二氯甲烷氯化吸收工艺设计

1、题 目二氯甲烷的氯化吸收工艺设计第一章总论1概述 1.1.1产品的物理化学性质.产品的物理性质二，三氯甲烷都是无色透明不分层液体，在氧气中易爆炸，其具体物理性质如卜表：表1 1名称单位产品二氯甲烷三氯甲烷分子量84.94119.39外观无色透明不分层液体无色透明不分层液体分子式CH2C12CHCl3沸点C40.461.3液体比重D4201.3261.489蒸汽比重2.934.13蒸汽密度g/l3.304.36汽化潜热Cal/g78.759.3液体比热Cal/g.C0.2880.234蒸汽比热Cal/g. C0.1550.142在水中溶解度g/100g 水1.320.79临界压力Kg/cm260

2、.953.8临界温度C237263.4临界密度0.4270.500冰点C-96.7-61.3在空气中爆炸范围V%13.018.0在氧气中爆炸范围V%13.018.0.产品的化学性质1 .二氯甲烷二氯甲烷在四种甲烷氯化物中对热分解和水解的稳定性仅次于一氯甲烷。在干 燥空气中最低的热解温度是120OC,热解温度随水含量增加而降低，热解主要生成氯 化氢和微量光气。在 300450C,有铁和金属氯化物存在时，在气相中二氯甲烷有 焦化倾向，会生成黑色的固体聚合物。二氯甲烷进一步氯化得到三氯甲烷和四氯化 碳外，还具有下面一些化学性质。(1)氧化铜触媒存在下，与空气作用生成光气触媒CH2CI2+O2COC2

3、+HO450OC(2)在一定条件下与水蒸气作用生成甲醇、甲酸和氯化氢 2CH2Cl2+3H2O(j-*CH3OH+HCOOH+4HCl(3)在触媒存在的条件下，450OC时与水蒸气作用生成甲醛 硫酸锌CH2cl2+H2O(汽)曲CHO+2HC145COC(4)在碱的水溶液中加压可皂化成甲醛CH2+2NaOH HCHO+H 2O+2NaCl(5)铝的存在下，与澳反应生成氯澳甲烷和二澳甲烷4CH2Cl2+3Br22CH2Br2+2Cl2(6) 1001250c下，与乙醇溶液中的氨反应生成六甲撑四胺(即乌洛托 品)乙酸溶液6CH2CI2+I6NH3 -(CH)6N4+12NH4Cl 1001255c

4、2.三氯甲烷三氯甲烷在四种氯化物中最容易水解，水解产物是甲酸和氯化氢。升高温度会大大 加快水解反应，有氯化铁等金属氯化物存在回催化水解反应。三氯甲烷在2900c以下不会热分解，但在四种甲烷氯化物中对热的稳定性比二氯甲烷差。在室温下若受长时间光照会慢慢分解，有空气存在时即使在暗处也回引起分解，生成光气、氯化氢、氯* 2CHC13+O2 2COC1 2+2HC14CHC1 3+5O+ 4CG+6C12+2HO氯仿除可氯化生成四氯化碳外，还具有下面一些化学性质。(1)与稀碱溶液加热，生成甲酸盐和氯化钠CHCl3+4NaOH HCOONa+3NaCl+2H2O(2)浓碱溶液加热，生成一氧化碳和氯化钠C

5、HCl2+3NaOH CO+3NaCl+2H2O(3)与赤热的铜或钠汞接触生成乙快2CHCl2+3Cu C2H2+3CuCl2(4)有催化剂存在，与氟化氢反应生成氟里昂CHC13+HF *HCl+CHCl 2F(F-11)CHC13+2HF 3HCl+CHClF2(F_12)CHC13+3HFk3HCl+CHF3(F_13)(5)三氯甲烷加热到4500c以上产生热解，生成四氯乙烯，六氯乙烷，氯化氢和少 量其他氯代姓2CHC12 C tC92HC13CHC13 C 2C16+3HC11.1.2 质量标准质量标准1.工业二氯甲烷产品的技术指标(GB4117-92表1 2指标名称指标优等品一等品合格

6、品纯度(Pt- CO)%99.599.098.0酸度（以HCl计）%0.00040.00080.0010水份0.0400.0500.060色度101010蒸发残渣0.00050.00100.00302.工业三氯甲烷产品标准的技术指标（GB4118-92)表1 3指标名称指标优等品一等品合格品纯度99.599.098.0色度(Pt-Co)101525四氯化碳0.050.21. 1一二氯乙烷%0.040.1酸度0.0010.0010.003水份（以HCl计）%c0.030.030.051.1.3 产品的主要用途产品的主要用途二氯甲烷二氯甲烷是优良的有机溶剂，具有很高的溶解能力，沸点低，不燃和毒性很

7、低等 特点。广泛用作溶剂，大量二氯甲烷在安全胶片制造中用作醋酸纤维素的溶剂；三 醋酸纤维素抽丝的溶剂和双酚 A制造聚碳酸中用作溶剂。二氯甲烷亦用于天然存 在的热敏物质的萃取，如除去咖啡、啤酒蛇麻子中的咖啡因；二氯甲烷还用于制药 工业，在淄族化合物、抗菌素和维生素制造中的溶剂。二氯甲烷广泛用作油漆和凡立水的脱膜剂。以二氯甲烷为主要成分的典型油漆 脱膜剂可含有石蜡、有机胺、低级脂肪酸和醇、丙酮和磺化洗涤剂等。它亦可用于 配制快干油漆。对金属表面漆层的除去，二氯甲烷蒸汽喷雾是有效的方法。二氯甲烷与F12起，可作为低压推进剂烟雾剂。二氯甲烷亦大量用作聚醴 型尿烷泡沫辅助发泡剂，在尿烷泡沫塑料工业中，二

8、氯甲烷还用于生产过程结束后 浇口和管道的立即清洗。二氯甲烷可作为气溶胶溶剂包装。二氯甲烷在工业清洗操作的应用也是很多 的。如金属和塑料加工工业中用作气相脱脂剂，尤其适合不耐三氯乙烯和四氯乙烯 等其它高温脱脂溶剂的产品清洗。亦可与石油和其它氯代姓混合在金属制造工业中 清净剂。等重量的二氯甲烷、甲苯混合物已推荐用于清洗印刷铅字。三氯甲烷三氯甲烷主要用于制造氟里昂（F 22）的原料。三氯甲烷是优良的有机氯溶剂，能迅速溶解脂肪、油脂和蜡，常用于干洗和工业品的脱脂溶剂的配制。在粘结剂、食品包装塑料和树脂的调和中用作溶剂。三氯甲烷在染料、杀蠕虫药、杀真菌剂和烟草苗防霉剂生产中用作中间体。三氯甲烷作为麻醉剂

9、的应用已停止，但在一些兽药品中仍用作麻醉剂。在医药工业上的应用有：青霉素，生物碱，淄族化合物，维生素，调味品及葡萄糖等的萃取和 提纯中用作溶剂。它亦可用于痛软膏、祛痰剂、牙膏和排除肠胃剂的配制。还可用于配制熏蒸清毒剂。1.1 4 产品的市场需求一 二氯甲烷的市场需求二氯甲烷又称甲叉二氯、氯化次甲基。二氯甲烷主要用作不燃性溶剂，如三乙酸纤维脂电影胶片的溶剂、金属表面油漆层的清洗脱膜剂、气溶胶的推动剂、石油脱蜡溶剂、热不稳定性物质的萃取剂。从羊皮提取羊肢和从椰中提取食用油的萃取剂、也用作低温载体、矿物油的闪点升高剂、灭火剂、烟雾剂的推进剂、脲泡沫的发泡剂 氯甲烷又称甲叉二氯、氯化次甲基。二氯甲烷主

10、要用作不燃性溶剂，如三乙酸纤维脂电影胶片的溶剂、金属表面油漆层的清洗脱膜剂、气溶胶的推动剂、石油脱蜡溶剂、热不稳定性物质的萃取剂。从羊皮提取羊肢和从椰中提取食用油的萃取剂、也用作低温载体、矿物油的闪点升高剂、灭火剂、烟雾剂的推进剂、脲泡沫的发泡剂目前，我国二氯甲烷生产厂家主要为巨化集团，北京农药二厂，天津大沽化工厂，河南男阳化工厂，四川自贡鸿鹤化工厂等。 1998 年我国二氯甲烷生产能力约为1.8万to而国内表现消费量为5万t。从目前国内市场来看，二氯甲烷有很大的缺口。从二氯甲烷的国内应用前景分析，随着人民生活水平不断提高，加之国产胶卷的不断发展，必将推动胶片行业的发展。 1993年我国进口二

11、氯甲烷 22431t,出 口 131t; 1994 年进口 17946t,出 口 206t; 1995 年进口 20718t,出 口 67t; 1996 年 进口 25119t,出 口 294t; 1997 年进口 32565t,出 口 1425t;预计 2005 年消费二氯 甲烷 10 万 t。自 1995 年以来，国内市场二氯甲烷价格比较稳定，不象其它化工产品经历了大起大落的过程。1995年1月，国内市场二氯甲烷价格为8500-9800元/t; 1995年7月，价格为9500元/t; 1996年3月，为8600-9800元/t,与1995年初基本一 致。1997年12月为8600元/t;

12、1998年3月为8100-8700元/t,价格有所下滑，主 要是受整个化工市场行情回落的影响。估计近期国内市场二氯甲烷价格不会有大的波动，将以平稳为主。自 1995 年以来，国内市场二氯甲烷价格比较稳定，不象其它化工产品经历了大起大落的过程。1995年1月，国内市场二氯甲烷价格为8500-9800元/t; 1995年7月，价格为9500元/t; 1996年3月，为8600-9800元/t,与1995年初基本一 致。1997年12月为8600元/t; 1998年3月为8100-8700元/t,价格有所下滑，主 要是受整个化工市场行情回落的影响。估计近期国内市场二氯甲烷价格不会有大的波动，将以平稳

13、为主。目前，世界二氯甲烷供需基本平衡，但由于产品和国家地区之间发展不平衡，其未来产量的增减也因地区而异。由于美国、西欧、日本相继出口一些环保法规，严格控制排放，尽可能回收，预计美国等工业发达国家和地区消费将逐年递减，而世界的其它国家和地区，如东欧、中东、亚洲和拉美等发展中国家对二氯甲烷的需求量将保持较快的增长速度，预计世界范围内2000-2005 年对二氯甲烷的需求量将以 2% 3%左右的速度增加。三氯甲烷的需求状况三氯甲烷为无色透明液体，是重要的有机合成原料，主要用于生产致冷剂、染料和药品等。目前在中国三氯甲烷主要用于生产HCFC_22（二氟一氯甲烷）其消费量占总消费量的75%以上。另外，在

14、医药工业中主要用作萃取剂等。预计2005 年致冷剂的三氯甲烷消费将超过10万 t。国外三氯甲烷也主要用于制备HCFC 22。几十年来， HCFC 22 被人们广泛用作致冷剂及用于制备有机氟高分子材料。由于世界至今尚未开发和生产出完全令人满意的CFC 11， CFC 12 的替代物。所以HCFC 22 被为空调和超级市场致冷剂的替代品。 20 世纪 90 年代中期 HCFC 22 生产发展迅猛，但是，HCFC 22 毕竟是破坏大气臭氧层的物质，只是作为家用空调和商业制冷剂CFC 11 和CFC 12 的过渡产品。目前发达国家消费量已逐年3 减少，全球将于2040年停止HCFC 22 作为制冷剂和

15、发泡剂使用。但其作为聚四氟乙烯等高分子有机氟材料则不受限制。由于世界范围内高分子有机含氟材料的需求增长非常快，因此基本抵消了制冷剂需求下降造成的影响，预计20002005年，世界对三氯甲烷的需求量将保持小幅增长，增长率不超过0.5%。国外三氯甲烷也主要用于制备HCFC 22。几十年来，HCFC22 被人们广泛用作致冷剂及用于制备有机氟高分子材料。由于世界至今尚未开发和生产出完全令人满意的CFC 11， CFC 12 的替代物。所以HCFC 22 被为空调和超级市场致冷剂的替代品。 20 世纪 90 年代中期HCFC 22 生产发展迅猛，但是，HCFC 22 毕竟是破坏大气臭氧层的物质，只是作为

16、家用空调和商业制冷剂CFC 11 和CFC 12 的过渡产品。目前发达国家消费量已逐年3 减少，全球将于2040年停止HCFC 22 作为制冷剂和发泡剂使用。但其作为聚四氟乙烯等高分子有机氟材料则不受限制。由于世界范围内高分子有机含氟材料的需求增长非常快，因此基本抵消了制冷剂需求下降造成的影响，预计20002005年，世界对三氯甲烷的需求量将保持小幅增长，增长率不超过0.5%。三氯甲烷在2040 年以前将以价格低廉而保持其应有的市场占有率。在2010 年只、之前其在制冷剂方面的消费允许继续增长。即使2040 年停止作为制冷剂和发泡剂使用，但其作为含氟合成材料的用量将大幅增长，抵消了禁用的影响，

17、未来十年，三氯甲烷仍处于有利的发展期，国内企业应抓住机遇，规模化生产。1.1.5其它由于本过程产生大量的盐酸，可出售。另外，中和塔排出的废碱需进行处理后才能排放，以免污染环境。1.2 原材料的规格、来源及净化一 原料规格 ：1氯气水份 HO95.0%(V)2天然气纯度 CH496.0%(V)C2和C2以上组分C2+3+0.147 M (1)H 元素守衡4X=3Y+Z+5.94 2+2.11(2)C 元素守衡X=Y+5.94+2.11+0.147(3)解方程(1) (2) (3)得 X=22.09 kmol/hY=13.89 kmol/hZ=32.68kmol/h(1)所以反应器进口原料中各组分

18、的流量Cl2: 22.09 1 M8=32.69kmol/h=732.26Nm3/h (纯)32.69/0.96=34.06kmol/h= 762.94Nm3/h (含杂)CH4:22.09kmol/h(纯)，22.09/0.95=23.25 kmol/h =520.8 Nn?/h (含杂)循环气流量：3.0X 34.06=102.19kmol/h=2289.06Nm3/h其中 CH3Cl:13.89N2:34.06 4%+23.253%=2.058kmol/hCO2:23.25 2%=0.465kmol/hCH4:102.19-13.89-2.058-0.465=85.76kmol/h进 口

19、 气体总量：32.68+24.25+(102.19-13.89)=143.07kmol/h(2)反应器出口中各组分流量CH3C1: 13.89kmol/hCH2c12： 5.94 kmol/hCHC13： 2.11 kmol/hCC14： 0.147 kmol/h循环气：102.19 kmol/h出 口 气体总量：102.19+32.68+5.94+2.11+0.147=143.07 kmol/h(3)出口气体中各组分的含量CHCl3:13.89/143.07 100%=9.71%CH2Cl2:5.94/143.07 100%=4.15%CHCl3:2.11/143.07 100%=1.47%

20、CCl4:0.147/143.07 100%=0.10%HCl:32.68/143.07 100%=33.84%N22058/143.07 100%=1.46%CO2:0.465/143.07 100%=0.33%CH4:85.76/143.07 100%=59.94%(4)反应器物料平衡表表21组分反应器进口反应器出口Kmol/h组成(mol)Kg/hKmol/h组成%(mol)Kg/hCH4107.8575.31725.685.7659.941372.16Cl232.6922.852320.99CH3Cl13.899.71701.415CH2cl25.944.15504.9CHCl32.1

21、11.47252.145CCl40.1470.1022.638CO20.4650.3320.460.4650.3320.46N22.0581.4657.6242.0581.4657.642HCl32.6822.841192.85总计143.071004124.674143.071004124.6742.热量衡算(以1h, 25oC为基准)参加反应的各物料的A Hf?(KJ/kmol)输入 CH4 Cl2 CO2输出 CH3Cl CH2cl2 CHCl3 CCl4 HCl量(kmol)22.09 32.69 0.46513.89 5.94 2.11 0.147 32.683A Hf? -74.8

22、5 0 -393.51-81.92 -87.86 -100 -106.76C2.3A Hro= 2 生成物 Ul A Hf?- 2 反应物 U A Hf?1)=13.89 X(-81.92)- 5.94 X 87.86-2.11 X 100-0.147 X 106.76-32.68 义 92.3+22.09 义 74.85+0.465 义 393.51=-3.07 X 106KJ420各物质的Cp (J/mol.k )物质CH3Cl CH 2Cl2 CHCl 3 CCl 4 HCl CO 2 N 2Cp (J/mol.k ) 66.07 45.975 88.287 98.887 29.96 5

23、2.27 30.65输出始：汇输出H=!2nCpAt(32)二(13.89 66.07+5.94 45.975+2.11 88.287+0.147 98.887+32.68 29.9 6+2.058 30.65+52.27 0465) (420-25)5 =9.8X10 KJ输入始：汇输入H=0Q 放出二 AH(33)=A Hro+E输出 H+ 22输入H=-3.07 106+9.8 X05=-2.09 106KJ X222.50各物质的Cp (J/mol.k )物质CH 3Cl N 2 CH 4 CO 2Cp (J/mol.k ) 54.83 30.81 49.62 53.43循环气带出的热

24、量为：Q 带走二 C p m A tp18 / 53=13.89 54.83+2.058 30.81+85.76 49.62+0.465 53.43） 420-25）=1.98 106KJ考虑5%热损失，则2.09汉061-5%）=1.98便6KJ即 Q 放出 = Q 带走循环气能带走的热量恰好为反应气放出的热量，使反应温度保持在420左右，维持反应顺利进行。3.2.2 空冷器的物料衡算和热量衡算由于气体温度太高，直接进入吸收器不利于氯化氢气体吸收。因此，先用空冷器冷却降温，保证吸收的顺利进行。1计算依据进口气体420，组成和流量与反应器出口相同；出口气体80，操作压力0.06MPa （表压）

25、2热量衡算定性温度 t=（420+80）/2=250250各物质的Cp （J/mol.k ）物质CH3Cl CH 2Cl2 CHCl 3 CCl 4 CO 2 N 2 HCl CH4Cp （J/mol.k ） 56.361 69.639 81.920 96.558 45.06 29.611 29.293 47.7523热负荷Q=WCp (T2-T1) 4)二(13.89 X 56.361+5.94 X 69.639+2.11 X 81.920+0.147 X 96.558+0.465X45.06+2.058 X 29.611+32.68 X 29.293+65.76 X 47.752)X (4

26、20 -80)=2.37 X 106KJ/h3.2.3膜式吸收器的物料衡算和热量衡算Lxi Vyi Lxi Vyi膜吸收后再经二膜吸收，吸收剂水先经二膜吸收成稀酸LX2 Vy2 Vy2 Lx2 本设计用两个石墨降膜吸收器串联吸收，气体经再去一股吸收成高浓度酸。两膜吸收剂用量相同，惰气 流量也相同，因此液气比l/V也相同。第一膜式吸收器1.计算依据(1).一股进口气体中氯化氢含量 22.84% (摩尔)，出口气体氯化氢含量8%, 膜出口气体氯化氢含量0.6%(2)一膜进口气体温度80C,出口气体温度70C,二膜出口气体温度60c(3) .吸收水温42 C(4) .进口气体组成同反应器出口(5)

27、.操作压力0.6MR (表压)(6) .出口酸浓度28% (质量)，即16% (摩尔)(7) 却水进口温度25 C(8) 料衡算对并流高浓度气体吸收，操作线方程为：L( -X- -X)=V( -y-y)(35)1x1 i x2 i y21yly2yiL i y2 i yiV Xx21 x1 1 x2解得：x2=0.051即一股进口酸，二膜出口酸浓度为 0.051V（上上）需要的吸收剂用量：L 1 y2 1 y1x1x21 x11 x20.081 0.08)0.2284(143.07 32.68)(1 0.22840.160.0511 0.16 1 0.051=167.2Kmol/h副产盐酸的量

28、：l0=V0 （y2-y1）/（X1-X2 ）=143.07(0.2284-0.06)/0.16=198.9Kmol/h吸收剂的单位耗用量(气体入口处)l=L/V=167.1/(143.07-32.68)=1.51被吸收的氯化氢气体的量：wA=143.07(0.2284-0.08)=21.23Kmol/h 剩余气体总量：143.07-21.23=121.84Kmol/h各气体的含量：CH3Cl 13.89/121.84X 100%=11.4%CH2cl2 5.94/121.84X 100%=4.9%CHCl2 2.11/121.84X 100%=1.7%CCl40.147/121.84X 10

29、0%=0.12%HCl(32.68-21.23)/121.84X 100%=9.4%N22.058/121.84X 100%=1.69%CH485.76/121/84X 100%=70.39%CO20.465/121.84X 100%=0.38%3.热量衡算42c氯化氢溶解成16%的盐酸的溶解热=9172.65KJ/KmolQ溶解=9172.65 X 194.8=1.7 X 106KJ/h在定性温度t=(80+70)/2=75 C下的等压热容 C(KJ/Kmol. )CHCl CH 2cl2 CHCl3 CCl 4 HCl CH 4 N 2 CO 244.55 56.11 71.25 88.9

30、3 28.86 37.21 28.77 38.32Q=CP.m. A t=(44.5513.89+56.11 X 5.94+71.25 X 2.11+88.93 X 0.147+28.86 X 32.68 +37.12X85.76+28.77 X 2.058+38.32 X 0.465) X (80 -70)=0.05 X 106KJ/hQ 总=1.7 X 106+0.05 X 106=1.75 X 106KJ/h假设冷却水温升8，则冷却水耗用量水的 Cw=4.18KJ/Kg.K=75.42KJ/Kmol.kWw=1.75 义 106/75.42 X 8=2.95 X 103Kmol/h第二膜

31、式吸收器1 计算依据(1) 进口气体组成同一膜出口气体组成(2)进口气体温度70，出口气体温度60(3)出口酸浓度5.1%(4) 吸收水温42，冷却水温33(5)操作压力0.036MPa(表压)2物料衡算需要吸收剂的量同一膜l=167.2Kmol/h得到稀酸的量l 0=V0(y 2-y 1)/(x 2-x 1)=121.84(0.08-0.006)/(0.051-0) =176.8Kmol/h吸收剂的单位耗用量l=1.51被吸收的氯化氢气体量：wa=143.07(0.08-0.006)=10.59剩余气体总量： 121.84-10.59=111.25100%=12.49%各气体含量：CH3Cl

32、 13.89/111.25CHCl 5.94/11.25 X 100%=5.34%CHCl3 2.11/111.25CCl4 0.147/111.25HCl 0.86/111.25N22.058/111.25CO2 0.465/111.25CH4 85.76/111.25100%=1.90%X100%=0.13%X 100%=0.77%X100%=1.85%X100%=0.42%X100%=77.09%1. 热量衡算42c氯化氢溶解成5.1%的盐酸的溶解热=3303.18Q溶解=3303.18 X 176.8=6 X 105KJ/h在定性温度t=(70+60)/65 C下物质的等压热容Cp(K

33、J/kmol. C)CHCl CH 2cI2CHC3 CCl 4 HClCH4 CO2 N243.8755.49 70.8187.99 28.537.05 38.22 28.46Q=CP.m. At二(43.78 X 13.89+55.49 X 5.94+70.81 X 2.11+87.99 X 0.147+28.51X 10.59+37.04 X 85.76+38.22 X 0.465+28.46 X 2.058) X (70-60)=0.05 X105Q总=0.6 X 105+0.05 X 105=0.65 X 105从一股出来的冷却水逆流进入二膜，进口温度33C其温升：A t=0.65

34、X 105/(75.42 X 2.95 X 103)=2.87出口水温：33+2.87=35.87 C3. 2. 4中和塔(填料塔)1 .计算依据(1)进塔气体组成同二膜出口气体组成(2)用20 C, 15%的稀氢氧化钠溶液吸收，出塔碱浓度4% (质量)(3)出塔气体温度60 C(4)出口气体中无氯化氢和二氧化碳气体2.物料衡算入塔气摩尔流量： Wv=111.25Kmol/h惰气流量：G0=111.25-0.86-0.465=109.925Kmol/h平均分子量： M=50.5 义 12.49%+85x5.34%+119,51.90%+154X 0.13%+36.5X 0.77%+44X 0.

35、42%+16X 77.09%+28X 1.85%=26.64则入塔气质量流量：111.25X 26.64=296.37kg/h入塔气密度： w=2963.7/(111.25 224)=1.19kg/m315%和4%的氢氧化钠溶液化为摩尔浓度：15% (质量)0.15/400.15/40 0.85/18X100%=7.35% (摩尔)4% (质量)0.04/400.04/40 0.96/18X100%=1.84%（摩尔）氢氧化钠溶液耗用量：Wi=(0.86+0.465 2)/(7.35%-1.84%)=32.49Kmol/h出塔气中无氯化氢气体和二氧化碳气体，但带出 3Kmol/h的水蒸气，则总

36、量为G0=112.925Kmol/h各气体含量：CH3C1 13.89/112.925 100%=12.3%CH2c12 5.94/112.925 100%=5.3%CHC132.11/112.925 100%=1.9%CC140.147/112.925 100%=0.13%N22.058/112.925 100%=1.82%CH485.76/112.925 100%=75.9%H2O3/112.925 休0%=2.66%52 / 53第四章 主要设备的工艺计算及选型4 1 空冷器本过程传热量大，一般的换热器不能达到换热效果。空冷器换热效果好，结构简单，节约水资源，没有水污染等问题，比水冷更经

37、济，故选用空冷器。1计算依据（ 1）进出空冷器的流量和组成：组分 CH 4 CH 3Cl CH 2Cl2 CHCl 3 CCl 4 CO 2 N 2 HCl Kmol/h 85.76 13.89 5.94 2.11 0.147 0.465 2.058 32.68 %（kmol/h）59.94 9.714.15 1.47 0.1 0.33 1.46 22.84（ 2） 设计温度 40 （ 3） 进空冷器温度420，出空冷器温度80（ 4）进出口压力0.06MPa （表压）（5）换热量 Q237Xl06KJ/h2设计计算查化工装置的工艺设计表9-31 得轻有机物的传热系数为 10 英热单位 / 英

38、尺o2.h. F换算为国际单位制：K=10X 0.86 X4.18=204.25KJ/m2.h. C假设空气温升15.3 按逆流： 11=420-55.3=364.7 C 12=80-40=40C tm=146.91 C取温差校正系数=0.8 tm=A tmi.=146.91 X 0.8=117.53 C则所需普通光管的表面积：A0=Q/K. t m( 4 1)=2.37 X 106/(204.25 X 117.532 =98.73m2由(T2-T1)/K=1.86查化工装置的工艺设计图 9-120得：最佳管排数为 n=6又由n=6查表9-33得迎面风速FV=165米/分表面积 / 迎风面积=

39、A0/F 2=7.60则： F2=A0/7.60=98.73/7.60=12.99m 24由 F1= Q/(t 2-t 1)FV17.32)式中Q换热量，Kcal/h(t 2-t 1) 空气温升FV 迎面风速，米/ 分代入数据 F 1=2.37X106/(15.3 X 165X 17.3=12.98m2取己=0.01F2-Fi=12.99=12.98=0.01 己即空气出口温度假设合理以光管外表面为基准的空冷器的换热面积为98.73m2由于资料有限，无法查到标准空冷器系列及翅片规格。因此无法校核传热系数及确定翅片面积参考鸿化厂选小377X 12的换热管管长 L=98.73X4/ 兀 X 0.3

40、53 2=1010米管内流速 u=143.07X22.4 X4/ 兀 X 0.353 2=2762.5m/h=9.2m/su=9.2m/s 符合换热管内流速范围 15 30米/秒，故换热管选择合理空冷器规格及型号：6377X 1010 F=98.73m24 2 第一膜式吸收器降膜式吸收器在吸收过程中不断的将反应热移走，其传热传质效果好，吸收效率高，在吸收系统内压力降低，所生产的酸温度低，不需有后冷，且设备耐腐蚀，维修方便，使用寿命长，可制成较大规格。用于处理量较大的吸收过程。因此选用降膜式石墨吸收器吸收氯化氢气体。1计算依据( 1)进出口组成同空冷器出口组成(2)进口温度80C,出口温度70c(3)吸收水温42 C,冷却水温25c，温升8c(4)进口酸浓度5.1%,出口酸浓度16%(5)操作压力0.06MB (表压)(6)换热量 Q=1.75Xl06KJ/h(7)吸收气体量21.23Kmol/h2 .计算换热面积(逆流)冷却水由25c升至IJ 33C,气体由80c降到70 11=80- 33=47