氯堿工藝氯氣處理工藝畢業(yè)設(shè)計

1、河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)工業(yè)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計）論文 75kt/a燒堿裝置氯氣處理工序工藝設(shè)計學(xué) 生： 宋宏志學(xué) 號：20093803719 專 業(yè)：應(yīng)用化工技術(shù)班 級：應(yīng)化097 指導(dǎo)教師：付大永 目錄1 前 言 31.1 概述 31.2 氯氣處理方法 313氯氣處理工藝流程簡介 42 氯氣工藝計算 52.1.氯氣處理工藝流程簡圖 52 .2計算依據(jù) 52.3 工藝計算 63 主要設(shè)備設(shè)計及選型 153.1 第一鈦冷卻器 153.1.1確定方案153.1.2 確定物性參數(shù) 153.2 第二鈦冷卻器 233.4硫酸干燥塔(填料塔) 283.4.1填料的選擇293.4.2塔徑的確定293.4.3壓降計算

2、303.4.4塔高確定313.5 硫酸干燥塔（泡罩塔）.313.5.1塔徑的確定 313.5.2塔高的確定323.6除沫器.323.6.1計算依據(jù)323.6.2計算 32設(shè)備一覽表 33設(shè)計評述34參考文獻35致謝 36附圖 3775kt/a燒堿裝置氯氣處理工序工藝設(shè)計摘 要燒堿裝置氯氣處理中主要有三個步驟，分別是冷卻、干燥和輸送儲存。冷卻這個過程主要用的是工業(yè)用水和冷凍水和鈦冷卻器，干燥過程用的是濃硫酸以及填料塔、泡罩塔。設(shè)計過程主要有物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型的計算關(guān)鍵詞：冷卻，填料塔，泡罩塔，鈦冷卻器.1四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 abstractprocess dsign of 75kt

3、/ a caustic soda plant chlorinationabstractchlorine caustic soda treatment plant there are three main steps, namely, cooling, drying and transport storage. this process is mainly used for cooling industrial water and chilled water and titanium coolers, drying process using a concentrated sulfuric ac

4、id, and packed tower, bubble cap tower. the design process are material balance, energy balance, calculation of equipment selection key words: cooling, packed tower, bubble cap tower, titanium chillers 2四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1.前言1 前 言1.1 概述 氯氣cl2，分子量70.906，常溫下，氯是黃綠色，具有使人窒息氣味的氣體，有毒。氯氣對人的呼吸器官有強烈的刺激性，吸入過多時還會致死。氯氣

5、比空氣重，約為空氣的2.5倍。氯氣能溶于水，但溶解度不大，溫度越高氯氣在水中的溶解搞不贏。氯氣溶于水同時與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，因此氯水具有極強的腐蝕性。氯氣在四氯化碳，氯仿等溶劑中溶解度較大，比在水中的溶解度約大20倍。工業(yè)上利用氯氣在四氯化碳中有較大溶解度這一特點，用四氯化碳吸收氯堿廠產(chǎn)生的所有廢氯，然后再解吸回收氯氣。氯氣的用途極為廣泛，重要用途如：殺菌消毒、漂白及制漿、冶煉金屬、制造無機氯化物、制造有機氯化物及有機物。1.2 氯氣處理方法從電解槽出來的濕氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸汽及鹽霧等雜質(zhì)。這種濕氯氣，對鋼鐵及大多數(shù)金屬有強烈的腐蝕作用，只有某些金屬材料或非金屬材料在一定

6、條件下，才能耐濕氯氣的腐蝕。例如金屬鈦，聚氯乙烯、酚醛樹脂、陶瓷、玻璃、橡膠、聚酯、玻璃鋼等因而使得生產(chǎn)及運輸極不方便。但干燥的氯氣對鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常情況下時較小的，所以濕氯氣的干燥時生產(chǎn)和使用氯氣過程中所必須的。氯氣干燥前通常先使氯氣冷卻，使?jié)衤葰庵械拇蟛糠炙羝焕淠?，然后用干燥劑進一步出去水分。干燥后的氯氣經(jīng)過壓縮，再送至用戶。在不同的溫度與壓力下氣體中的含水量可以用水蒸汽分壓來表示。在同一壓力下，溫度愈高，含水量愈大。其水蒸汽分壓也就愈高。為了使氯氣能用鋼鐵材料制成的設(shè)備及管道進行輸送或處理，要求氯氣的含水量小于0.05%（如果用透平壓縮機輸送氯氣，則要求含水量小于100

7、ppm）。因此必須將氯氣中的水分進一步除去。在工業(yè)上，均采用濃硫酸來干燥氯氣，因為濃硫酸具有：（1）不與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（2）氯氣在硫酸中的溶解度??；（3）濃硫酸有強烈的吸水性；（4）價廉易得；（5）濃硫酸對鋼鐵設(shè)備不腐蝕；（6）濃硫酸可以回收利用等特點，故濃硫酸時一種較為理想的氯氣干燥劑。當(dāng)溫度一定時，硫酸濃度愈高、其水蒸汽分壓愈低；當(dāng)硫酸濃度一定時，溫度降低，則水蒸汽分壓也降低。也就是說硫酸的濃度愈高、溫度愈低，硫酸的干燥能力也就愈大，即氯氣干燥后的水分愈少。但如果硫酸的溫度太低的話，則硫酸與水能形成結(jié)晶水合物而析出。因此原料硫酸與用后的稀硫酸在儲運過程中，尤其在冬季必須注意控制溫度和濃

8、度，以防止管道堵塞。硫酸濃度在84%時，它的結(jié)晶溫度為+8，所以在操作中一般將h2so4溫度控制在不低于10。此外，硫酸與濕氯氣的接觸面積和接觸時間也是影響干燥效果的重要因素。故用硫酸干燥濕氯氣時，應(yīng)掌握以下幾點：（1）硫酸的濃度，（2）硫酸溫度，（3）硫酸與氯3氣的接觸面積和接觸時間。生產(chǎn)中使用的氯氣還需要有一定的壓力以克服輸送系統(tǒng)的阻力，并滿足用戶對氯氣壓力的要求。因此在氯氣干燥后還需用氣體壓縮機對氯氣進行壓縮。綜上所述，氯氣處理系統(tǒng)的主要任務(wù)是：1 氯氣干燥； 2. 將干燥后的氯氣壓縮輸送給用戶；3. 穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電解槽陽極室內(nèi)的壓力，保證電解工序的勞動條件和干燥后的氯氣純度。13氯氣處理

9、工藝流程簡介 根據(jù)氯處理的任務(wù)氯處理的工藝流程包括氯氣的冷卻、干燥脫水、凈化和壓縮、輸送幾個部分。 氯氣的冷卻氯氣的冷卻因方式的不同，可分為直接冷卻、間接冷卻和氯水循環(huán)冷卻三種流程。直接冷卻流程：工藝設(shè)備投資少，操作簡單，冷卻效率高，但是，此流程排出的污水含有氯氣，腐蝕管路，污染環(huán)境，同時使氯損失增大，且耗費大量蒸汽。間接冷卻流程：操作簡單，易于控制，操作費用低，氯水量小，氯損失少，并能節(jié)約脫氯用蒸汽。冷卻后氯氣的含水量可低于0.5。氯水循環(huán)冷卻流程：冷卻效率高，操作費用低于直接冷卻法，高于間接冷卻法，投資比前者告而低于后者。缺點是熱交換器所用冷卻水溫度要求低于15，因此需要消耗冷凍量并需增設(shè)

10、氯水泵、氯水循環(huán)槽使流程復(fù)雜化。 氯氣的干燥氯氣干燥時均以濃硫酸為干燥劑，分為填料塔串聯(lián)硫酸循環(huán)流程和泡沫塔干燥流程。填料塔串聯(lián)硫酸循環(huán)流程：該流程對氯氣負(fù)荷波動的適應(yīng)性好，且干燥氯氣的質(zhì)量穩(wěn)定，硫酸單耗低，系統(tǒng)阻力小,動力消耗省。但設(shè)備大，管道復(fù)雜，投資及操作費用較高。泡沫塔干燥流程：此流程設(shè)備體積小，臺數(shù)少，流程簡單，投資及操作費用低。其缺點時壓力降較大，適應(yīng)氯氣負(fù)荷波動范圍小，塔板易結(jié)垢，同時由于塔酸未能循環(huán)冷卻，塔溫高，因此出塔氯氣含水量高，出塔酸濃度高故酸耗較大。 氯氣的凈化氯氣離開冷卻塔，干燥塔或壓縮機時，往往夾帶有液相及固相雜質(zhì)。管式、絲網(wǎng)式填充過濾器是借助具有多細孔通道的物質(zhì)作

11、為過濾介質(zhì)，能有效地去除水霧或酸霧，凈化率可達9499，而且壓力降較小，可用于高質(zhì)量的氯氣處理。根據(jù)以上各流程的優(yōu)缺點最后確定氯氣處理工藝流程如下：兩段列管間接冷卻，硫酸干燥塔（填料塔），硫酸干燥塔（泡罩塔）串聯(lián)干燥流程。此工藝效果好，氯氣輸送壓力大，設(shè)備少，系統(tǒng)阻力小，操作穩(wěn)定，經(jīng)濟性能優(yōu)越。4四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2.氯氣工藝計算2 氯氣工藝計算2.1.氯氣處理工藝流程簡圖氯氣處理工藝流程見下，據(jù)此進行物料衡算和熱量衡算。 圖2-1 氯氣處理工藝流程圖濕氯氣由電解到氯處理室外管道，溫度由85降至80后進入氯處理系統(tǒng)，有部分水蒸氣冷凝下來，并溶解氯氣。進入第一鈦冷卻器冷卻至46，再經(jīng)過二鈦冷

12、卻器冷卻至18。然后進入一段硫酸干燥塔，用80硫酸干燥脫水，出塔硫酸濃度降到60，出塔氣體最后進入二段硫酸干燥塔，用98硫酸干燥脫水，出塔硫酸濃度降到75%,此時出塔的氣體含水量以完全滿足輸送要求，經(jīng)除沫器進入透平式氯壓機，經(jīng)壓縮后送至用戶。2 .2計算依據(jù)1 生產(chǎn)規(guī)模：75kt/a100%naoh；2年生產(chǎn)時間（按年工作日330天計算）：33024=7920小時；3計算基準(zhǔn)：以生產(chǎn)1t100%naoh為基準(zhǔn)；54來自電解工序濕氯氣的工藝數(shù)據(jù)見下表：6第一篇 氯氣處理表2-1 來自電解工序濕氯氣的溫度、壓力和組成項目氯氣備注項目氯氣備注溫度，85氯氣，kg/t100%naoh88512.50m

13、ol總壓（表），pa-10不凝性氣體（假設(shè)為空氣，下同）kg/t100%naoh150.52kmol水蒸汽，kg/t100%naoh306成分，%（干基）（v/v）96氣體總量，kg/t100%naoh11872.3 工藝計算2.3.1第一鈦冷卻器計算依據(jù)假設(shè)濕氯氣經(jīng)電解到氯處理室，溫度由90降至80，進入氯處理系統(tǒng)。電解氯氣經(jīng)一段洗滌塔冷卻，溫度從80降至40。由資料查知相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)：氯氣在水中溶解度：80: 0.002227 kg/kgh2o 50: 0.00393 kg/kgh2o水蒸汽分壓： 80: 0.4829x98.1kpa 40: 0.0752x98.1kpa水的比熱： 50:

14、 4.1868j/(g) 25: 4.1796 j/(g) 表2-2 相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)物料與項目單 位溫 度 8046氯氣比熱容kj/(kmol)34.9634.59水蒸氣熱焓kj/kg26382569不凝氣比熱kj/(kg)1.0071.028 2.3.2第一鈦冷卻器物料衡算四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2.氯氣工藝計算設(shè)管路中冷凝下來的水量為w1kg，因氯氣在水中的溶解度很小，其溶液可視為理想溶液。由于系統(tǒng)總壓為98.07pa，所以計算時可視為98.1kpa。由道爾頓分壓定律得：p水/p總=n水/n總 解得w1=87.07kg故溶解的氯氣量：0.00222787.07=0.194kg氯水總重量：87

15、.07+0.194=87.264kg由上述計算得知，進入第一鈦冷卻器的氣體組分為：氯氣 8850.194=884.806kg水蒸氣 30687.07=218.93kg不凝氣體 15kg氯氣在一段鈦冷卻器中溫度從80降至40設(shè)在第一鈦冷卻器中冷凝的水量為w2kg，其阻力降為359.81pa（35mmh2o），則出口氯氣的總壓為-409.81pap總=101.227359.8110-3=100.933 kpa根據(jù)道爾頓定律有：解得：w2=198.23kg溶解氯氣的量為：198.230.00393=0.78kg氯水總重量為：198.23+0.78=199.01kg因此出第一鈦冷卻器的氣體組分為：氯氣

16、 884.8060.78=884.026kg水蒸氣 218.93198.23=20.7kg不凝氣體 15kg物料衡算表7a. 以生產(chǎn)1t100%naoh為基準(zhǔn)表2-3 第一鈦冷卻器物料衡算表名稱 一鈦冷卻器kg/t 100naoh出第二鈦冷卻器kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣氯水總計884.806218.93151118.736884.02620.715199.011118.736 b.總物料衡算表2-4 第一鈦冷卻器總物料衡算表名稱進第一鈦冷卻器kg/t 100naoh出第二鈦冷卻器kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣體氯水總計66360450164197501125000839

17、05200663019501552500112500014925750839052002.3.3第一鈦冷卻器熱量衡算氣體帶入熱量a.氯氣帶入熱量：q1=884.806/7134.9680=34853.9kjb.水蒸氣帶入熱量：q2=218.932638=577537kjc.不凝氣體帶入熱量：q3151.007801208.4kjd.氯氣溶解熱：q40.78/7122090242.679kjq=34853.9+577537+1208.4+242.679=613842kj氣體帶出熱量a.氯氣帶熱量：q1884.026/714634.5917227.3kjb.水蒸氣帶熱量：q220.72569531

18、78.3kjc.不凝氣體帶出熱量：q3151.02840616.8kjd.氯水帶出熱量：q4199.014.185041593.1kj q17227.353178.3616.8+41593.1112615kj冷卻水用量冷卻水采用工業(yè)上水，設(shè)進口溫度t120，出口溫度t230。定性溫度: 8t =（t2t1）/2=（2030）/2=25q =wccpc(t2t1) (21)其中，q傳熱速率，w wc流體質(zhì)量流量，kg/s cpc流體比熱容，kj/(kg) t溫度，。則第一鈦冷卻器用水量為：wc1=q/ cpc(t2t1)=11991 kg/t100naoh 冷卻水帶入熱量：119914.1820

19、1253067kj冷卻水帶出熱量：119914j第一鈦冷卻器熱量衡算表 表2-5 第一鈦冷卻器熱量衡算表輸入輸出物料名稱數(shù)量 kg熱量 kj物料名稱數(shù)量 熱量 kj氯氣水蒸氣不凝氣體溶解熱冷卻水總計884.806218.93151199113109.73634853.95775371208.4242.67912530671866909氯氣水蒸氣不凝氣體氯水冷卻水總計884.02620.715199.011199113109.73617227.353178.3616.841593.1175429418669092.3.4第二鈦冷卻器計算依據(jù)電解氯氣經(jīng)二段洗滌塔冷卻，溫度

20、從40降至12。氯水溫度為20。出口氯氣總壓力為-1009.81pa（100 mmh2o）。由資料查得相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下：氯氣在水中溶解度：20: 0.00729 kg/kgh2o氯氣比熱容：12: 34.59 kj/(kmol)水蒸氣分壓：12: 0.0143x98.1kpa水蒸氣熱焓：12: 2519kj/kg不凝氣體比熱：12: 1.003kj/(kg)2.3.5第二鈦冷卻器物料衡算9設(shè)在第二鈦冷卻器總冷凝水量為w3kg，其阻力降為609.81pa（60 mmh2o），p總=100.933609.8110-3=100.344 kpa則由道爾頓定律有： 解得w3=17.14kg溶解氯氣量：

21、17.140.00729=0.125kg氯水總量：17.14+0.125=17.265kg因此出第二鈦冷卻器的氣體組分為：氯氣 884.0260.125=883.901kg水蒸氣 20.717.14=3.65kg不凝氣 15kg物料衡算表a.以生產(chǎn)1t100%naoh為基準(zhǔn)表2-6 第二鈦冷卻器物料衡算表名稱進第二鈦冷卻器kg/t100%naoh出第二鈦冷卻器kg/t100%naoh氯氣水蒸汽不凝氣氯水總計884.02620.715919.726883.9013.651517.265919.726b.總物料衡算表2-7 第二鈦冷卻器總物料衡算表名稱進第二鈦冷卻器kg/t 100naoh出第二鈦

22、冷卻器kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣體氯水總計6630195015525001125000689794506629257526700011250001294875689794502.3.6第二鈦冷卻器熱量衡算 氣體帶入熱量10若不考慮管道散熱，則物料帶入熱量等于物料出一段鈦冷卻器的熱量，即a.氯氣帶入熱量：q5=17227.3kjb.水蒸氣帶入熱量：q6=53178.3kjc.不凝氣體帶入熱量：q7616.8kjd.氯氣溶解熱：q8220900.125/7138.89kjq=17227.3+53178.3+616.8+38.8971061kj氣體帶出熱量a.氯氣帶出熱量：q5883.

23、901/7134.45125146.5kjb.水蒸氣帶出熱量：q63.6525198967.6kjc.不凝氣體帶出熱量：q7151.00312180.54kjd.氯水帶出熱量：q817.2654.18201443.4kjq5146.5+8967.6+180.54+1443.415738kj冷凍水用量冷凍水進口溫度為5，出口溫度為8，則二段冷卻器冷凍水用量為：wc2= q/ cpc(t2t1)=4412冷凍水帶入熱量：44124.18592205.36kj冷凍水帶出熱量：44124.188147528.6kj第二鈦冷卻器熱量衡算表表2-8 第二鈦冷卻器熱量衡算表輸入輸出物料名稱數(shù)量 kg熱量 k

24、j物料名稱數(shù)量 熱量 kj氯氣水蒸氣不凝氣體溶解熱冷凍水總計884.02620.71544125331.72617227.353178.3616.838.89192205.36163267氯氣水蒸氣不凝氣體氯水冷凍水總計883.9013.651517.26544125331.7265146.58967.6180.541443.4147528.61632672.3.7硫酸干燥塔（填料塔）計算依據(jù)入塔硫酸濃度80，溫度為15，出塔硫酸濃度60，溫度為30。干燥后的氯氣含水量為100ppm。112.3.8硫酸干燥塔（填料塔）物料衡算計算中忽略氯氣在硫酸中的溶解損失，設(shè)每千克80的硫酸吸收的水分為w3

25、kg，則w380/6010.3333設(shè)干燥所需80硫酸量為w4,則0.0001 解得w410.68假定各種因素造成硫酸的損耗為15，則需硫酸量為：10.681.1512.28填料塔流出的稀酸量為：10.681.333310.680.1515.842干燥后氯氣中含水量：3.650.333310.680.09出填料塔氣體組分為：氯氣 883.901 水蒸氣 0.09 不凝氣體 15物料衡算表 a.以生產(chǎn)1t100%naoh為基準(zhǔn)表2-9 硫酸干燥塔（填料塔）物料衡算表名稱進填料塔kg/t 100naoh出填料塔kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣體硫酸總計883.9013.651512.289

26、14.831883.9010091515.842914.831 b.總物料衡算表2-10 硫酸干燥塔（填料塔）總物料衡算表名稱進填料塔kg/t 100naoh出填料塔kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣體硫酸總計6629257527375011250009210006861255066292575675011250001188150686125502.3.9硫酸干燥塔（泡罩塔）計算依據(jù)12進塔硫酸濃度為98，溫度為13；出塔硫酸濃度為75%，溫度為28。干燥后氯氣含水量1.0105。2.3.10硫酸干燥塔（泡罩塔）物料衡算設(shè)每千克98硫酸吸收的水分為w5,則w50.98/0.7510.30

27、67設(shè)干燥所需98流酸為w6，1.0105 解得w6=0.26假設(shè)各種因素造成的硫酸損耗為15，則需硫酸量為：0.251.150.299泡罩塔流出稀酸的量為：0.261.30670.260.150.379干燥后氯氣含水量為：0.090.30670.260.0103出泡罩塔氣體組分為： 氯氣 883.901 水蒸氣 0.0103 不凝氣體 15 物料衡算表以生產(chǎn)1t100%naoh為基準(zhǔn)13表2-11 硫酸干燥塔（泡罩塔）物料衡算表名稱進泡罩塔kg/t 100naoh出泡罩塔kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣硫酸總計883.90100915029989929883.901001031503

28、7989929 b.總物料衡算表2-12 硫酸干燥塔（泡罩塔）總物料衡算表名稱進泡罩塔kg/t 100naoh出泡罩塔kg/t 100naoh氯氣水蒸氣不凝氣體硫酸總計66292575675011250002242567446750662925757721125000284256744675014四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3.主要設(shè)備設(shè)計及選型153 主要設(shè)備設(shè)計及選型3.1 第一鈦冷卻器3.1.1確定方案從電解槽出來的氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸氣及鹽霧等雜質(zhì)。這種濕氯氣對鋼鐵及大多數(shù)金屬有強烈的腐蝕作用，只有某些金屬材料或非金屬材料在一定條件下，才能耐濕氯氣的腐蝕。所以決定選用鈦材料的列

29、管作換熱管，冷卻水走殼程，濕氯氣走管程，并且采用逆流流向。氯氣進口溫度80，出口溫度40；冷卻水進口溫度20，出口溫度30。3.1.2 確定物性參數(shù)流體平均溫度tm和tmtm1（tito）/2（8040）/260tm1（tito）/2（2030）/225平均溫度下的物性數(shù)據(jù) 表3-1 物性數(shù)據(jù)物料項目單位數(shù)據(jù)物料項目單位數(shù)據(jù)水密度kg/m3998.5氯氣密度kg/m357.88粘度pas0.0008107粘度pas0.00001512導(dǎo)熱系數(shù)w/(m)0.6166導(dǎo)熱系數(shù)w/(m)0.009525比熱容kj/(kg)4.174比熱容kj/(kg)0.498水蒸氣密度kg/m30.1463不凝氣

30、體密度kg/m31.057粘度pas0.0000111粘度pas2.01導(dǎo)熱系數(shù)w/(m)0.02204導(dǎo)熱系數(shù)w/(m)2.903比熱容kj/(kg)1.921比熱容kj/(kg)1.005平0.0000151279.09+0.000011119.57+2.011.34四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3.主要設(shè)備設(shè)計及選型0.0000144pas平57.8879.09+0.146319.57+1.0571.3445.82/m3平0.00952579.09+0.0220419.57+2.9031.340.0508w/(m)cp平0.49879.09+1.92119.57+1.0051.34=0.7833

31、kj/(kg)3.1.3設(shè)計計算計算依據(jù)：由氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊中查知，第一鈦冷卻器的總傳熱系數(shù)范圍在350550 kcal/(m2h)，即407.05639.65 w/(m2)熱負(fù)荷qq =(613842-112615)75000/7920/3600=1318.46kw假設(shè)k=500 w/(m2)則估算的傳熱面積為a=q/ktm (3-1)其中，q換熱器熱負(fù)荷，w k總傳熱系數(shù)，w/(m2) tm對數(shù)平均溫差，.tm=32.74則由式（3-1）有a =1318.46103/(50032.74)=80.54考慮10的面積裕度，則所需傳熱面積為：a0 =1.1a=1.180.5488.59選用1

32、92，4.5m長的ti0.3mo0.8ni鈦鋼管，則所需管數(shù)n= (3-2)其中， a0傳熱面積， d換熱管外徑，m16 l換熱管長度，m 。n =330根參考碳鋼19排管圖, 確定排管總數(shù)為360根，dg 600mm，管程，管子采用三角形排管, 管間距 25 折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25，則切去圓缺高度為h0.25600150，折流板間距取b=0.8dg0.8600=480，折流板厚度16折流板數(shù)nb=1 (3-3)=19塊拉桿 參考鈦制化工設(shè)備設(shè)計知，拉桿數(shù)量為6，拉桿直徑為10接管a.殼程流體進出口接管取接管內(nèi)流體流速為u12m/s，則接管內(nèi)徑為：d1= (

33、3-4)其中，v流體的體積流量，m3/s u流體在接管中的流速，m/s。 d10.14185mb.管程流體進出口接管取接管內(nèi)流體流速為u220 m/s則接管內(nèi)徑為：d2 =0.064m圓整后，取殼程流體進出口接管規(guī)格為：2738，管程流體進出口接管規(guī)格為1336。173.1.4第一鈦冷卻器的核算（1）殼程流體傳熱膜系數(shù)o 用克恩法計算 o0.36（）re0.55pr1/3（）0.14 (3-5) 其中，導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m2)，de公稱直徑，m，re雷諾準(zhǔn)數(shù)，無因次，pr普蘭特準(zhǔn)數(shù)，無因次。a.當(dāng)量直徑：de (3-6)0.01729m 其中，t管間距，m， do換熱管外徑，m b.殼程流通截面

34、積 so bd(1-) (3-7)0.480.6（10.019/0.025）0.06912 其中，b折流板間距，m， d殼體公稱直徑，m， c.殼程流體流速 uovs/so (3-8)0.46m/s 其中，vs流體在殼體的體積流量，m3/h。d.雷諾數(shù)reo (3-9)189732.5 其中，uo流體在殼程的流速，m/s， 流體密度，kg/m3， 流體粘度，pas。e.普蘭特數(shù) pr (3-10)5.45其中，cp流體比熱，kj/(kg)。粘度校正（）1.05，則由式（3-5）得：o0.360.6166/0.017299732.50.555.451/31.050.143560 w/(m2)（2

35、）管內(nèi)傳熱膜系數(shù)ii0.023re0.8pr0.3 (3-11)a.管程流體流通截面積 si0.7850.0152360/60.0121b.管程流體流速 ui=vs/si=5.33m/sd.雷諾數(shù) rei254230e.普蘭特數(shù)19 pr0.2222則由式（3-11），得： i0.0230.05077/0.0152542300.80.22220.31046 w/(m2)（3）污垢熱阻和管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻：rso1.7197104 m2/w管內(nèi)側(cè)污垢熱阻：rsi0.0002 m2/wti0.3mo0.8ni在該條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.046cal/（scm2），即w0.0464.1810219

36、.26 w/(m2)（4）總傳熱系數(shù)+ rso+ rsi+ (3-12)+0.00017197+0.0002+0.002034k1=492 w/(m2)（5）校核有效平均溫差r1=4 p1=0.167t (3-13)20 = =0.93tm1ttm1 (3-14)=0.9332.74=30.45 其中，tm按逆流計算的對數(shù)平均溫度差， t溫度差校正系數(shù)，無因次。t= tm1tm1602535500，f=5.0re-0.228 nc橫過管束中心線的管子數(shù) nb折流擋板數(shù)管子為三角形排列，f=0.5，nb=9，nc=1.1=1.1=21，so=0.06912,uo=0.46m/s，re=97325

37、00，所以 =0.62 由式（3-17），得：22 =6877 pa (3-18) =9（3.5） =1806 pa po=（6877 +1806）1.15=9986 pa殼程和管程的壓力降幾乎都能滿足要求。3.2 第二鈦冷卻器 從第一鈦出來的氯氣需要進一步冷卻，進入第二鈦冷卻器。從車間布置、設(shè)備維修等多方面的考慮，第二鈦冷卻器與第一鈦冷卻器選取同種型號，進行核算即可。3.2.1第二鈦冷卻器核算（1）熱負(fù)荷q q2=(71061-15738)75000/（79203600）=145.5 kw（2）流體平均溫度及對數(shù)平均溫度差 tm2=（40+12）/2=26 tm2= （4+8）/2 =6（3

38、）平均溫度下的物性數(shù)據(jù)見下表23 表3-2 物性數(shù)據(jù)表物料項目單位數(shù)據(jù)物料項目單位數(shù)據(jù)冷凍水密度kg/m3999.9濕氯氣密度kg/m328.922粘度pas0.0014728粘度pas0.0000138導(dǎo)熱系數(shù)w/(m)0.56522導(dǎo)熱系數(shù)w/(m)0.007406比熱容kj/(kg)4.1999比熱容kj/(kg)0.486（4）殼程結(jié)熱系數(shù)de=0.01729m，so=0.06912，uovs/so0.17m/sreo1996pr10.94粘度校正（）0.141，則由式（3-5）得：o0.360.56522/0.0172919960.5510.941/31=1841 w/(m2)（5）管程結(jié)熱系數(shù)isi 0.7850.0152360/60.01124 ui=vs/si6.9m/s rei216915 pr0.91則由式（3-11）得：i0.0230.007406/0.0152169150.80.910.3205 w/(m2)（6）污垢熱阻和管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻：rso1.7197104 m2/w管內(nèi)側(cè)污垢熱阻：rsi0.0002 m2/wti0.3mo0.8ni在該條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.046cal/（scm2），即w0.0464.186810219.26 w/(m2)（7）總