膜系數(shù)蕾諾數(shù)8式中，當量直徑（m）其中 t=0.032m d0=0.025m=0.02m流速（m/s），管外流速可根據(jù)流體流過的最大截面積S計算，S=其中，h=0.2m（折流板間間距） D=1m（冷卻器殼徑） D0=0.025m（管外徑）l=0.032（管間距） S=0.2×

41、1×（1-0.025/0.032）=0.04375m2 冷媒密度 =1168kg/m3 冷媒黏度 =管外有25%原缺形擋板，根據(jù)管殼式換熱器殼程膜系數(shù)計算曲線8，可知當Re=1041時： 取 則 即， 冷卻器傳熱總系數(shù)K式中，= = 管內側污垢熱阻 = 管外側污垢熱阻 = b管壁厚度 b=0.025m 管壁導熱系數(shù) =162.54可kJ/ =56.45kJ/和估算的總導熱系數(shù)63KJ/相差不多（8） 計算傳熱面積式中，Q傳熱量 Q=2857593.8kJ/ K總傳熱系數(shù) K=56.4556.45kJ/ 對數(shù)平均溫度差 =24F=這個換熱面積和熱量衡算中估算的567.2m2相差的不是很

42、多，所選的換熱面積為740m2，保險系數(shù)=14%，所以，所選的冷卻器符合工藝設計的要求。4.2 固堿干燥器選型計算 4.2.1 固堿干燥器基本規(guī)格選定根據(jù)前述的物料衡算和熱量衡算有：傳熱面積F=26.4m2，經(jīng)查閱相關資料，以及前人的實踐經(jīng)驗，又適當參考生產上的某些不穩(wěn)定性因素和放大一些余量，我們選定的固堿干燥器的基本規(guī)格為：1200 63004.2.2 固堿干燥器結構尺寸圖 圖4-2 固堿干燥器結構示意圖工藝接管規(guī)格表如下：表4-2 固堿干燥器工藝接管表符號接管規(guī)格法蘭密封面形式用途aPN6,DN250平面VC氣相入口bPN6,DN250平面VC氣相出口cPN6,DN500平面人空dPN6,DN50平面排液堿口ePN6,DN25平面60熱水進口fPN6,DN25平面60熱水出口g平面液面計開口hPN6,DN25平面-5冷水溶液進口iPN6,DN25平面-5冷水溶液出口jPN6,DN50平面-5冷水溶液進口kPN6,DN50平面-5冷水溶液出口4.2.3 傳熱面積的校核夾套換熱面積F1= 盤管所盤圓的直徑D=400mm，盤管與圈之間距離l=250mm，管子規(guī)格32（不銹鋼管共13圈，直管供熱面積F=設計總供熱面積F=F1+F2=13.6+2.1=15.7m2因為設計供熱面積F=15.7m2<26.4