5万吨烧碱工艺流程初步设计.doc

宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计 年产 5 万吨烧碱的氢处理工序初步设计 系 部 生物与化工工程系 专 业 名 称 化学工程与工艺 班 级 化 工 1071 班 姓 名 徐 雪 梅 学 号 200711797 指 导 教 师 何 爱 江 2009 年 9 月 23 日 宜宾职业技术学院 毕业设计选题报告毕业设计选题报告 姓名 徐雪 梅 性别女 学号 20071179 7 系部生化系专业 应用化工技术 设计题目年产 5 万吨烧碱的氢处理工序初步设计 课题来源 教学 课题类别 设计 选做本课题的原因及条件分析： 1 化工厂烧碱生产中产生的氢气是一种理想的化工原料与燃料，能够为生产创造更大的利润和 节约能源。氢气经处理后，可以用来焊接或切割金属，可供发射火箭和宇宙飞船使用可用来 冶炼金属等。 2 生产烧碱中产生的氢气含有很高的热量并带有其他杂质，如果不进行处理有可能会发生爆炸， 和污染环境等现象。这会给烧碱生产带来很高的危险性，还不利于资源的节约和利用，造成 高能耗生产和经济效益的损失。使生产烧碱成本大大增加。 3 产生的氢气中含有的杂质成分简单易于处理，降温和处理费用低。 4 在学习过程中通过对有关烧碱生产氢处理的知识理论的学习与掌握和理论的实践，对此课程 有一定了解。因此具有做本课题的基本条件。 内容和要求 内容；1 对烧碱生产的简单介绍和画出烧碱生产的简单方框流程图，介绍生产中氢气 是怎样产生的。 2 对氢气的物理性质、化学性质、用途以及对氢气处理的目的的介绍与阐述。 3 氢气处理的工艺流程及工艺流程图，氢气的工艺指标。 4 工艺计算，其中包括；物料衡算，热量衡算。主要设备计算及选型 5 参考的资料与文献 要求；1 对设计内容充分了解，设计思路清晰。 2 设计符合生产要求，并有自己的见解。 3 设计合理，内容充分掌握设计知识 指导 教师 意见（签章） 年 月 日 系部毕业论文（设计）领导小组意见： （签章） 年 月 日 宜宾职业技术学院 毕业设计成绩评定表毕业设计成绩评定表（一）（一） 学生学号 200711797 学生姓名 徐雪梅 题目年产 5 万吨烧碱的氢处理工序初步设计 指导教师 评语 指导教师 评定成绩 总分总分30% 指导教师签字 年 月 日 评阅 教师 评语 评阅教师评定 成绩 总分总分30% 评阅教师签字 年 月 日 宜宾职业技术学院 毕业设计成绩评定表毕业设计成绩评定表（二）（二） 学生学号200711797学生姓名徐雪梅 题 目年产 5 万吨烧碱的氢处理工序初步设计 姓名 答辩小组 成员 职称 评价内容具 体 要 求分值评分 报告内容 思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学， 分析归纳合理；结论严谨；论文（设计）结果有应用价值。 40 答 辩 回答问题有理论根据，基本概念清楚。主要问题回答准确、有深 度。 30 创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 10 综合素质 能合理运用挂图、幻灯、投影或计算机多媒体等辅助手段，用普 通话答辩。 10 报告时间符合要求。 10 总分40% 总分 答辩小组评语： 答辩小组组长签字： 年 月 日 指导教师评定成绩 评阅教师评定成绩 答辩成绩 毕业论文（设计）综合成绩百分制五级制 毕业论文（设计） 答辩委员会 审定意见 主任签字 年 月 日 学院意见年 月 日 宜宾职业技术学院 毕业设计答辩记录表毕业设计答辩记录表 学生姓名200711797学生学号徐雪梅 题 目年产 5 万吨烧碱的氢处理工序初步设计 答辩小组成员 姓 名职称工作单位备注 答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况： 答辩小组代表签字： 年 月 日 目录目录 1 概述1 1.1 烧碱生产的氢气处理方法简介.1 1.2 氢气的性质及其用途.1 1.2.1 物理性质1 1.2.2 化学性质1 1.2.3 氢气的用途1 1.3 氢气处理的目的.2 1.4 氢气处理的工艺流程.2 1.5 氢气处理工艺流程简图.2 1.6 氢气处理中的工艺指标.3 2 工艺计算3 2.1 一段洗涤塔的物料衡算13 2.1.1 一段洗涤塔的物料衡算基准3 2.1.2 一段洗涤塔的出槽氢气（80）中的水汽含量3 2.1.3 一段洗涤塔的物料衡算计算4 2.2 一段洗涤塔热量衡算.5 2.2.1 入塔气体带入热量6 2.2.2 冷却水带出热量6 2.2.3 出塔气体带出热量6 2.2.4 一段洗涤塔的热量守恒的计算6 2.2.5 一段洗涤塔热量衡算表7 2.3 二段洗涤塔的物料衡算.7 2.3.1 物料衡算的计算依据7 2.3.2 物料衡算的计算7 2.4 二段洗涤塔的热量衡算.8 2.4.1 二段进塔气体热量的计算8 2.4.2 冷却水带出热量的计算9 2.4.3 二段出塔气体热量的计算9 2.4.4 二段洗涤塔的热量守恒的计算9 2.4.5 二段洗涤塔热量衡算表9 2.5 其他气体中氢气含量的计算.10 2.6 干气体中氢气的百分数.10 3 主要设备的工艺计算10 3.1 一段洗涤塔的相关计算.10 3.1.1 一段洗涤塔气体流量的计算10 3.1.2 一段洗涤塔冷却水喷淋量及管径的计算11 3.1.3 一段洗涤塔塔径的计算12 3.1.4 一段洗涤塔塔高度的确定14 3.1.5 喷嘴输送的确定14 3.1.6 一段洗涤塔管径的计算15 3.2 二段洗涤塔的相关计算.15 3.2.1 二段洗涤塔进塔气体和出塔气体流量的计算15 3.2.2 二段洗涤塔冷却水喷淋量及管径的计算15 3.2.3 二段洗涤塔塔径的计算16 3.2.4 二段洗涤塔高度的确定18 3.2.5 二段洗涤塔喷嘴数的确定18 3.2.6 二段洗涤塔气体进口管径和出口管径的计算19 3.3 氢气缓冲罐的计算.19 3.4 主要设备一览表.20 致谢.21 参考文献.22 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 1 1 1 概述概述 1.11.1 烧碱生产的氢气处理方法简介烧碱生产的氢气处理方法简介 目前烧碱生产方式主要采取：水银电解法 、隔膜电解法、苛化法、离子膜法三种 方法制烧碱。我国主要采取隔膜电解法和离子膜电解法。在这次年产五万吨烧碱氢处 理工序初步设计中我采取的是隔膜法制烧碱的氢气处理方法。 隔膜法电解总反应方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 1.21.2 氢气的性质及其用途氢气的性质及其用途 1.2.1 物理性质 760mmHg 时为 0.08987g/l，沸点为-252.7；结晶温度是-259.1；与空气之比重 是 0.0695 或；在水中溶解度很小，标准状态下溶于水中之氢气体积为 0.0215。而 14 1 在镍、钯和铂内的溶解度很大，一体积能解几百体积氢。氢气的爆炸上限和下限分别 为 74.2%和 4.1%(体积分数) 氢气除用于合成氯化氢制取盐酸和聚氯乙烯外，另一大用途时植物油加氢生产硬 化油。此外还用于炼钨、生产多晶硅以及有机化合物的加氢等。 1.2.2 化学性质 （1）氢气具有可燃性，当它不纯净时燃烧反应发生爆炸；但是其纯度很高时能在空 气里安静的燃烧。 （2）氢气具有还原性，它能与某些金属氧化物反应使金属还原。 （3）氢气具有稳定性，氢气在常温下的化学性质是稳定的。 1.2.3 氢气的用途 （1）氢气可以用于焊接或切割金属，熔化熔点很高的石英和加工石英制品。因为它在 纯氧中燃烧的火焰（氢氧焰）可达 3000，可以使许多金属熔化。 （2）氢气可以产生氢氧焰、制氢氧电池，可以填充气球、冶炼金属钨和钼。氢用于合 成甲醇，合成人工石油等。 （3）氢还是一种理想的燃料氢气的燃烧产物是水且污染少。液态的氢是一种高能燃料， 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 2 可供发射火箭、宇宙飞船、导弹等使用。氢气做为燃料具有很好的发展前途。同时氢 气也是重要的化工原料。 综上所述：由以上叙述可以看出烧碱生产中所产生的氢气具有很高的回收价值， 并且氢气处理工序较为简单，投资费用不高，高纯度的氢气可以供多种行业使用。因 此须对制烧碱中的氢气进行处理。 1.31.3 氢气处理的目的氢气处理的目的 在电解过程中，H2是以鼓泡的形式出来的，所以其带有较高的温度和部分杂质。 （1）其带有大量的水蒸气，温度越高，在蒸汽中的饱和水蒸气量越大，会影响氢气的 纯度。 表表 1-11-1 饱和水蒸气表（按温度排列）饱和水蒸气表（按温度排列） 温度 90807060504030 饱和水气焓 （kal/kgf） 635.3631.1626.8622.5618.0613.5608.9 （2）氢气中还带有 NaOH 、NaCl。因为氢气是从电解液中出来的，不可避免的就带 有 NaOH、NaCl 等盐类杂质这些杂质必须除去。 （3）从电解槽中以鼓泡的形式出来的氢气温度太高（一般在 8090） ，必须进行降 温，否则会影响后续的加工工艺要求。 所以氢气主要通过冷却水洗涤的处理方式达到降低氢气温度除去水分，洗去 NaOH、NaCl 等水溶性杂质的目的以提高氢气的纯度和利用价值。 1.41.4 氢气处理的工艺流程氢气处理的工艺流程 电解出来的饱和湿氢气中含有大量的水和其他气体，一般采用间接法和直接法除 去以达到工艺要求。由于在本次设计中不充分考虑热综合利用，所以采用直接法进行 氢气的处理，可以简化工艺流程，节约投资费用。它是由电解槽中出来的氢气经氢气 缓冲罐后进入一段洗涤塔洗去一部分的杂质及使氢气冷却至 50后在经二段洗涤塔 除杂质及冷却至 30，之后再经过丝网除雾器除去盐和碱的雾沫后，用罗茨鼓风机 抽送至分配台进行下一阶段的分配。 1.51.5 氢气处理工艺流程简图氢气处理工艺流程简图 氢气处理工艺流程图见下，据此进行物料衡算和热量衡算： 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 3 湿氢气 缓 冲 罐 一 段 洗 涤 塔 二 段 洗 涤 塔 除 雾 器 去用户 1.61.6 氢气处理中的工艺指标氢气处理中的工艺指标 （1）氢气纯度指标：98 （2）冷却水温度；25 2 2 工艺计算工艺计算 2.12.1 一段洗涤塔的物料衡算一段洗涤塔的物料衡算1 1 2.1.1 一段洗涤塔的物料衡算基准 （1）以生产 5 万吨 100NaOH 为基准 有化学方程式：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 240 2 5 107 m 计算可得： m=0.125107（Kg） 402 1052 7 m生产 5 万吨烧碱的 H2的质量 （2）经处理后的氢气纯度为 98。 （3）出电解槽后的氢气温度按 80计算。 （4）查相关数据得： 进入冷却塔的氢气温度为 80是饱和水蒸气分压为 0.483Kgf/cm2，为 50时饱 和水蒸气分压为 0.1258 Kgf/cm2，为 30时饱和水蒸气分为 0.0433 Kgf/cm2 （5）由于氢气在水中的溶解度很小，故氢气在水的溶解度忽略不计。 （6）饱和水蒸气含量及水量计算：按道尔顿分压定律计。 2.1.2 一段洗涤塔的出槽氢气（80）中的水汽含量 设出槽氢气（80）中的水汽含量为 X； 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 4 据道尔顿分压定律1：得 B A B A A P P n n y KgX X XX XX X X 7 7 7 1007 . 1 7 . 3080350288 . 0 7 . 3080350268 . 0 0556 . 0 483 . 0 98 . 0 2 10125 . 0 483 . 0 1818 1 483 . 0 98 . 0 2 10125 . 0 18 18 则出槽气体组成： 氢气：0.625106Kmol 0.125107Kg 水汽：0.594106Kmol 1.07107Kg 其他气体：12755Kmol 369895Kg 2.1.3 一段洗涤塔的物料衡算计算 （1）据公式：n=得 M m =0.625106(Kmol ) 2 1250000 2 H n 其他气体组成：（kmol）12755 98 . 0 02 . 0 2 1250000 （2）根据道尔顿分压定律计算水量：设管路中（由 80降至 50）的冷凝水量为 W 这时气体中水的分子为：（1.07107-W）/18 气体的分子总数为： 18 1007 . 1 98 . 0 2 1025 . 1 76 W 据道尔顿分压定律7： B A B A A P P n n y 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 5 KgW W W W W 6 7 7 7 1086 . 8 7842 . 0 6946808 7842 . 0 14441328390940 7842 . 0 1258 . 0 637755 18 1007 . 1 1258 . 0 1 1258 . 0 98 . 0 2 10125 . 0 18 1007 . 1 则出他气体组成： 氢气：0.625106（kmol） （1.25106 Kg） 水气：0.102106（kmol） （1.07107-8.86106=1.84 106 Kg） 其他气体：12755（kmol） （1275529=369895 Kg） 表表 2-1 第一段洗涤塔总物料衡算表第一段洗涤塔总物料衡算表 名称进一段洗涤冷却塔（kg）出一段洗涤冷却塔（kg） 氢气1.251061.25106 水汽1.071071.84106 其他气体369895369895 氢气冷凝水量8.86106 年产 5 万吨 100%烧碱氢气处理中 氢气：0.625106（kmol） 一段进塔氢气中含水汽含量：0.594106（kmol） 一段出塔氢气中含水总量：0.102106（koml） 其它气体：12755（kmol） 2.22.2 一段洗涤塔热量衡算一段洗涤塔热量衡算 查相关数据得：相关热力数据表【1】 【8】 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 6 2-2 相关热力数据相关热力数据 温度（） 物料与项目单位 805030 氢气比热容4.187KJ/（KgK）3.4393.4213.409 水蒸气比焓KJ/Kg2642.42587.62549.5 其他气体比焓（空气）4.187KJ/（KgK）0.2440.2430.242 水的饱和蒸汽压(绝压)Kgf/cm20.4830.12580.0433 2.2.1 入塔气体带入热量 Q1=(80+273)1.251063.4394.187=6.354109 KJ Q2=1.071072642.4=2.8271010 KJ Q3=(80+273)3698950.2444.187=1.334108 KJ 2.2.2 冷却水带出热量 设冷却水量为 W2 kg,温度 25，冷却水出塔温度为 35；此时出塔冷却水比热熔 约为 14.187 KJ/（KgK） 。 则出塔水量： W2+W1=W2+8.86106 冷却水带入热量：Q4=W2(273+25) 14.187 冷却水带出热量：Q5=(W2+8.86106)(273+35)14.187 2.2.3 出塔气体带出热量 Q6=(273+35)1.251063.4214.187=5.783109 KJ Q7=1.841062587.6=4.761109KJ Q8= (273+50)3698950.2434.187=1.216108 KJ 2.2.4 一段洗涤塔的热量守恒的计算 则Q进=Q出 Q1+Q2+Q3+Q4 = Q5+Q6+Q7+Q8 6.354109+2.8271010+1.334108+W2(273+25)14.187 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 7 =(W2+8.86106)(273+35)14.187+5.783109+4.761109+1.216108 2 1010 87.4110210 . 2 10476 . 3 W W2=3.024108 kg 即：进入系统水量为：3.024108 kg , 出系统冷却水量为：3.024108+8.86106=3.113108 kg 冷却水带入热量：3.024108(273+25) 14.187= 3.7731011KJ 冷却水带出热量(3.024108+8.86106) (273+35)14.187=4.0151011KJ 2.2.5 一段洗涤塔热量衡算表 表表 2-3 一段洗涤塔总热量衡算表一段洗涤塔总热量衡算表 输入输出 物料名称数量(Kg)热量(KJ)物料名称数量(kg)热量(KJ) 氢气1.251076.354109氢气1.251075.783109 水汽1.071072.8271010水汽1.841064.761 109 其他气体3698951.334108其他气体3698951.216108 冷却水3.0241083.7731011冷却水3.1131084.0151011 2.32.3 二段洗涤塔的物料衡算二段洗涤塔的物料衡算 2.3.1 物料衡算的计算依据 （1） 电解氢气经二段洗涤冷却温度从 50降至 30。 （30时的饱和水蒸汽压为 0.0433Kg/cm2） （2）干氢气纯度 98% 2.3.2 物料衡算的计算 设二段洗涤塔使氢气温度由 50降至 30的冷凝水量为 WO 则有道尔顿分压定律1：得 B A B A A P P n n y 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 8 KgWo Wo Wo Wo Wo 6 6 7 6 1032 . 1 12632629567 . 0 49706617603289567 . 0 186377550433 . 0 9567 . 0 1084 . 1 0433 . 0 1 0433 . 0 98 . 0 2 10125 . 0 18 1084 . 1 则其他气体组成： 氢气：625000（kmol） （1.25106 Kg） 水汽：28889 （kmol） （1.84106-1.32106=0.52106Kg） 其他气体：12755（kmol） （1275529=369895Kg） 表表 2-4 二段洗涤塔总物料衡算表二段洗涤塔总物料衡算表 名称进二段洗涤冷却塔（kg）出二段洗涤冷却塔（kg） 氢气1.251061.25106 水汽1.841060.52106 其他气体369895369895 氢气冷凝水量8.861061.32106 年产 5 万吨 100%烧碱氢气处理中 氢气：625000（kmol） 二段进塔氢气中含水汽量：102000（kmol） 二段出塔氢气中含水汽量：28889（koml） 其它气体：12755（kmol） 2.42.4 二段洗涤塔的热量衡算二段洗涤塔的热量衡算 查上述相关热力数据表（2-2）可知： 2.4.1 二段进塔气体热量的计算 Q6=(273+35)1.251063.4214.187=5.783109 KJ Q7=1.841062587.6=4.716109KJ Q8= (273+50)3698950.2434.187=1.216108 KJ 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 9 2.4.2 冷却水带出热量的计算 设进入二段系统冷却水量为 W3 kg，冷却水进塔温度 25，出塔温度 30；此时 水的蒸气比热熔约为 14.187 KJ/（KgK） 。 则出塔水量 Wo+W3=W3+1.32106 入塔冷却水带入热量： Q9= W3(273+25) 14.187 出塔冷却水带出热量：Q10=(W3+1.32 106)(273+30) 14.187 2.4.3 二段出塔气体热量的计算 Q11=(273+30)1.251063.4094.187=5.406109 KJ Q12=0.521062549.5=1.326109KJ Q13= (273+30)3698950.2424.187=1.136108 KJ 2.4.4 二段洗涤塔的热量守恒的计算 由Q进=Q出 Q6+Q7+Q8+Q9=Q10+Q11+Q12+Q13 5.783109+4.761109+1.216108+W3(273+25)14.187 =(W3+1.32106)(273+30)14.187+5.406109+1.326109+1.136108 1.0671010+1247.726W3=1268.661W3+1.675109+5.406109+1.326109+1.136108 1.0671010+1247.726W3=1268.661W3+8.521109 2.149109=20.935W3 W3=1.027108Kg 故入塔冷却水量 1.027 108 Kg 出塔冷却水量为： 1.027 108+1.32106= 1.04108Kg 入塔冷却水带入热量：1.027108(273+25)14.187=1.2811011KJ 出塔冷却水带出热量：(1.027108+1.32 106)(273+30) 14.187 =1.3191011KJ 2.4.52.4.5 二段洗涤塔热量衡算表二段洗涤塔热量衡算表 表表 2-5 二段洗涤冷却塔热量衡算表二段洗涤冷却塔热量衡算表 输入输出 物料名称数量 Kg热量 KJ物料名称数量 kg热量 KJ 氢气0.1251075.783109氢气0.1251075.406109 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 10 水汽1.841064.761109水汽0.521061.326109 其他气体3698951.216108其他气体3698951.136108 冷却水1.0271081.2811011冷却水1.041081.319 1011 2.52.5 其他气体中氢气含量的计算其他气体中氢气含量的计算 %100 1275528889625000 625000 2 H %100 666655 625000 %94 2.62.6 干气体中氢气的百分数干气体中氢气的百分数 H2=%100 12755625000 625000 %98 %100 637755 625000 3 3 主要设备的工艺计算主要设备的工艺计算 3.13.1 一段洗涤塔的相关计算一段洗涤塔的相关计算 3.1.1 一段洗涤塔气体流量的计算 计算条件:年工作日 330 天为基准，则年总工作小时 33024=7920 h 进塔气体温度为 80，操作压力为 1 个标准大气压由 PV=nRT 得 V= P nRT R=8.314KJ/(kmol.k) 换算=0.08206atmm3/(kmol.k) 据查表得2 1kJ=0.102kgf cm 1kgf/=0.9678atm 1kgf cm=0.9678atm 1= 1cal=Kcal 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 11 （8.314 0.1020.9678/=0.08206atm/(Kmol K) 1 8027308206 . 0 12755594000625000 1 V 3 8 . 35680468 35308206 . 0 1231755 m hmVS/ 7920 8 . 35680468 3 1 hm /4505 3 1 5027308206 . 0 12755102000625000 2 V 3 38.19607487 32308206 . 0 739755 m hmVS/ 7920 38.16907487 3 2 hm /2476 3 Vs 平= hmhm/3491/ 2 24764505 33 3.1.2 一段洗涤塔冷却水喷淋量及管径的计算 （1）冷却水喷淋量计算 已知：根据一段洗涤塔热量衡算得冷却量为： g10113 . 3 10024 . 3 1086 . 8 886 21 KWW 冷却水温度为 25，大气压为 1 个标准大气压；L=1103kg/m3 据公式 m=得v L v m 水 h/m /306.39 7920 10113 . 3 m10113 . 3 101 10113 . 3 3 3 3 5 35 3 8 冷却水喷淋的体积流量 冷却水体积 水 水 L L v mv hmv v （2）冷却水管径的计算 因为水及一般液体常用流速范围 u 取（1.53）m/s2 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 12 所以：设冷却水流速 u=2m/s=23600=7200m/h 据公式83.4mm1000m0834 . 0 720014 . 3 306.3944 D u v D L 圆整得：一段洗涤塔冷却水喷淋管径 D冷=100mm 3.1.3 一段洗涤塔塔径的计算 （1）空塔速度的计算 洗涤塔内填料选用2的陶瓷拉西环以乱堆方式进行填充。mmmmmm5 . 22525 因为空塔气速应小于泛点气速，一般空塔气速是泛点气速的（50%85%）即 u=（0.500.85）uf2 所以：设空塔气速取泛点气速的 50% 根据洗涤塔泛点和压降通用关联图（1）横坐标、纵坐标 2 1 L g g L W W 2 . 0 2 L L gf g u 求出再求出 u f u 图图 1 1 填料塔泛点和压降的通用关联图填料塔泛点和压降的通用关联图 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 13 。量流量，分别为液体和气体的质， ；度，分别为液体和气体的密， ；液体的粘度， 度之比；于水的密度与液体的密液体密度校正系数，等 ；湿填料因子， ；重力加速度 ；泛点空塔气速 s/g m/g mam m s/m81 . 9 g s/m g 3 g 1 2 KWW K P u L L L f 气体混合物的平均分子量 M 为：1 其其y MyMyMM O HOHHH 2222 据公式 总 n n y A A 01 . 0 1231755 12755 y 48 . 0 1231755 10594 . 0 y 51 . 0 1231755 10625 . 0 y 12317551275510594 . 0 10625 . 0 6 6 66 0 2 2 22 其 其总 O H H HH nnnn 其其y MyMyMM O HOHHH 2222 mol/g95 . 9 01 . 0 2948 . 0 1851 . 0 2 KK 混合气体密度为： g 3 m/g343 . 0 80273341 . 8 95 . 9 3 . 101 K T PM g 混合气体流量hKgVW gSg /1545343 . 0 4505 1 因为冷却水密度 3 /1000mKg L 冷却水喷淋量为hKgVW LLL /393061000306.39 据通用关联图的横坐标： 471 . 0 1000 343 . 0 1545 39306 2 1 2 1 L g g L W W 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 14 查图（1）乱堆填料泛点线，当横坐标为 0.471 时纵坐标为 0.05 即 05 . 0 2 . 0 2 L L gf g u 查表2乱堆陶瓷拉西环的填料因子，比表面积mmmmmm5 . 22525 1 450 m 。 32 /190mma 冷却水密度校正系数0 . 1 查附录2，25时的冷却水的粘度SmPa f 8937 . 0 据纵坐标求出05 . 0 2 . 0 2 L L gf g u f u smuu sm g u f Lg L f /9 . 0803 . 1 5 . 05 . 0 /803 . 1 978 . 0 343 . 0 0 . 1450 100081 . 9 05 . 0 05 . 0 2 1 2 1 2 . 0 （2）一段洗涤塔塔径的计算 已知：hmsmu/36009 . 0/9 . 0 据公式：D塔径=得 u VS 4 D塔径=mm u VS 11721000172 . 1 36009 . 014 . 3 349144 一段洗涤塔径圆整得 D塔径=1200mm4 校核：。，满足要求2048 25 1200 d D 3.1.4 一段洗涤塔塔高度的确定 根据经验得到塔高度 H=51200mm=6000mm=600010-3=6m 3.1.5 喷嘴输送的确定 设上水压力为 0.2Mpa,考虑水垢的阻塞，喷嘴直径 d=3.5mm 查表及喷水量约 360 kg/h,则喷嘴总数由物料衡算需 25冷却水量 39305.556/h 则喷嘴总数：n=个182.109 360 556.39305 考虑分布可能的阻塞，取 200 个。 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 15 3.1.6 一段洗涤塔管径的计算 一段洗涤塔进气管和出气管管径 因为易燃易爆气体的在管道中流速范围8m/s；而氢气属于易燃易爆气体； 则氢气在管道内的流速取为 5m/shm/36005 入塔气体流量为：4505m3/h 出塔气体流量为：2476m3/h 由 u=得到 d入=mmmm u VS 5651000565 . 0 36005785 . 0 45054 同理可得 d出=mmmm u VS 4191000419 . 0 36005785 . 0 24764 则一段洗涤塔物料进口管管径为 d入=580mm；出口管管径为 d出=450mm 3.23.2 二段洗涤塔的相关计算二段洗涤塔的相关计算 3.2.1 二段洗涤塔进塔气体和出塔气体流量的计算 由一段洗涤塔出来的气体流量是进入二段洗涤塔的气流量；则 V2=V3 1 5027308206 . 0 12755102000625000 3 V 3 38.19607487 32308306 . 0 739755 m hmVS/ 7920 38.19607487 3 3 hm /2476 3 1 3027308206 . 0 1275528889625000 4 V 3 41.16575556m hmVS/ 7920 41.16575556 3 4 hm /2093 3 则 Vs 平= hm /2280 2 20932476 3 3.2.2 二段洗涤塔冷却水喷淋量及管径的计算 （1）冷却水喷淋量计算 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 16 已知：根据二段洗涤塔热量衡算得冷却量为： g1004 . 1 1032 . 1 10027 . 1 868 03 KWW 冷却水温度为 25，大气压为 1 个标准大气压；L=1103kg/m3 据公式 m=得v L v m 水 h/m /131.13 7920 1004 . 1 m1004 . 1 101 1004 . 1 3 3 3 5 35 3 8 冷却水喷淋的体积流量 冷却水体积 水 水 L L v mv hmv v （2）二段冷却水管径计算 因为水及一般液体常用流速范围 u 取（1.53）m/s 所以：设冷却水流速 u=2m/s=23600=7200m/h 据公式48mm1000m048 . 0 720014 . 3 131.1344 冷冷 得D u v D L 圆整得：二段洗涤塔冷却水喷淋管径 D冷=70mm8 3.2.3 二段洗涤塔塔径的计算 （1）空塔速度的计算 洗涤塔内填料选用的陶瓷拉西环以乱堆方式进行填充。mmmmmm5 . 22525 因为空塔气速应小于泛点气速，一般空塔气速是泛点气速的（50%85%）即 u=（0.500.85）uf 所以：设空塔气速取泛点气速的 50% 根据洗涤塔泛点和压降通用关联图（1）横坐标、纵坐标 2 1 L g g L W W 求出再求出 u 2 . 0 2 L L gf g u f u 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 17 。量流量，分别为液体和气体的质， ；度，分别为液体和气体的密， ；液体的粘度， 度之比；于水的密度与液体的密液体密度校正系数，等 ；湿填料因子， ；重力加速度 ；泛点空塔气速 s/g m/g mam m s/m81 . 9 g s/m g 3 g 1 2 KWW K P u L L L f 气体混合物的平均分子量 M 为： 其其y 2222 MyMyMM O HOHHH 据公式 总 n n y A A 02 . 0 739755 12755 y 14 . 0 739755 10102 . 0 y 84 . 0 739755 10625 . 0 y 7397551275510102 . 0 10625 . 0 6 6 66 0 2 2 22 其 其总 O H H HH nnnn 其其y 2222 MyMyMM O HOHHH mol/g78 . 4 02 . 0 2914 . 0 1884. 02 KK 混合气体密度为： g 3 m/g180 . 0 50273341 . 8 78 . 4 3 . 101 K T PM g 混合气体流量hKgVW gSg /446180. 02467 3 因为冷却水密度 3 /1000mKg L 冷却水喷淋量为hKgVW LLL /131311000131.13 据通用关联图的横坐标： 383 . 0 1000 180 . 0 446 13131 2 1 2 1 L g g L W W 年产五万吨烧碱氢处理工序初步设计 18 查图（1）乱堆填料泛点线，当横坐标为 0.383 时纵坐标为 0.053 即 053 . 0 2 . 0 2 L L gf g u 查表乱堆陶瓷拉西环的填料因子，比表面积mmmmmm5 . 22525 1 450 m 。 32 /190mma 冷却水密度校正系数0 . 1 查附录，25时的冷却水的粘度SmPa f 8937 . 0 据纵坐标求出053 . 0 2 . 0 2 L L gf g u f u smuu sm g u f Lg L f /28 . 1 562. 15 . 05 . 0 /562