冷冻设计论文1.doc

冷冻水机组工艺计算及选型摘要：介绍了冷冻水装置的工艺计算、装置特点、运行情况和使用效果。经改造后的冷冻水装置占地面积小，提高了装置的安全可靠性。关键词：40kt/a离子膜烧碱装置；冷冻水机组；工艺计算。Process calcultion and lectotype of cauld water circulation unitsAbstract: Process calcultion of cauld water circulation units,features of new cauld water circulation units , operation status and effects were introduced. Less area was taken up after innovation of the units,and the safety of the units was improved.Key words: 40kt/a ionic membrane caustic soda units;cauld water circulation units; process calcultion. 重庆三阳化工有限公司为提高整个系统的安全可靠性，利用离子膜烧碱主体装置改扩建的机会，整体淘汰以氨为冷媒的冷冻水系统，改为先进的以F22为冷媒的螺杆冷水机组。在改造设计中，为了充分利用现有设备能力，原使用普通循环水的部分工序调整为使用冷冻水，以最经济的投入满足了扩建后的生产要求。1 工艺计算1.1计算依据(1)离子膜烧碱规模：40kt/a。(2) 计算涉及的热力学数据表物料与参数名称单位温度 0101520404580100氯气比热kcal/kg.0.11270.11320.11350.11370.11480.1150.11690.1179水比热kcal/kg.1.0010.9990.9971.002水蒸汽比热kcal/kg.0.450.46水蒸汽液化热kcal/kg53972%硫酸比热kcal/kg.0.46498%硫酸比热kcal/kg.0.341盐水比热kcal/kg.0.78510%烧碱比热kcal/kg.0.911(3)各冷冻水用户进出主要物料平衡表冷冻水用户1脱氯塔汽水冷凝器2钛冷却器3干燥系统物流名称氯气(进)氯气(出)氯水(出)氯气(进)氯气(出)氯水(出)氯气(进)氯气(出)稀硫酸(出)气物流状态气气液气气液气气液组分Mol.wt.kg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hCl270.917253.118.94482.94482.70.24482.74482.5H2O18.026043.3600.7119.823.6196.2323.610.34H2SO498.0878.75102.25压力Mpa0.0490.040.10320.10220.10070.09330.1992温度804040451515152020密度Kg/m30.320.912.5372.9362.8932.6751669.8冷冻水用户4氯气压缩系统5废气尾气塔6废气吸收塔物流名称氯气(进)氯气(出)循环液(出)循环液(进) 循环液 (进)循环液 (出)气物流状态气液气液液液液液组分Mol.wt.kg/hkg/hkg/hkg/hkg/hkg/hCl270.914482.54482.5H2O18.020.340.345402.95402.924595.6224595.62H2SO498.0878.7578.75NaOH40670.35670.35362.67362.67NaClO74.5261.6261.64286.14286.1NaCl58.5205.36205.363630.003630.00总量654065403297032970压力Mpa0.09240.249atm0.2490.249atm温度154542.2353561.2密度Kg/m32.6476.5811090110012101200 1.2各冷冻水用户热负荷计算根据1.1所确定的冷冻水工艺计算依据,可以计算出40kt/a离子膜烧碱装置需冷冻水装置的热负荷。(1)脱氯塔汽水冷凝器的热负荷Qa1脱氯塔汽水冷凝器的热负荷由氯气和水的温度变化放热、水的相变热组成。Q氯气=WCPt =72(0.1148+0.1169)2(80-40) =333.65kcal/h =0.39kwQ水 WCPtW = 604(0.450.46)2(80-40)539600.7 =334770.1 kcal/h =390.57kwQa1=Q氯气+Q水 =390.570.39 =390.96kw式中：W物料质量流量，kg/h Cp物质比热，kcal/kg. t温度差， 水蒸气液化热，kcal/kg(2)氯气钛冷却器的热负荷Qa2氯气钛冷却器的热负荷由氯气和水的温度变化放热、水的相变热组成。Q氯气=WCPt =4482.9(0.1150+0.1135)2(45-15) =15365.17kcal/h =17.93kwQ水 WCPtW = 119.8(0.450.46)2(45-15)53996.23 =53503.79kcal/h =62.42kwQa2=Q氯气+Q水 =17.9362.42 =80.35kw(3)氯气干燥系统的热负荷Qa3氯气干燥系统的热负荷由硫酸吸收氯气中的水的放热，反映在氯气和硫酸的温度变化放热。Q氯气=WCPt =4482.7(0.1135+0.1137)2(20-15) =2546.17kcal/h =2.97kwQ硫酸WCPt 102.25(0.4640.341)2(20-15) 205.78kcal/h 0.24kwQa3=Q氯气Q硫酸 =2.970.24 =3.21kw(4)氯气压缩系统的热负荷Qa4氯气压缩系统的热负荷由压缩机对氯气增压做功，反映在硫酸和氯气的温度变化而放热。Q氯气=WCPt =4482.5(0.1150+0.1135)2(45-15) =15370.49kcal/h =17.93kwQ硫酸WCPt 78.75(0.4640.341)2(45-15) 950.91kcal/h 1.11kwQa4=Q氯气Q硫酸 =17.931.11 =19.04kw(5)废气吸收塔的热负荷Qa5废气吸收塔的热负荷由烧碱溶液循环吸收废氯气而放热，以烧碱溶液浓度为10来计算。Qa5=Q碱液WCPt 329700.91(42.2-35) 213645.6kcal/h 249.3kw(6)废气尾气塔的热负荷Qa6废气尾气塔的热负荷由接近饱和的次氯酸钠溶液循环吸收废氯气而放热，参照盐水溶液比热来估算。Qa6WCPt 65400.785(61.2-35) 134508.18kcal/h 156.93kw1.3系统总热负荷计算QaQi Qa1Qa2Qa3Qa4Qa5Qa6 390.9680.353.2119.04249.3156.93 899.79kw考虑装置负荷的波动，为保证系统稳定运行，订货时至少考虑15的富裕量即系统总热负荷Qa899.791.15=1035kw。1.4冷冻水流量计算 以各用户需要10冷冻水为例，回水温度15，则系统需要的冷冻水流量可根据能量平衡来计算： Q水WCPt QaW1(15-10)418636001035kwW=178m3/h2 冷水机组选型根据以上冷冻水系统工艺计算结果，查螺杆冷水机组选型手册，拟选择LSLGF1000III型螺杆冷水机组 2台，1开1备。其技术参数如下：单台冷冻水出水温度10时的制冷量：1150kw；单台冷冻水流量：200 m3/h。3 新建装置特点 新建的冷冻水系统采用以R22为冷媒的新型螺杆式冷水机组，该装置主要由压缩机、油分离器、油冷却器、冷凝器、贮液器等组成，形成一个完整的制冷系统。该装置结构紧凑，占地面积小，只用了原氨压机制冷站四分之一的面积，而制冷量是原来的三倍。原氨压机制冷站只对氯氢处理系统提供冷冻水，在本次离子膜烧碱装置扩能技改中，为减少贵重设备的闲置和重新投入，脱氯工序的汽水冷凝器和废气工序的循环液冷却器保留利用，将其冷却介质改为冷冻水。经过2006年夏季百年不遇的连续高温天气而保持稳定运行表明，上述改造能满足工艺要求。这样，不仅减少了投资，还减小了改造过程中对生产的影响。4 运行效果分析4.1工艺可靠性提高 新装置投运后，制冷效率高，大大提高了氯碱主体装置的潜力，确保工艺参数的稳定和优化操作