氯氣洗滌塔的計算培訓(xùn)課件D

，坐標L/G(γg/γL)1/2，由此值查到圖中的泛點線，得到縱坐標μF2Φψ/g(γg/γL)μL0.2，然后求得μF值。gm/s2a/ε3：干填料因子m-1de:填料通道的當量直徑m，G=γgV，V=4121m3/h，Φ=350m-1，ψ=γ水/γL=1(近似)，μL=1cp則μF2Φψ/g(γg/γL)μL0.2=0.045sDV85μ)]1/2=1628mm速為：V/(0.785D2)=4121/(0.785×1.72×3600)=0.50m/sV=4877m3/h，L=100000kg/h，則μF2Φψ/g(γg/γL)μL0.2=0.046sDV85μ)]1/2=1755mm速為：V/(0.785D2)=4877/(0.785×22×3600)=0.43m/s坐標：μF2Φψ/g(γg/γL)計算可的4.2克水分需要由濃硫酸來吸收可的方程：MX98%=(M+4.2)燒堿的數(shù)量、NaOH濃度和溫度進行計算。該計算值應(yīng)與以下保證值進行比較a性能保證考核開始時FIQ-274流量儀所指示的數(shù)與性能保證考核結(jié)束時指示數(shù)(d)NaCl含量分析按規(guī)定的分析方法進行。注：燒堿電流效率按下述公式計電解電耗DC-KWH／MT-NaOHN：性能保證考核期間的電解直流電總耗量DC-KWHM總：性能保證考核期間燒堿生產(chǎn)(100％NaOH計)噸／天t考核：性能保證考核(小時)在性能保證考核期間，小時測定一次供給電解槽的電流和電解槽兩端之間的差值，求得直流電的消耗量。公式表示如下：N=∑∑(Ei.j×Ii.j×)2(由于版本太低∑頭和腳上的符號只能用上下兩N:性能保證考核期間的電解直流電總耗D-KWHG：氯氣純度(干基，不含CO2)VOL%析COCN)×100GH2：氫氣純度(％)CH2，CO2，CN2：用氣相色譜儀分析的分析值(%)NaC1,315g/L,密度=1190kg/m3,精鹽水中雜質(zhì)忽略不計.NaOH:125g/L,NaC1,180g/L,密度=1185kg/m3,電解堿液中由于副反應(yīng)產(chǎn)生的雜2NaCI+2H2O＝2NaOH＋H2↑+Cl2↑生產(chǎn)1噸100%NaOH可制得氯氣,氫氣的重量及消耗氯化鈉及水的重量分別為：根據(jù)氣體分壓定律,濕氯氣中氯氣和水蒸氣的分壓應(yīng)與它們的摩爾數(shù)成正比,以生產(chǎn)1噸100%燒堿為計算基準。鹽水精制方法采用燒堿-純堿法。二、化鹽工序物料平衡:圖所示CaCL+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClMgS04+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO3=0.65%,C7=3.5%(2〉回收鹽水的組成及數(shù)量化鹽工序物料平衡見表:.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=1.02一般管網(wǎng)如下圖所示，(更多圖例可參考化工工藝設(shè)計手冊)。dPsmhDShfhfhfPdPsdmmQTvs－ζελPa.s－m－管道類別絕對粗糙度ε/mm管道類別絕金屬管金屬管道無縫黃銅管、鋼管、鉛管0.01~0.05非0.1~0.20.1~0.2管0.25~1.25橡皮軟管0.01~木管具有輕度腐蝕的無縫鋼管0.2~0.3陶土排水管0.45~6.0具有顯著腐蝕的無縫鋼管0.5以上很好整平的水泥管0.33舊的鑄鐵管0.85以上石棉水泥管0.03~0.8依據(jù)條件備注(3)確定管子規(guī)格(2)計算直管阻力(3)管件阻力：(管件、閥門等)(4)進出口局部阻力hfζ=1.5網(wǎng)總阻力hfhfhfhf液體的密度和粘度Re＝4×103~108，彎管φR/d30°45°60°75°90°1.50.080.110.140.160.1750.190.202.00.070.100.120.140.150.160.17突然擴大A1/A200.10.20.30.40.50.60.70.80.90.361ζ10.810.250.160.640.491突然縮小A1/A200.10.20.30.40.50.60.70.80.91ζ0.50.470.450.380.340.30.250.200.150.090規(guī)范三通管ζ=0.4ζ=1.5閘閥全開3/4開1/2開1/4170.94.524碟閥a5°10°20°30°40°45°50°60°70°.6118751旋塞θ5°10°20°40°ζ0.240.521.5617.352水表(盤形)7在熱量衡算的基礎(chǔ)上,可以根據(jù)傳熱基本方程式,計算各效蒸發(fā)器的傳熱面積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摩爾數(shù)為:20.1532/2=10.0766Kmol/h(一)、輸入1、在合成爐中發(fā)生如下反應(yīng)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設(shè)在氫氣中水的質(zhì)量為XKg,則: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氯氣進入總量:733.9389Kg/h3、進入合成爐的原料氫氣中各組分的量:取氫氣過量10%(體積),則氫氣中各組分的量如下: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氫氣進氣總量:27.3713Kg/h(二)、輸出合成爐反應(yīng)生成計算:1、H2+Cl2=2HCl+184.6319KJ/mol進爐Cl2:10.0766Kmol/h生成HCl:20.1532Kmol/h消耗H2:10.0766Kmol/h放熱:Q1=18.6046×105KJ/hCOO=2CO2(不計)3、2H2+O2=2H2O+484.4128KJ/mol進爐氧氣:0.2144Kmol/h生成水:0.4288Kmol/h消耗氫氣:0.4288Kmol/h放熱:Q2=1.0386×105KJ/h合成爐的組成見表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輸入：Kg/h原料Cl733.9189N26.9753H其中HCl:734.8029H2h所以實際需要的純水量為:Kg/hQ4=(8.2293-2.2051)KJh(二)、輸出1、32%的高純酸產(chǎn)量為:(55×1000)/24=2291.6667Kg/h2、廢氣量的計算Kg/h=0.0403Kmol/h其中廢氣的摩爾量:+0.3797=1.14846Kmol/h廢氣帶走的水：(1.14846×81)224Kmol/h=2.2051Kg/h:Q4.187×2291.6667×10=0.6189×105Kg/h1、：：：HCl混合氣：H2：其中HCl輸出Kg/h2291.66673.3333：表7：N2：0512313.5576Kg/h熱量衡算輸入，KJ/hH2O2313.5577Kg/h輸出KJ/h0.1446×105溫度升高吸熱:0.6189×105走的熱:23.1817×105放:23.8006×105熱總3.8006高純酸的循環(huán)水需要處理的熱量:Q=Q1+Q2+Q3+Q4-Q5=(18.6046+1.0386+4.0128+0.1446-0.6189)×105=23.1817×105KJ/h高純酸需要的循環(huán)水為:Q/(4.178×5)=(23.1817×105)/(4×5)105Kg/h0.97t/hW理(理論產(chǎn)量)=1.492*0.001*I(電流)*N(電槽數(shù))*h(電耗=(槽電壓*1000)/(1.492*電流效率)HCL44.5KmolC2H2；465.3KmolLgP=9.33923——mmHgT544.5×93.5%=503.7Kmol，水蒸氣的量為；544.5×0.08%=0.44Kmol，雜質(zhì)的量PAPAXAPBPBXBPBXAPPAPBYAPAXA/PYAPA0(PB0—P)——=——————式(1)PA以乙炔冷卻器LgP7.5716————mmHg283+t混合氣體的總壓P=(1.0+0.6)×105=1.6×105pa根據(jù)上面推出的公式(1)式得出：YA6×105)——————————————YB4246(1100%=2.5%YA.6×105)——————————————YB1225.9(1則難揮發(fā)組分水的含量為————×100%=0.73%乙炔的量為：465.3×98.5%=458.3Kmol水蒸汽的量為：465.3×0.73%=3.4Kmol水蒸汽的量為：465.3×2.5%=11.825Kmol=(39+1)①=(137+1)C2H2(Kmol)HCL(Kmol)稱進預(yù)冷器出預(yù)冷器C2H2458.3458.3HCL504.450水蒸汽11.8253.4水蒸0.443.583.58雜質(zhì)40.440.4液相水08.4液相酸HCL00.743、混合脫水的物料衡算————=————28+X+Y100(3.84—Y)60—————————=——(502.28—X)×36.540Y=0.55合相計HCL二、能量衡算查的以下物質(zhì)的比熱容出混合脫水物料組成(Kmol)HCL5030.70.73.99CC2H2=10.5KCal/KMol.KCHCL=7.1KCal/KMol.KCH2O(g)=7.24KCal/KMol.KC雜質(zhì)=7.1KCal/KMol.KCH2O(l)=18KCal/KMol.KQ=NHCL×CHCLΔt+N雜質(zhì)×C雜質(zhì)Δt=503.7×7.1×(50-10)+40.4×7.1×(50-10)=1545.6KCal②、氣相中的水蒸汽從50℃冷卻到10℃放出的冷量Q=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=0.44×7.24×(50-10)=124.7KCal③、氣相中KMolHOg3.11KMolH2O(L)3.11KMolH2O(L)℃℃0.74KMolHCL(g))50℃Q0.74KMolHCL(g)液化熱0.74KMolHCL(g)液化熱50℃5.65KMolH2O(g)變?yōu)?0℃5.65KMolH2O(L)的液化熱為QNHV.11×10.3×103=32007.25KCalQ2=NH2O(L)×CH2O(L)Δt=3.11×18×(50—10)=2237.4KCalKcaLD、Q4的計算：10℃0.74KMolHCL(g)變?yōu)?.74KMolHCL(L)所放出的熱；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)液化熱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水蒸汽放出的冷凝熱總共為：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冷卻器放出的熱量C2H2冷卻器放出的熱量混合脫水石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)生產(chǎn)1噸燒堿需要消耗的一次鹽水流量：11m3／h(一次鹽水濃度為305±5g/l，離子膜電解槽淡鹽水濃度工藝控制指標2為15±5g/l，年工作8000(2)設(shè)計生產(chǎn)燒堿能力為6萬噸,每小時產(chǎn)堿7.5噸，則消耗的一次鹽水為：(1)一次鹽水的含堿濃度：(0.3~0.6)g/l，取0.5g/l計算；進螯合樹脂塔前酸消耗：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)鰲合樹脂再生需要的高純酸量鰲合樹脂再生高純酸管道管的確定:m輸送管道選擇Ø。40,實際流速為:0.324m/s.(4)由于復(fù)極式離子膜電解m/h。定:s=Q/v=(0.0878/3600)/0.5=0.0000488m2管道材質(zhì)為CPVC管,管道直徑為5.57mm輸送管道選Oslas。h15,實際流速為:0.310m/s.(5)離子膜脫氯塔消耗酸量輸送高純酸用于調(diào)節(jié)入槽鹽水酸管的確定:高純酸輸送為自流,流速取0.5m/s,取計算s=Q輸送管道選擇Ø。15,實際流速為:0.401m/s.SOCl0×10-3×55)×126=M×88.5M=5.49Kg/h亞硫酸鈉管道的確定:亞硫酸鈉管道的流速取1.5m/s,取計算s=Q/v=(1.098/3600)/1.5=0.000203m2管道材質(zhì)為無縫鋼管襯PO,解系統(tǒng)自用堿消耗(1)螯合樹脂再生用堿小消耗：輸送管道選擇Ø。15,實際流速為:0.404m/s.(2)脫氯后加堿調(diào)節(jié)淡鹽水VmhVmhOslashms統(tǒng)蒸汽消耗(1)鹽水精制蒸汽消耗(采用板式換熱器)一次鹽水精水溫度為55~60℃，考慮鹽水在輸送過程中的熱損失，板式換熱器鹽水進口溫度為55℃度計算，進螯合樹脂塔的鹽水溫度工藝指標要求控制在W=744.4kg/h〗s=Q/k=367.9×103/3000s=122.6m2(2)陰極電解液板式換熱器5、(1)螯合樹脂塔再生高純水消耗管道材質(zhì)為不銹鋼管,Oslash:1.44m/s.(3)配制亞硫酸鈉用水消耗V=1.098m3/h。用一顆管道輸送,保證螯合樹脂塔再生,過濾器反洗,配制亞硫酸鈉用水相互不mh管道材質(zhì)為不銹鋼管,輸送管道選擇Ø。108,實際流速為:2.12m/s.(4)離子膜電解槽電解用水消耗+=++2mHO=1044.6+17500+3375-13500=8420Kg/hvH2O=8.42m3/h高純水上水的流速取2.5m3/s。流量為8.42m3／h,s=QvH2O=8.42+1.098+0.5+3.75=13.77m3/h6、離子膜單槽產(chǎn)堿量、氯氣產(chǎn)量、氫(1)工藝要求堿濃度控制指標為31%,比重1.284,溫度為90℃,即體積濃度為410g/L,小時產(chǎn)堿量為:V=18.29m3／h.堿液流速為15~2.5m/s.取2.0m/s.計算.堿總管輸送管道的確定s=Q/v=(18.29/3600)/2.0=0.002542道材質(zhì)為不銹鋼管,直徑為56.88mm輸送管道選擇Ø。76,實際流速為:1.32m/s.(2)氯氣+=++11h=5281.7m3/hV混51.54m3/hOslashm/s.NH2氣含水為：nH2O=58.03Kmol量為:VH2=4521.1m3/h氫氣流速為10~20m/s.取15m/s.計算.s=Q/v=(4521.1/3600)/10=0.12558m2,組成組成解吸氯氣解吸氯氣純度為70%,出槽淡鹽水含游離氯3000PPm,脫氯后淡鹽水含游離氯70PPm.溫度為:70℃.解吸的氯氣為:mCl2=55×(3000-70)/1000=161.2Kg/h.1.0133×105×V=3.244×8.315×103×343V混=91.31m3/h混氯氣流速為5~10器的物料、熱量衡算MH20=50.199Kg/h其它氣體比熱：(以空氣計)85℃時，=20525(Kg)NaOH的理論產(chǎn)量=1.492X10000X24X60/1000=21484.8=20525/21484.8X極電流效率產(chǎn)氫氣=2*1000/(2*40)理論鹽耗=2*58.5*1000/(2*40)率)VNaClHONaOHClH0)=887.5Kgg理論鹽耗=2*58.5*1000/(2*40)=1462.5Kg直流電耗=電壓*1000/(1.492*電流效率)=3.18*1000/(1.492*95%)=2243.5Kwh/tAPBPBXBPB—XA)YA(PA0XA)/PYBPB0XB)/P得出以下關(guān)系式——=——————式XA分的液相組分PA組分的飽和蒸汽壓PA分的混合氣分壓YA組分的氣相組分PBP1)1)PPAXB分的液相組分PB發(fā)組分的飽和蒸汽壓PB組分的混合氣分壓YB組分的氣相組分，以機前冷卻LgP712————mmHg根據(jù)上面推出的公式(1)式得出：——————————————YB(1.045×105—5.2×106)為————×100%=6.7%————————————————YB1225.9(=(14+1)②=1則難揮發(fā)組分水的含量為————(89+1)=35.75KMol出機前冷卻器物料氯乙烯及雜質(zhì)509.28KMol氯乙烯及雜水蒸汽35.75KMol水蒸汽5.5KMol液態(tài)30.25KMol根據(jù)上面推出的公式(1)式得出：YA—6.5×105)——————————————YB5×105)=5001則難揮發(fā)組分水的含進機后冷卻器的水蒸汽含量為機前水蒸汽的含量509.28×—=1KMol=量為————(冷卻器的水蒸—12%出機后前冷卻器物料氯乙烯及雜質(zhì)509.28KMol氯乙烯及雜水蒸汽5.5KMol水蒸汽1KMol液態(tài)4.5KMol氯乙烯及雜質(zhì)509.28KMol氯乙烯及雜水蒸汽1KMol水蒸水蒸汽35.75KMol水蒸液態(tài)Q=NC2H3CL×CC2H3CLΔt+N雜質(zhì)×C雜質(zhì)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；熱℃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水蒸汽放出的冷凝熱總共為：Q=Q1+Q2=318145KcaL2、機后冷卻器的能量衡算①、氯乙烯氣體及雜質(zhì)從100℃冷卻到45℃放出的熱量C2H3CL：465.3Kmol雜質(zhì)；43.98Kmol則Q=NC2H3CL×CC2H3CLΔt+N雜質(zhì)×C雜質(zhì)Δt=465.3×12.5×(100-45)+43.98×7.1×(100-45)=332271Kcal進機后冷卻器物料出機后前冷卻器物料氯乙烯及雜質(zhì)509.28KMol氯乙烯及雜質(zhì)509.28KMol水蒸汽5.5KMol水蒸汽1KMol液態(tài)Q=NH2O(g)×CH2O(g)Δt=1×7.24×(100-45)=394KCall4.5KmolH2O(g)KmolH2O(L)100℃4.5KmolH2O(g)液化熱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，機前冷卻器放出的熱量：①+②+③=380914KcaL量500579KcaL38091算一算，填料塔的槽管式液體分布器的小管流量如何計算？物料經(jīng)主管流高×長×寬=350×2400×300副槽規(guī)格：1#高×長×寬=300×4200×2502#高解:05=1.005m/s2.計算小管的流道面積與孔數(shù)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克摩爾濃度＝440．3／36．5＝12．063MTT在一定的體積下，一定質(zhì)量的氣體，溫度每升高(或降低)1℃，它的壓強比原來4、平均自由程：λ＝(5×10-3)/P(cm)tV容積(l)P空泵停止時系統(tǒng)中壓強(mmHg)Q(托.升/秒)V統(tǒng)容積(升)Pg作壓強(托)n數(shù)(格)P得的壓強(托)K.升/秒)KVLn(Υ0/Υm)+Pa△VtL度(mm)n數(shù)(格)Pa(托)時NaCL消耗量=G2X4+鹽水工序損失NaCL+產(chǎn)品堿帶走NaCL+廢泥帶走的NaCL-G1X2-精制生成的NaCL-中和生成的NaCL。鹽水工序損失的NaCL根據(jù)生產(chǎn)查定(說明：G1=回收鹽水量，m3/噸.100%NaOHNaOH=X1g/LNaCL=X2g/LG2=精鹽水量，m3/噸.100%NaOHNaCL=X4g/LG3=原鹽的消耗量)1)化鹽損失NaCL=0.25~0.32[公斤NaCL/噸.100%NaOH](參考值))如食鹽中：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%＝產(chǎn)品堿帶走NaCL計算L100%NaOH]原鹽消耗量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)折成原鹽G3=1602/0.96=1668.75[公斤NaCL/噸.100%NaOH](1)電解過程中電量的損失主要是陽極副反應(yīng)。精制鹽水及陽極室中的堿和氯氣O則，V’=M/ρ=33000/516.26=63.92m3/h(2)計算塔的主要工藝尺寸，包括塔徑和塔的有效高度，對填料塔，有效高度距的乘積。算的基本依據(jù)是物料衡算，氣、液平衡關(guān)系及速率關(guān)系。(1)吸收為低濃度等溫物理吸收，總吸收系數(shù)為常數(shù)；(2)惰性組分B在溶劑中完全不溶解，溶劑在操作條件下完全不揮發(fā)，惰性氣(3)吸收塔中氣、液兩相逆流流動。章中塔底截面一律以下標“l(fā)”表示，塔頂截面一律以下標“2”表示。VYLX2＝VY2＋LX1(2－38)YYl－фA)(2－39)吸收塔的操作線方程式與操作線或Y＝X＋(Y1－X1)(2－40)式2－40稱為逆流X(1)上端點B代表吸收塔底的情況，此處具有最大的氣、液組成，故稱為“濃(2)當進行吸收操作時，在塔內(nèi)任一截面上，溶質(zhì)在氣相中的實際組成總是高系、收劑用量的確定(1)液氣比由圖2－14a可知，在V、Y、Y1及X2已知的情況下，吸收操作線(2)由于V值已經(jīng)確定，故若減少吸收劑用量L，操作線的斜率就要變小，點B吸收操作線(B*T)的斜率稱為最小液氣比，以(L／V)min表示，相應(yīng)的吸收(3)最小液氣比的求法最小液氣比可用圖解法求出。如果平衡曲線符合圖a到水平線Y＝Y(jié)1與此切線的交點B´。，從而讀出點B´。的橫坐標(2－42)(2－42a(2－42b)或(2－42c)由以上：：式(1.1~2.0)(2－43)或L＝(1.1~2