氯碱物料衡算全集

氯气洗涤塔的计算1.本装置采用40×40×4.5的瓷拉西环，堆放形式采用底部整砌上部乱堆，因此采用Eckert通用关联图计算泛点气速及填料层压降，即按气液负荷计算横坐标L/G（γg/γL）1/2，由此值查到图中的泛点线，得到纵坐标μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2，然后求得μF值。μF：泛点空塔气速m/sg：重力加速度m/s2a/ε3：干填料因子m-1γg：气相重度kg/m3γL：液相重度kg/m3μL：液相粘度cpL：液相流量kg/hG：气相流量kg/hε：填料空隙率m3/m3σL：液相表面张力dyn/cmde:填料通道的当量直径m2.现有6万吨/年离子膜氯气洗涤塔g=9.81m/s2，a/ε3=305m-1，γg=1.989kg/m3，γL=995kg/m3，L=88000kg/h，G=γgV，V=4121m3/h，Φ=350m-1，ψ=γ水/γL=1（近似），μL=1cp则L/G（γg/γL）1/2=[88000/（1.989×4121）](1.989/995)1/2=0.48查图：得纵坐标为：0.045则μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2=0.045μF=[(0.045gγL)/(ΦψγgμL0.2)]1/2=0.79m/s空塔气速取：μ=70%μF=70%×0.79=0.55m/s则：初估塔径：D=[V/(0.785μ)]1/2=1628mm根据容器圆整后取：1700mm则实际空塔气速为：V/(0.785D2)=4121/(0.785×1.72×3600)=0.50m/s3.7万吨/年离子膜氯气洗涤塔V=4877m3/h，L=100000kg/h，则L/G（γg/γL）1/2=[100000/（1.989×4877）](1.989/995)1/2=0.46查图：得纵坐标为：0.046则μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2=0.046μF=[(0.046gγL)/(ΦψγgμL0.2)]1/2=0.80m/s空塔气速取：μ=70%μF=70%×0.80=0.56m/s则：初估塔径：D=[V/(0.785μ)]1/2=1755mm根据容器圆整并考虑一定的余量后取：2000mm则实际空塔气速为：V/(0.785D2)=4877/(0.785×22×3600)=0.43m/s填料层高度同6万吨/年离子膜取：6m。横坐标：L/G（γg/γL）1/2=[100000/（1.989×4877）](1.989/995)1/2=0.46纵坐标：μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2=(0.432×350/9.81)×(1.989/995)×1=0.0132查得：压降ΔP/Z=15mmH2O/m填料则填料层总压降为：15×6=90mmH2O，即：900pa。干燥系统硫酸单耗计算假设：电解氯气出口86度1.经过钛冷之后温度在15度2.设氯中含水指标为100PPM3.设1#干燥塔排出浓度为75%4.硫酸初始浓度为98%5.设1千克氯气需要M克硫酸查表可知此15度时含水为4.3克/千克氯气计算可的4.2克水分需要由浓硫酸来吸收可的方程：MX98%=（M+4.2）X75%M=13.7克折成1千克100%碱是12.3克所以可知：吨100%碱消耗硫酸理论为12.3千克可能有部分浪费或者其他原因算10%则硫酸单耗指标也就在14KG/TNAOH盐酸解析作计算目的：对比不同酸浓的蒸汽消耗工艺：采用浓盐酸，连续解析，稀酸和浓酸换热后，用冷却水冷却后去吸收低纯氯化氢。假设：解析塔出口气相和进入浓酸平衡，气相冷凝酸为38%盐酸。常压操作。32%时，查盐酸溶液的沸点图，沸点80℃，气相含氯化氢92%。查焓浓度80℃时液相焓75cal/g，气相焓488cal/g。蒸汽氯化热取539cal/g每吨氯化氢理论蒸汽耗：{(1+(1-0.98)*0.38}(488-75)/(0.92*539)=0.839吨27%时，查查盐酸溶液的沸点图，沸点100℃，气相含氯化氢67%。查焓浓度100℃时液相焓82cal/g，气相焓530cal/g。蒸汽氯化热取539cal/g每吨氯化氢理论蒸汽耗：{(1+(1-0.67)*0.38}(530-82)/(0.67*539)=2.12吨可见蒸汽消耗差很多。电解性能保证考核期间，电解槽出口的烧碱日产量(按100％NaOH计)应通过成品烧碱的数量、NaOH浓度和温度进行计算。该计算值应与以下保证值进行比较：M烧碱=V阴极液*C烧碱*ρ阴极液*24时/天/t考核M烧碱：烧碱日产率(100％NaOH，吨／天)V阴极液：性能保证考核期间电解槽所产生的阴极液总量(m3)C烧碱：性能保证考核期间电解槽所产生的阴极液平均NaOH浓度(kg.NaOH／kg)ρ阴极液：性能保证考核期间电解槽所产生的阴极液平均密度(kg／m3)t考核：性能保证考核时间：72小时(a)性能保证考核期间电解槽产生的阴极液平均NaOH浓度C烧碱每2小时从烧碱泵出口处取样品，采用中和滴定法分析取其平均值。(b)性能保证考核期间电解槽生产的阴极液平均密度ρ阴极液按上述(a)项的烧碱浓度C烧碱和TR—274所指示的碱液温度，在由卖方提供国际通用的烧碱温度—浓度—密度关系图上来求出密度。(c)性能保证考核期间电解槽生产的阴极液量V阴极液由设置在成品碱液管道上经校正并由双方认可的积累式流量仪FIQ-274测定，由性能保证考核开始时FIQ-274流量仪所指示的数与性能保证考核结束时指示数之间的差值，求出阴极液量。(d)NaCl含量分析按规定的分析方法进行。注：烧碱电流效率按下述公式计算η=M烧碱×10³÷（1.492×∑Ii×N单元槽i）×24时/天×10²（∑上面是N电解槽下面是n-1）电流效率曲线之间的关系η离子膜=η烧碱+η泄漏（0.43%）6.3.2电解直流电耗性能考核期间每吨烧碱的电解电耗按下述公式计算并与保证值比较。直流电解电耗计算公式Φ平均=N÷M总×24时/天÷t考核Φ平均：平均电解电耗DC-KWH／MT-NaOHN：性能保证考核期间的电解直流电总耗量DC-KWHM总：性能保证考核期间烧碱生产量(按100％NaOH计)吨／天t考核：性能保证考核(小时)在性能保证考核期间，每2小时测定一次供给电解槽的电流和电解槽两端之间的差值，求得直流电的消耗量。公式表示如下：N电解槽N次数N=∑∑（Ei.j×Ii.j）×2(由于版本太低∑头和脚上的符号只能用上下两行表示)i-1j-1N:性能保证考核期间的电解直流电总耗量DC-KWHE：电解槽两端之间的差值(v)I：单槽电流(DC-kA)N电解槽：电解槽数(=6)N次数：测量次数(=36)6.3.3氯气纯度(1)氯气纯度按下式计算GCL2=VCL2÷(VCL2+VO2+VH2-0.268VN2)×100G：氯气纯度（干基，不含CO2）VOL%VCL2，VO2，VH2，VN2：标准状态下氯气、氧气、氢气、氮气的体积(2)氯气的分析用烧碱吸收氯气以取得氯气总量，并将所得数值换算成标准状态。(3)未吸收气体将烧碱液未吸收的气体用气相色谱仪分析其O2,N2,H2的相对比率，再与烧碱未吸收气体的容积相乘，算出VO2，VN2，VH2。6.3.4氢气纯度氢气纯度按下式计算：GH2=CH2÷(CH2+CO2-0.268CN2)×100GH2：氢气纯度(％)CH2，CO2，CN2：用气相色谱仪分析的分析值（%）电解槽的物料衡算一、精盐水规格NaC1,315g/L,密度=1190kg/m3,精盐水中杂质忽略不计.二、电解液规格NaOH:125g/L,NaC1,180g/L,密度=1185kg/m3,电解碱液中由于副反应产生的杂质忽略不计。三、以生产1吨100%NaOH成品计2NaCI+2H2Ｏ＝2NaOＨ＋H2↑+Cl2↑2×58﹒52×182×40271生产1吨100%NaOH可制得氯气,氢气的重量及消耗氯化钠及水的重量分别为：电解槽的物料平衡如图所示-、进入电解槽的精制盐水量的计算进入电解槽的NaCl重量=己转化为NaOH的NaCl重量+未转化的NaCl重量二、输出电解槽的电解碱液计算电解碱液的体积V2=1000/125=8M3电解碱液的重量G2=8×1185=9480KG其中：NaOH，1000(kg),NaCl：1440〈kg),H2O：7040(kg)三、湿氯气的计算湿氯气中含水量的计算：根据气体分压定律,湿氯气中氯气和水蒸气的分压应与它们的摩尔数成正比,四、湿氢气的计算湿氢气中含水量的计算：因此,离开电槽的湿氢气总重量G4=25+264．3=289．3㎏电解槽总的物料平衡见表物料平衡表化盐工序物料平衡计算以生产1吨100%烧碱为计算基准。盐水精制方法采用烧碱-纯碱法。物料平衡公式推导一、采用符号二、化盐工序物料平衡:化盐工序物料平衡如图所示(1)NaCl的衡算在NaCl的输入计算中,除了原盐和回收盐水外,在盐水精制时还有NaCl生成.MgCL2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl(a)CaCL+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl(b)MgS04+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO3(c)(3〉盐水精制剂的计算三,计算依据〈1〉原盐组成:C1=95%,C2=0.2%,C3=0.15%,C4=0.2%,C5=0.3%,不溶物=0.65%,C7=3.5%(2〉回收盐水的组成及数量G2=4.8m3/t·100%NaOH,.x,=270g/L,X2=2g/L,X3=913g/L,d1=1.185〈3〉精制盐水的组成X4=315g/L,X5=0.3g/L,d2=1.203g/L〈4〉废泥的组成及数量G7=0.7m3/t100%NaOHX12=log/L,d3=1.02四,输入〈1〉原盐消耗量的计算五,输出六、补充水量计算化盐工序物料平衡见表:扬程计算泵的扬程计算是选择泵的重要依据，这是由管网系统的安装和操作条件决定的。计算前应首先绘制流程草图，平、立面布置图，计算出管线的长度、管径及管件型式和数量。

一般管网如下图所示，（更多图例可参考化工工艺设计手册）。

D——排出几何高度，m；

取值：高于泵入口中心线：为正；低于泵入口中心线：为负；

S——吸入几何高度，m；

取值：高于泵入口中心线：为负；低于泵入口中心线：为正；

Pd、Ps——容器内操作压力，m液柱（表压）；

取值：以表压正负为准

Hf1——直管阻力损失，m液柱；

Hf2——管件阻力损失，m液柱；

Hf3——进出口局部阻力损失，m液柱；

h——泵的扬程，m液柱。

h＝D+S+hf1+hf2+h3+Pd－Ps

h=D－S+hf1+hf2+hf3+Pd－Ps

h=D＋S+hf1+hf2+hf3+Pd－Ps表5-5：计算式中各参数符号的意义

符号

意义

单位

d

管内径

m

长度

m

Q

液体的体积流量

m3/s

Re

雷诺准数

－

T

时间

s

v

液体的流速

m/s

密度

Kg/m3

粘度

Pa.s

ζ

局部阻力系数

－

ε

绝对粗糙度

m

λ

摩擦因数

－

表5-6：某些工业管材的ε约值见表1

管道类别

绝对粗糙度ε/mm

管道类别

绝对粗糙度ε/mm

金

属

管

无缝黄铜管、钢管、铅管

0.01～0.05

非

金

属

管

干净玻璃管

0.0015～0.01

新的无缝钢管、镀锌铁管

0.1～0.2

橡皮软管

0.01～0.03

新的铸铁管

0.3

木管道

0.25～1.25

具有轻度腐蚀的无缝钢管

0.2～0.3

陶土排水管

0.45～6.0

具有显著腐蚀的无缝钢管

0.5以上

很好整平的水泥管

0.33

旧的铸铁管

0.85以上

石棉水泥管

0.03～0.8

注：摘至《化工原理》科学出版社2001年9月第一版，何潮洪、冯霄主编。第48页。

管网局部阻力计算

项目

计算方法

依据条件

备注

管径

（1）

确定流量、流速

（2）

计算管径：Q＝v

（3）

确定管子规格

管道阻力

（1）

计算Re准数

Re＝

（2）

计算直管阻力

hf1＝λ

①

当Re≤2000时为滞流（层流）

λ＝

②

当Re≥2000时为湍流

＝1.14－2lg

（3）

管件阻力：（管件、阀门等）

hf2＝ζ

（4）

进出口局部阻力

hf3＝ζ=1.5

突然扩大：ζ＝

突然缩小：ζ＝0.5

由于d1/d2≈0，所以ζ＝1+0.5=1.5

⑸

管网总阻力

hf＝hf1+hf2+hf3

液体的密度和粘度

直管长度

液体流量Q，管内径，管件，阀门型式扩大或收缩前后管的的尺寸

、：小管、大管管径

科尔布鲁克（Colebrook）公式试用范围

Re＝4×103～108，

ε/d＝5×10-2~10-6从水力光滑管到完全粗糙管。

公式中很小，可以忽略，即

＝1.14－2lg

某些工业管材的ε约值见表5-6

常常用管件局部阻力系数ζ见表5-7。表5-7：常用管件和阀件底局部阻力系数ζ值

管件和阀件名称

ζ值

标准弯头

45°，ζ＝0.35

90°，ζ＝0.75

90°方形弯头

1.3

180°回转头

1.5

活接管

0.4

弯管

φ

R/d

30°

45°

60°

75°

90°

105°

120°

1.5

0.08

0.11

0.14

0.16

0.175

0.19

0.20

2.0

0.07

0.10

0.12

0.14

0.15

0.16

0.17

突然扩大

A1/A2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

ζ

1

0.81

0.64

0.49

0.36

0.25

0.16

0.09

0.04

0.01

1

突然缩小

A1/A2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

ζ

0.5

0.47

0.45

0.38

0.34

0.3

0.25

0.20

0.15

0.09

0

标准三通管

ζ=0.4

ζ=1.5

ζ=1.3

ζ=1

闸阀

全开

3/4开

1/2开

1/4开

0.17

0.9

4.5

24

截止阀

（球心阀）

全开ζ=6.4

1/2开ζ=9.5

碟阀

a

5°

10°

20°

30°

40°

45°

50°

60°

70°

ζ

0.24

0.52

1.54

3.91

10.8

18.7

30.6

118

751

旋塞

θ

5°

10°

20°

40°

60°

ζ

0.24

0.52

1.56

17.3

206

单向阀

摇板式ζ=2

球形式ζ=70

角阀(90°)

5

底阀

1.5

滤水器

(或滤水网)

2

水表（盘形）

7

注：管件、阀件底规格形式很多，制造水平，加工精度往往差别很大，所以局部系数ζ的变动范围也是很大。表中数值只是约略值。至于其他管件、阀件等ζ值，可参考相关文献。

注：供大家参考蒸发器传热面积的计算在热量衡算的基础上,可以根据传热基本方程式,计算各效蒸发器的传热面积F1=Q1/K1△t1三效顺流蒸发装置,第I效的加热蒸汽压力为0．7MPa(绝)，加热蒸汽消耗量为7200㎏/h,二次蒸气压力为0．34Mpa（绝).料液密度为1185㎎/m3.料液在蒸发压力下的沸点为151．9℃蒸发器的传热系数为K1=6270KJ/㎡h℃〈1)计算加热蒸汽放出的热量已知压力为0．7MPa(绝),的加热蒸汽的汽化潜热为2066kJ/kgQt=7200×2066=14875200kJ/kg(2)计算有效传热温差已知压力为0．7MPa(绝),的加热蒸汽的温度为164．17℃△t=164．17-151．9=12．17℃因此,该加热器的有效加热面积为F1=Q1/K1△t1=14875200/6270×12．17=194．3㎡55吨/天32%的高纯酸的物料衡算55吨/天32%的高纯酸的物料衡算一、计算依据1、生产规模:32%的高纯酸，55吨/天2、原料气组成(1)原料氢气组成见表1表1：氢气的组成成分体积百分数/%H298.4O20.3N21.16H2O0.14(2)原料氯气组成见表2表2：氯气的组成成分体积百分数/%Cl294.3H20.28CO21.3CO0.1N22.33O21.69H2O0.03二、合成炉的物料衡算生产规模:32%高纯酸，55吨/天。折算成生产100%的HCl为:(55×1000×32%)/24=733.3333Kg/hHCl的吸收率为99.8%,则需要合成炉生产的HCl的量为:733.3333/0.998=734.8029Kg/h=20.1532kmol/h因此需要的氯气的千摩尔数为:20.1532/2=10.0766Kmol/h（一）、输入1、在合成炉中发生如下反应H2+Cl2=2HCl2H2+O2=2H2O2CO+O2=2CO22、进入合成炉的原料氯气中各组分的量:Cl210.0766Kmol/h=714.4914Kg/hH2(10.0766×0.28)/94.3=0.0299Kmol/h=0.0603Kg/hCO2(10.0766×1.3)/94.3=0.1389Kmol/h=6.1130Kg/hCO(10.0766×0.1)/94.3=0.0107Kmol/h=0.2997Kg/hN2(10.0766×2.33)/94.3=0.2490Kmol/h=6.9753Kg/hO2(10.0766×1.69)/94.3=0.1806Kmol/h=5.7790Kg/h设在氢气中水的质量为XKg,则: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氯气进入总量:733.9389Kg/h3、进入合成炉的原料氢气中各组分的量:取氢气过量10%(体积),则氢气中各组分的量如下: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氢气进气总量:27.3713Kg/h（二）、输出合成炉反应生成计算:1、H2+Cl2=2HCl+184.6319KJ/mol进炉Cl2:10.0766Kmol/h生成HCl:20.1532Kmol/h消耗H2:10.0766Kmol/h放热:Q1=18.6046×105KJ/h2、2CO+O2=2CO2(不计)3、2H2+O2=2H2O+484.4128KJ/mol进炉氧气:0.2144Kmol/h生成水:0.4288Kmol/h消耗氢气:0.4288Kmol/h放热:Q2=1.0386×105KJ/h合成炉的组成见表3表3：合成炉气的组成成分Kmol/hKg/hVol,%Wt,%HCl20.1532734.802992.7996.53H20.578861.16692.670.15CO20.13896.11300.640.80CO0.01070.29970.050.04N20.379710.63671.751.40H2O0.45688.22932.101.08总计21.71816761.2485100100HCl合成炉的物料衡算见表4表4：HCl合成炉的物料平衡表输入：Kg/h原料Cl2:733.9189其中Cl2:733.9189H2：0.0603CO2：6.1130CO：0.2997N26.9753O2：5.7790H2O：0.2202原料H2:27.3713其中H2：22.3437O2：1.0816N2：3.6614H2O：0.2846输出：Kg/h合成炉气:761.2485其中HCl:734.8029H2：1.1668CO2：0.1130CO：0.2997N2：10.6367H2O：8.2293总计：输入761.2902Kg/h，输出761.2485Kg/h三、HCl吸收系统的物料衡算（一）、输入1、输入吸收塔的HCl气体等于从HCl合成炉气的量:见表42、吸收水的计算:在吸收塔中生产32%的高纯酸需要的纯水量为:(55×68%×1000)/24=1558.3333Kg/h=86.5010Kmol/h由于尾气中输出的废气含有2.2051Kg/h的水(水量计算见输出计算)所以实际需要的纯水量为:1558.3333-8.2293+2.2051=1552.3091Kg/h由于HCl的生成热为:547.2Kg/mol(取40度,32%的盐酸HCl的溶解热为547.2Kg/mol).HCl的熔解热为:Q3=733.3333×547.2=4.1028×105KJ/h在吸收系统中有少量气体水冷凝放热：Q4=（8.2293-2.2051）×2401=0.1446×105KJ/h（取308.15K时气体水的冷凝热为：2401KJ/mol）（二）、输出1、32%的高纯酸产量为:(55×1000)/24=2291.6667Kg/h2、废气量的计算:废气中包含未吸收的HCl及其它的气体。废气中为被吸收的HCl气体量为:734.8029×(1-0.998)=1.4696Kg/h=0.0403Kmol/h尾气中其它气体的组分见表5。取尾气的温度为40,则废气中水蒸汽的量可由分压定律来计算:其中废气的摩尔量:0.0403+0.57886+0.1389+0.0107+0.3797=1.14846Kmol/h水在盐酸上的分压：81mmHg废气的总压设为：760mmHg废气带走的水：（1.14846×81）/760=0.1224Kmol/h=2.2051Kg/h在吸收过程中，酸的温度设从303.15K→313.15K,则酸吸收的热为:Q5=0.645×4.187×2291.6667×10=0.6189×105KJ/h(查酸的比热为:0.645Kcal/Kg)从废气中输出的废气量为：1.1669+6.1130+0.2997+10.6367+2.2051+1.4696=21.8910Kg/hHCl吸收系统的物料衡算见表5：践皇径致腰睁幸禁糟阶争补表5欢：H备Cl潮吸收膏系统悟的物炎料衡谁算框杆丹怖校判询敞如且榆输入晋烂皱惑增坚K呜g/扇h旋爽此扫滤1、谷H县Cl洒混合们气：司勤76罪1阀.2隔48薄5津斜淡其剪中H胶Cl佣：翁炕皆瞧愈73牵4.话80蛮29证侵蛮筐决呜CO唐2：寺题喊竹赤6.袄11月30孙祥巧宿乏聪H2树：叶带功玉疏1.辫16或69佣且救届树业划努叛撒言廉裳嚷赔收毯C营O：训值淋猜巧0.根29微97嗓塞驻智虏蛋相吓骆幼隆瓣艘墙海袜慢N底2：压或歉童败10急.6伸36该7循陈而滚彼慌菊股委馅链足蜻业笋尊悼帖拢相劳饼泼惯瓶讯H2誉O：疗冻吩高还8.计22迎93渡布镜纹咽东茫那孤打衬格剑2、贝吸收俱水：批帅三寇1责55梢2.涨30质91司扯蓄摔吓真晶遇志焰姓加豆爪童罗古搁锻朵裂禁墓额堡输承出蓝今织歪催常增纳Kg乡/h迈1谢、3虫2%却高纯刑酸：虑搬应拾昨22填91爪.6厉66扫7终址买净圆探再尚晨队佳辆饲涉俊言誉熟冷台醋喷闷其中赞HC抵l：惹贵镰拒陶路73喷3.骄33垮33叼艘伪钳慕配达斥疲参观挡凭范角烫吗猎寒H2留O：艳度交垂万1疤55冻8.希33拼33码卸捐当超鞠欺腐六检扛惜亮奉厘厕抬2词、尾密气：作悦卫图刮睁21进.8节91粒0犯宽造唱其中简HC特l：醉解祝搜屑1.叹46洞96表后印远松搁哥愿耐袜协霞朱认识命扛暮CO城2：丙纯吩孝悲6其.1叨13快0溜受智蹲姓粘性笛奉婆卸倡烧贞勿顷嗓单气薄滔CO鼓：系昆堪主装趣0.切29蚂97裙票踏录猜额等语洗艺扬踪回涌畏域室满告忘N2票：衰太仍圈胶肾10臭.6恰36箭7款恢陶砍浅H艘2O迟：安仁陈脏壶2手.2巧05尸1积峡脆衡附玉破炭啦凳串案兵租博条挺托捎仪迈赶H高2：汽荣霞罢看着1.辫16剖69辞萝迟抱育途击宴活搞继县总务计：萄视泛量剃仅23俱13抛.5颗57弹6K责g/漆h筹，乱仅熟桌挪23伙13蔬.5仅57赛7K号g/扁h。油层抹书刺种高纯嫂酸的标热量胆衡算姿见表宪7贷醋羽滴粱演掠鲁搁强减袭凳芝土太睁页表7惨：热俯量衡杨算蔑连嚷输入点趣垒福淡烂KJ价/h谈桃奸创潮舰输年出译辆朗多籍棚浅堤KJ伴/h俯一足HC步l合征成放值热:庄它断18课.6裳04蛮6×白10好5唐到露揪脑成战弄渗员坐田惯膜领赠桐价鲁绘同防二H告Cl淡溶解局放热敞:锋火泄4酸.0抢12触8×豆10欠5脏.鱼回恶趟劳取泳街皇瞧理泳鞠伐吊三H根2O迈生成偶放热坡:吹肠盖1.岁03肾86壶×1牧05跌借捞惕告维华聚简执伞局客傻剂览蹲塑涂季色摸元钟懂吊魔坏语言删惯四气男体水搅冷凝扮放热锅:忧段0.矮14茎46辜×1伤05么伞平讯碑拦砖筝子刷宁猴贞子一弦高纯鹊酸温吨度升夹高吸句热:翠轧煌0.良61园89泳×1泥05批幕弟凡拐婚导拢零按态贡弟用竹倡名蚕躁涌二循米环水细带走被的热捡:逃纤斥镜23虾.1锡81倾7×该10垃5肉详值奏讲糠闪哈幸挥仪驼宿雨宅酸娃葱摧扇康绞桨贵停放热戏总计纵:蒸继旅抹2恰3.葱80潮06颂×1灶05龙旨瞒虾容饰婆巧当识略饺霉23流.8托00阴6×乒10如5良落眼菌铃吓背斑跨布高纯饶酸的束循环猎水需歪要处摊理的光热量都:通膨甘赖历卖丧合取妻敬般姨做道握脉线峡Q姓=Q烦1+缎Q2豪+Q误3+前Q4建-Q仙5法驴航订良莲运割匹裹蛇盒近百画查业=(己18牢.6诊04自6+磁1.说03昆86亭+4岂.0盘12棍8+弯0.千14三46损-0宿.6铁18哄9)胖×1厨05弦暑榨魂锤=2惕3.顶18酬17播×1席05刚终凯慢KJ误/h市高纯名酸需戚要的蜂循环艇水为怖:蚂禾俩Q劝/(假4.朝17财8×都5)剧溪灿搂番女绝饱尝想=践(2秆3.堤18耀17歼×1投05强)/辰(4确.1针78因×5承)脉隆冶缺赴畅驳抵混退菜恋凳暗侍库晕象蜓员晒=形1.脊10汇97夫×1裳05垫锅念殃Kg取/h撕进笑联涨文刷淘帜竞=术11本0.奏97哄雅歌授太t苏/h晨(循幼环水防的水国温差片设为弟:学5K林，出瓦塔的汤尾气售带走醉的热变可以筋不计擦)。电解槽生产能力计算修改W理(理论产量)=1.492*0.001*I(电流)*N(电槽数)*h(时间)

W实(实际产量)=V(体积m3)*C(浓度Kg/M3)

直流电耗计算直流电耗=(槽电压*1000)/(1.492*电流效率)

22万吨VCM单体混合脱水物料及能量衡算一、物料衡算以8000h/a工时，乙炔收率为96%，乙炔的纯度98.5%，氯化氢纯度为93.5%，HCL：C2H2=1.1：1计算，则22万吨单体/a气体量为：HCL：544.5KmolC2H2；465.3Kmol1、HCL预冷器的物料衡算以盐酸工序出来的气体中的含水的量来计算，温度为30℃，HCL冷却器出口的气相温度为10℃，根据水蒸汽的分压经验公式：2647LgP=9.33923——mmHgT计算40℃的水蒸汽分压为：1KPa；以混合气体的总的压力为160Kpa，则在混合气体中的摩尔百分数为：0.63%10℃的水蒸汽分压为：0.13KPa；以混合气体的总的压力为160Kpa，则在混合气体中的摩尔百分数为：0.08%①因为出氯化预冷器的总的混合气体为544.5Kmol，HCL的量为：544.5×93.5%=503.7Kmol，水蒸气的量为；544.5×0.08%=0.44Kmol，杂质的量为：544.5-503.7-0.44=40.4Kmol。②进HCL预冷器的含量：杂质的量为：40.4Kmol；水蒸汽的含量为544.5×0.65%=3.55Kmol，出预冷器的水的量为0.44KmoL，则冷凝下来的与HCL形成40%酸的水的量为：3.55-0.44=3.11Kmol，因为HCL与水形成40%的酸，则3.11Kmol的水溶解0.74Kmol的HCL，则进预冷器的HCL的量为503.7+0.74=504.4Kmol2、C2H2预冷器的物料衡算根据拉乌尔定律PA=PA0XAPB=PB0XB=PB0（1—XA）P=PA+PBYA=（PA0XA）/PYB=（PB0XB）/P得出以下关系式YAPA0（PB0—P）——=——————（1）式YBPB0（P—PA0）上式中XA—易挥发组分的液相组分XB—易挥发组分的液相组分PA0—易挥发组分的饱和蒸汽压PB0—易挥发组分的饱和蒸汽压PA—易挥发组分的混合气分压PB—易挥发组分的混合气分压YA—易挥发组分的气相组分YB—易挥发组分的气相组分以乙炔工序出来的气体温度30℃来计算乙炔冷却器的进口组成，以乙炔冷却器出口气体温度10℃来计算乙炔冷却器的出口组成。30℃，查得水蒸气的饱和水蒸气压为4.246Kpa，10℃，查得水蒸气的饱和水蒸气压为4.246Kpa，查得乙炔的饱和蒸汽压的计算式为：925.59LgP=7.5716————mmHg283+t则：30℃，乙炔的饱和水蒸气压为5.42×106pa，10℃，乙炔的饱和水蒸气压为3.4×106pa混合气体的总压P=（1.0+0.6）×105=1.6×105pa根据上面推出的公式（1）式得出：①、30℃时YA5.42×106（4246—1.6×105）——=————————————YB4246（1.6×105—5.42×106）=391则难挥发组分水的含量为————×100%=2.5%（39+1）①、10℃时YA3.4×106（1225.9—1.6×105）——=————————————YB1225.9（1.6×105—3.4×106）=1371则难挥发组分水的含量为————×100%=0.73%（137+1）则出乙炔预冷器的组成为：乙炔的量为：465.3×98.5%=458.3Kmol水蒸汽的量为：465.3×0.73%=3.4Kmol杂质的量为：465.3-458.3-3.4=3.58Kmol进乙炔预冷器的组成为：乙炔的量为：458.3Kmol水蒸汽的量为：465.3×2.5%=11.825Kmol杂质的量为：3.58Kmol则经过乙炔预冷器冷凝下来的水的量为：11.825-3.4=8.4Kmol则HCL预冷器和乙炔预冷器的物料衡算表如下：C2H2（Kmol）HCL（Kmol）物质名称进预冷器出预冷器物质名称进预冷器出预冷器C2H2458.3458.3HCL504.4503.7水蒸汽11.8253.4水蒸汽3.550.44杂质3.583.58杂质40.440.4液相水08.4液相酸HCL00.74水03.113、混合脱水的物料衡算查有关书籍，-14℃时HCL与水形成40%的盐酸，要求在混合脱水时的水的含量为0.06%，设预热器出口气体中HCL：XKmol，水蒸汽为：YKmol，乙炔及杂质为502.28Kmol，列方程如下：Y0.06————=————502.28+X+Y100（3.84—Y）60—————————=——（502.28—X）×36.540联立上式方程解得：X=503Y=0.55则混合脱水系统物料平衡表如下：进混合脱水物料组成出混合脱水物料组成（Kmol）气相Kmol气相C2H2458.3C2H2458.3HCL503HCL503.7水蒸汽0.55水蒸汽3.84杂质43.98杂质43.98合计1005.83合计1009.82液相HCL0.7水3.29合计3.99二、能量衡算查的以下物质的比热容CC2H2=10.5KCal/KMol.KCHCL=7.1KCal/KMol.KCH2O（g）=7.24KCal/KMol.KC杂质=7.1KCal/KMol.KCH2O（l）=18KCal/KMol.K1、HCL冷却器的能量衡算①、HCL气体及杂质从50℃冷却到10℃放出的冷量从前面的物料计算结果HCL：915.75Kmol，杂质：73.46Kmol，则Q=NHCL×CHCLΔt+N杂质×C杂质Δt=503.7×7.1×（50-10）+40.4×7.1×（50-10）=1545.6KCal②、气相中的水蒸汽从50℃冷却到10℃放出的冷量Q=NH2O（g）×CH2O（g）Δt=0.44×7.24×（50-10）=124.7KCal③、气相中部分水蒸汽和部分HCL气体经过HCL预冷器之后形成40%的酸放出的热量3.11KMolH2O（g）液化热3.11KMolH2O（L）3.11KMolH2O（L）50℃Q150℃Q210℃溶解热40%Q5盐酸0.74KMolHCL（g）0.74KMolHCL（g）液化热0.74KMolHCL（L）50℃Q310℃Q310℃则计算如下A、Q1的计算：50℃5.65KMolH2O（g）变为50℃5.65KMolH2O（L）根据WASTON公式：ΔHV/ΔH0=[(1-Tr)/(1-Tr0)]ex0.38式中：ΔHV—为待求温度下的液化热；ΔH0—为100℃下的液化热，9.77KcaL/mol；Tr0¬—为100℃下的对比温度，（273+100）/（273+373）；Tr—为待求温度下的对比温度，（273+t）/（273+373）；根据上式计算得出50℃下的液化热ΔHV为10.3×103KcaL/Kmol；则50℃5.65KMolH2O（g）变为50℃5.65KMolH2O（L）的液化热为Q1=N×ΔHV=3.11×10.3×103=32007.25KCalB、Q2的计算：50℃5.65KMolH2O（L）变为10℃5.65KMolH2O（L）所放出的热：Q2=NH2O（L）×CH2O（L）Δt=3.11×18×（50—10）=2237.4KCalC、Q3的计算：50℃0.74KMolHCL（g）变为10℃0.74KMolHCL（g）所放出的热：Q3=NHCL×CHCLΔt=0.74×7.1×（50—10）=212.432KcaLD、Q4的计算：10℃0.74KMolHCL（g）变为0.74KMolHCL（L）所放出的热；查得10℃时HCL的液化热为：3.86×103KcaL/Kmol，则：Q4=N×ΔHV=2887.28KcaLE、Q5的计算：熔解热的计算根据以下的公式求出：11.98（N—1）ΔHS=—————+5.375KcaL/KmolHCLN其中：N=水的量：HCL的量=3.11：0.74=4.2则熔解热为：11.98（4.2—1）Q5=N×ΔHS=0.74×（—————+5.375）4.2=11KcaL因此生成的酸放出的热量为：A+B+C+D+E=37355KcaL综上所述，HCL冷却器放出的热量：①+②+③=191994KcaL2、C2H2冷却器的能量衡算①、C2H2气体及杂质从50℃冷却到10℃放出的冷量从前面的物料计算结果HCL：458.3Kmol，杂质：3.58Kmol，则Q=NC2H2×CC2H2Δt+N杂质×C杂质Δt=458.3×10.5×（50-10）+7.1×3.58×（50-10）=193511.5KCal②、3.58Kmol气相中的水蒸汽从50℃冷却到10℃放出的冷量Q=NH2O（g）×CH2O（g）Δt=3.58×7.24×（50-10）=984.4KCal③、8.4Kmol气相中部分水蒸汽C2H2预冷器冷凝成水放出的热量，假设乙炔不溶解在水中；8.4KmolH2O（g）8.4KmolH2O（g）液化热8.4KmolH2O（L）50℃Q150℃Q210℃Q1=NH2O（g）×CH2O（g）Δt=8.4×7.24×（50-10）=2440.2KcaLQ2=N×ΔHV=8.4×10.3×103=86787.8KcaL水蒸汽放出的冷凝热总共为：Q=Q1+Q2=89228KcaL综上所述，C2H2冷却器放出的热量：①+②+③=283724KcaL3、混合脱水石墨冷却器的能量衡算①、HCL气体及杂质从30℃冷却到—16℃放出的热从前面的物料计算结果HCL：503.7Kmol，杂质：43.98Kmol，则Q=NHCL×CHCLΔt+N杂质×C杂质Δt=503.7×7.1×（30-（-16））+43.98×7.1×（30-（-16））=178861Kcal②C2H2气体从30℃冷却到—16℃放出的热从前面的物料计算结果HCL：458.3Kmol，则Q=NC2H2×CC2H2Δt=458.3×10.5×（30-（—16））=221368.8KCal③、气相中的水蒸汽从30℃冷却到—16℃放出的热Q=NH2O（g）×CH2O（g）Δt=0.55×7.24×（30-（—16））=183.2KCal④、气相中部分水蒸汽和部分HCL气体经过HCL预冷器之后形成40%的酸放出的热量其计算方法和前面HCL冷却器中冷凝酸的算法一致其计算结果为：46205KCal综上所述，混合脱水石墨冷却器放出的热量：①+②+③+④=446618KcaL4、预热器的需要吸收的能量衡算①、HCL气体及杂质从—16℃被加热到80℃吸收的热从前面的物料计算结果HCL：503.7Kmol，杂质：43.98Kmol，则Q=NHCL×CHCLΔt+N杂质×C杂质Δt=503.7×7.1×（80-（-16））+43.98×7.1×（80-（-16））=367704Kcal②C2H2气体从—16℃被加热到80℃吸收的热从前面的物料计算结果HCL：458.3Kmol，则Q=NC2H2×CC2H2Δt=458.3×10.5×（80-（—16））=461987KCal③、气相中的水蒸汽从—16℃被加热到80℃吸收的热Q=NH2O（g）×CH2O（g）Δt=0.55×7.24×（80-（—16））=857KCal综上所述，预热器的需要吸收的能量：①+②+③=875310KcaL混合脱水能量平衡表如下：HCL冷却器放出的热量C2H2冷却器放出的热量混合脱水石墨冷却器放出的热量预热器吸收的能量191994KcaL283724KcaL446618KcaL875310KcaL特别说明：版主大人，公式、图片和表格无法插入，导致编辑困难，能否增加此功能。湿氯气过滤器A.有关的容器参数：氯气温度（进、出口）：12℃氯气进口压力：50毫米水柱或763.8毫米汞柱；氯气出口压力：760毫米汞柱；氯气进口管直径：φ400mm，氯气进口气流速度：8.745m/sB.氯气气相组分：“干基氯气”：11066.8479kg/h(155.8711kgmol/h)equivalent3626.8515m3/h惰性组分：342.8077kg/h(11.821kgmol/h)，equivalent275.0543m3/h水分含量：40.395kg/h(2.2442kgmol/h)，equivalent52.2187m3/h总的“气相组分”重量流量：11450.0506kg/h总的“气相组分”千克分子流量：169.9363kgmol/h总的“气相组分”容积流量：3954.1245m3/hC.容器气速：已知：氯气重度：γg=3.214×273×763.8/（273+12）×760=3.0941kg/m3氯气最大气流速度：Wmax.=K×（（1000–γg）/γg）0.5=0.116×（（1000–3.0941）/3.0941）0.5=2.0822m/s“空塔速度”：Wo=0.6–0.8Wmax.=0.6×2.0822=1.2493m/sD.容器直径：D=（3954.1245/0.785×1.2493×3600）0.5=1.0583m容器直径最终选择：1.20mE.“空塔气速校正”：Wo'=3954.1245/3600×0.785×1.22=0.9717m/sF.湿氯气过滤器高度：H=2–4D=3×1200=3600mmG.湿氯气过滤器设计参数：湿氯气过滤器几何尺寸：φ1200×3600mm进口与出口接管直径：φ400mm，“空塔”气流速度：0.9717m/s湿氯气过滤器“气相”组分：“干基氯气”11066.8479kg/h(155.8711kgmol/h)Equivalent3626.8515m3/h惰性组分342.8077kg/h(11.821kgmol/h)，Equivalent275.0543m3/h水分含量40.395kg/h(2.2442kgmol/h)，Equivalent52.2187m3/h总的“气相组分”重量流量：11450.0506kg/h总的“气相组分”千克分子流量：169.9363kgmol/h总的“气相组分”容积流量：3954.1245m3/h气体温度：12℃(inletandoutlet)气体进口压力：763.8毫米汞柱气体出口压力：760毫米汞柱容器材质：HardPVC6万吨离子膜物料衡算(全版)一、项目：新建年产6万吨烧碱。二、计算依据1、需要的一次盐水（1）生产1吨烧碱需要消耗的一次盐水流量：11m3／h(一次盐水浓度为305±5g/l，离子膜电解槽淡盐水浓度工艺控制指标为215±5g/l，年工作8000小时。（2）设计生产烧碱能力为6万吨,每小时产碱7.5吨，则消耗的一次盐水为：7.5×11＝82.5m3／h一次盐水管道的确定:盐水流速范围:1.0~2.0m/s,取1.5m/s计算s=Q/v=82.5/3600×1.5=0.01527m2管道材质为衬PO管,管径为0.139m。输送管道选择Ø159×6.5的无缝钢管衬PO.2、离子膜系统酸消耗（1）一次盐水的含碱浓度：(0.3～0.6)g/l，取0.5g/l计算；进螯合树脂塔前需要调整到PH：9±0.5，取PH为9（即体积浓度为：0.0004g/l）计算,则高纯酸消耗：mHCl=（82.5×0.5－82.5×0.0004）×36.5/40＝37.61kg/h即酸消耗为：VHCl=0.109m3/h。高纯酸用于调节一次盐水PH酸管的确定:高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q/v=(0.109/3600)/0.5=0.00006056m2管道材质为PVC管,管道直径为8.78mm。输送管道选择Ø25,实际流速为:0.38m/s,（2）鳌合树脂再生需要的高纯酸量鳌合树脂塔运行24小时下线，配制酸浓度控制5%~6%，取5.5%计算，高纯水流量为6m3/h，则31%的高纯酸流量1.125m3/h，再生时间2.5小时，一年中平均每小时需要31%的高纯酸量为：0.117m3/h。鳌合树脂再生高纯酸管道管的确定:高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q/v=(1.125/3600)/0.5=0.000625m2管道材质为CPVC管,管道直径为28mm。输送管道选择Ø40,实际流速为:0.324m/s.（4）由于复极式离子膜电解槽为加酸工艺，需要调整精盐水的PH：9±0.5调整PH值在2～5之间，以PH=4计算。需要消耗的高纯酸量为：82.5×0.0004×36.5/40＝0.0301kg/h，即：0.087m3/h。4＝-㏒10［（V×1.115×1000×0.31）/36.5］/（82.5＋V）V=8.71×10－4m3/hV总1＝0.0878m3/h输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定:高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q/v=(0.0878/3600)/0.5=0.0000488m2管道材质为CPVC管,管道直径为5.57mm输送管道选择Ø15,实际流速为:0.310m/s.（5）离子膜脱氯塔消耗酸量真空脱氯系统淡盐水的PH值工艺指标控制：1.2～1.5，取1.2计算，出电解槽淡盐水的流量为44m3/h，考虑氯氢处理的氯水11m3/h，淡盐水的PH：2～5之间，取4计算，脱氯塔的处理能力为55m3/h。淡盐水PH=4化为含酸体积浓度0.00365g/L，加酸后淡盐水PH=1.2化为含酸体积浓度2.303g/L，每小时消耗酸量：55×(2.303－0.00365)×10-3=126.46kg/h，换为体积消耗酸量为0.1134m3/h的高纯酸。输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定:高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q/v=(0.1134/3600)/0.5=0.000063m2管道材质为CPVC管,管道直径为8.95mm输送管道选择Ø15,实际流速为:0.401m/s.离子膜电解系统高纯酸总体消耗为：VHCl＝0.427m3/h3、真空脱氯系统亚硫酸钠消耗真空脱氯塔后的淡盐水含游离氯≤70PPM，按70PPM计算，加碱调节PH后，用亚硫酸钠除游离氯为0PPM。除脱氯后淡盐水游离氯的化学反应方程式：ClO-+SO32-SO42-+Cl-（70×10-3×55）×126=M×88.5M=5.49Kg/h亚硫酸钠罐5m3亚硫酸钠浓度配制为5%，即体积浓度为5g/L：体积输送流量为：V=1.098m3/h。亚硫酸钠管道的确定:亚硫酸钠管道的流速取1.5m/s,取计算s=Q/v=(1.098/3600)/1.5=0.000203m2管道材质为无缝钢管衬PO,管道直径为16.09mm输送管道选择Ø38,衬PO后,内径为20mm,实际流速为:0.97m/s.4、离子膜电解系统自用碱消耗（1）螯合树脂再生用碱小消耗：鳌合树脂塔运行24小时下线，配制碱浓度控制6%~7%，取7%计算，高纯水流量为6m3/h，31%的碱，则碱流量为：1.36m3/h，再生时间2.5小时，一年中平均每小时需要消耗31%的碱量为：0.1142m3/h。碱输送管道的确定碱输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q/v=(0.1142/3600)/0.5=0.0000634m2管道材质为不锈钢管,管道直径为8.99mm输送管道选择Ø15,实际流速为:0.404m/s.（2）脱氯后加碱调节淡盐水PH值碱的消耗脱氯前淡盐水PH值取1.2，脱氯后淡盐水PH值工艺控制9~12,取PH：11计算。淡盐水PH值取1.2，体积浓度为：0.4339g/l,脱氯塔的处理能力为55m3/h。加碱中和到PH为7,消耗碱为:55×0.4339×40/36.5=26.15kg/h则体积消耗为V1=0.0637m3/h调节淡盐水PH为11需消耗碱为:11＝14-㏒10［（V×410）/40］/（82.5＋V）V2=0.0121m3/h总体消耗碱:0.0759m3/h碱输送为自流,流速取0.5m/s,取计算s=Q/v=(0.0759/3600)/0.5=0.0000422m2管道材质为不锈钢管,管道直径为7.34mm输送管道选择Ø15,实际流速为:0.404m/s.5.离子膜电解系统蒸汽消耗（1）盐水精制蒸汽消耗(采用板式换热器)一次盐水精水温度为55～60℃，考虑盐水在输送过程中的热损失，板式换热器盐水进口温度为55℃度计算，进螯合树脂塔的盐水温度工艺指标要求控制在60±5℃，按60℃计算，查表：一次盐水55℃的比热Cp＝0.928Kcal/l.℃，一次盐水60℃的比热Cp＝0.925Kcal/l.℃，压力0.7Mpa，温度为164.17℃饱和蒸汽焓H1＝659.9Kcal/kg，饱和冷凝水的焓：H2＝165.7Kcal/kg,采用板式换热器,排出的冷凝水的温度为80℃焓：H3＝80Kcal/kg,，即80℃时，一次盐水的流量为：82.5m3／h。需要提供给被加热盐水的热量：Q＝82.5×〖60×925－55×928〗＝367.9×103Kcal/h蒸汽消耗为:W=Q/(H1-H2)=367.9×103/(659.9-165.7)W=744.4kg/h板式换热器的换热面积为:板式换热器总的传热系数取:3000〖Kcal//(m2.h.℃)〗s=Q/k=367.9×103/3000s=122.6m2（2）阴极电解液板式换热器5、离子膜电解系统高纯水消耗（1）螯合树脂塔再生高纯水消耗鳌合树脂塔运行24小时下线，高纯水流量为6m3/h，酸.碱各再生时间2.5小时，高纯水用量为:30m3／h碱后水洗,酸后水洗,下线后水洗各3小时,流量为10m3／h,需要消耗高纯水为90m3一年中平均每小时需要消耗高纯水为：3.75m3/h。高纯水输送管道的确定高纯水的流速取2.5m3/s。流量为10m3／h,s=Q/v=(10/3600)/2.5=0.00111m2管道材质为不锈钢管,管道直径为37.6mm输送管道选择Ø57,实际流速为:1.421m/s.（2）过滤器反洗用水消耗过滤器运行48小时下线,二次全排,三次排1/3.过滤器容积8m3,则消耗高纯水为:24m3,一年中平均每小时需要消耗高纯水为：0.5m3/h。高纯水输送管道的确定高纯水的流速取2.5m/s。根据过滤器的容积,流量为20m3／h,0.4小时充满.s=Q/v=(20/3600)/2.5=0.00222m2管道材质为不锈钢管,管道直径为53.2mm输送管道选择Ø76,实际流速为:1.44m/s.(3)配制亚硫酸钠用水消耗亚硫酸钠浓度配制为5%，即体积浓度为5g/L：体积输送流量为：V=1.098m3/h。高纯水消耗为1.098m3/h。亚硫酸钠罐5m3,高纯水的流速取2.5m/s。要求10分钟充满.则流量为30m3/h。高纯水管道管径的确定:s=Q/v=(30/3600)/2.5=0.00333m2道材质为不锈钢管,管道直径为65.1mm输送管道选择Ø76,实际流速为:2.17m/s.如果以上用一颗管道输送,保证螯合树脂塔再生,过滤器反洗,配制亚硫酸钠用水相互不影响,总体输送流量为:80m3/h。总高纯水输送管道的确定高纯水的流速取2.5m3/s。流量为60m3／h,s=Q/v=(60/3600)/2.5=0.00667m2管道材质为不锈钢管,管道直径为92.17mm输送管道选择Ø108,实际流速为:2.12m/s.（4）离子膜电解槽电解用水消耗2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H222….n7500/40高纯水的摩尔量：nH2O=187.5Kmol/h即m1H2O=3375Kg/h每个钠离子带4个水分子，迁移到阴极室的水的质量为：m2H2O=13500Kg/h成品碱带走的水的质量为：m3H2O=17500Kg/h氢气带走水的质量为：查表氢气在90℃.时，水蒸汽分压525.8毫米汞柱。pH2O=525.8-115.69=410.11毫米汞柱pH2=760-410.11=349.89毫米汞柱氢气中的水份为：m4H2O=pH2O/pH2×n=1044.6Kg/h需要消耗的高纯水量为mH2O=1044.6+17500+3375-13500=8420Kg/hvH2O=8.42m3/h高纯水上水的流速取2.5m3/s。流量为8.42m3／h,s=Q/v=(8.42/3600)/2.5=0.00094m2管道材质为不锈钢管,管道直径为34.5mm输送管道选择Ø57,实际流速为:1.19m/s.离子膜系统总体高纯水消耗：vH2O=8.42+1.098+0.5+3.75=13.77m3/h6、离子膜单槽产碱量、氯气产量、氢气产量(1)工艺要求碱浓度控制指标为31%,比重1.284,温度为90℃,即体积浓度为410g/L,小时产碱量为:V=18.29m3／h.碱液流速为15~2.5m/s.取2.0m/s.计算.碱总管输送管道的确定s=Q/v=(18.29/3600)/2.0=0.00254m2管道材质为不锈钢管,管道直径为56.88mm输送管道选择Ø76,实际流速为:1.32m/s.(2)氯气产量.氢气产量2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H22117500/40n1n2nCl2=93.75Kmol/h由公式:pv=nRT计算1.0133×105×V=93.75×8.315×103×358VCl2=2754.09m3/h查表得90℃时氯的溶解度为0.0022218Kg/Kg，饱和水蒸汽分压为0.4829Kg/cm2，其它气体的溶解不计。有摩尔比等于体积比nCl2/n总=(p总-pH2O)×p总93.75/n总=(1.0133-0.4829)/1.0133N总=179.11Kmol/h氯气总管的体积输送流量为:由公式:pv=nRT计算1.0133×105×V=179.11×8.315×103×358VCl2=5281.7m3/hV混=69.84m3/hV总=5351.54m3/h氯气管道确定氯气流速为10~20m/s.取15m/s.计算:s=Q/v=(5351.5/3600)/10=0.1484m2,管道材质为PVC管,管道直径为434.8mm输送管道选择Ø480,实际流速为:9.22m/s.NH2=93.75Kmol/h1.0133×105×V=93.75×8.315×103×363VH2=2792.22m3/h氢气含水为：nH2O=58.03Kmol/h,1.0133×105×V=(93.75+58.03)×8.315×103×363氢气总管的体积输送流量为:VH2=4521.1m3/h氢气管道确定氢气流速为10~20m/s.取15m/s.计算.s=Q/v=(4521.1/3600)/10=0.12558m2,管道材质为PVC管,管道直径为399.9mm输送管道选择Ø480,实际流速为:7.90m/s.物料组成

含量

成分

组

成Kmol/hKg/小时

Cl293.756656.3.H2O187.63376.3O21.78457.08

含量

成分

组

成

Kmol/hKg/小时H293.75187.5H2O58.0331044.67、真空脱氯系统(1)真空脱氯解吸氯气解吸氯气纯度为70%,出槽淡盐水含游离氯3000PPm,脱氯后淡盐水含游离氯70PPm.温度为:70℃.解吸的氯气为:mCl2=55×(3000-70)/1000=161.2Kg/h.摩尔流量为:nCl2=2.27kmol/hnH2O=0.215kmol/h真空脱氯的氯气纯度工艺指标为70％计，湿氯气中的水的体积含量为:6.6%,湿氯气中其它气体以空气计，体积含量23.4%。n其它＝0.759kmol/h解吸氯气中总摩尔流量为:n混=3.244kmol/h由公式:pv=nRT计算1.0133×105×V=3.244×8.315×103×343V混=91.31m3/h混氯气流速为5~10m/s.取5m/s.计算.s=Q/v=(91.31/3600)/5=0.00507m2,管道材质为PVC管,管道直径为71.22mm输送管道选择Ø140,实际流速为:1.64m/s.(5)、钛冷却器的物料、热量衡算进入填料塔的淡盐水浓度为210g/l,温度为85℃,游离氯为3000PPm.真空度为250毫米汞柱,PH值为1.2。要求解吸后淡盐水含游离氯为小于70PPm.液体流量为55m3/h。解吸的氯气量nCl2=2.27kmol/h即：mCl2=161Kg/h查在85℃时，饱和湿氯气含水蒸汽含338g/Kg。饱和水蒸汽含量：54.47Kg/h工艺要求温度降低到45℃时查在45℃时，饱和湿氯气含水蒸汽含26.2g/Kg。湿氯气温度由85℃降低到45℃时，冷凝的水的为：MH20=50.199Kg/h查表得：氯气比热85℃时，8.367千卡/千摩尔℃。氯气比热45℃时，8.288千卡/千摩尔℃。水蒸汽焓：85℃时，633.3千卡/公85斤。45℃时，616.8千卡/公斤。其它气体比热：（以空气计）85℃时，0.244千卡/公斤℃。45℃时，0.2405千卡/公斤℃。能量衡算：氯气带入的热量:2.27×85×8.367=1614.4千卡水蒸汽带入的热量：54.47×633.3=34495.8千卡其它气体带入的热量：33.35×85×0.244＝691.7千卡Q1＝35801.9千卡氯气带出的热量:2.27×45×8.242=841.9千卡水蒸汽带出的热量：4.271×616.8=2634.3千卡其它气体带出的热量：33.35×45×0.2403＝360.6千卡氯水带出的热量：50.199×45×1＝2258.9千卡Q2＝6095.7千卡冷却水进口温度为25℃，出口温度为35℃，需要冷却水取出的热量为：Q3＝Q1－Q2＝29706.2千卡需要25℃时的冷却水量：G＝29706.2/(35-25)=2970.6公斤/h温度的对数平均温差：t=32.75℃传热系数取：15传热面积：F=Q/K.T=29706.2/15×32.75=60m2(2)、成品碱冷却器(3)、碱液冷却器计算阴极电流效率某氯碱厂有电解槽60只在运转,电解槽的电流强度为10000A,一昼夜可生产电解液164.2M3,电解液中NaOH的浓度为125g/L根据公式可得:NaOH的实际产量=164.2X125=20525(Kg)NaOH的理论产量=1.492X10000X24X60/1000=21484.8(Kg)阴极电流效率=20525/21484.8X100%=95.35%电解产氯、氢产量计算及理论盐耗、直流电耗计算产氯量=71*1000/（2*40）产氢气=2*1000/（2*40）理论盐耗=2*58.5*1000/（2*40）直流电耗=电压*1000/(1.492*电流效率)例:据电解总反应计算生产1吨NaOH(100%)产生氯气和氢气多少?理论盐耗多少?若槽电压为3.18V,电流效率为95%时,每吨碱的直流电耗是多少?解:电解总反应:2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑产氯量=71*1000/（2*40）=887.5Kg产氢气=2*1000/（2*40）=25Kg理论盐耗=2*58.5*1000/（2*40）=1462.5Kg直流电耗=电压*1000/(1.492*电流效率)=3.18*1000/(1.492*95%)=2243.5Kwh/t40万吨VCM单体压缩物料及能量衡算一、物料衡算以8000h/a工时，则40万吨单体/a气体量为：C2H3CL：465.3Kmol杂质；43.98KmolC2H3CL及杂质总共为509.28Kmol1、机前预冷器的物料衡算根据拉乌尔定律PA=PA0XAPB=PB0XB=PB0（1—XA）P=PA+PBYA=（PA0XA）/PYB=（PB0XB）/P得出以下关系式YAPA0（PB0—P）——=——————（1）式YBPB0（P—PA0）上式中XA—易挥发组分的液相组分XB—易挥发组分的液相组分PA0—易挥发组分的饱和蒸汽压PB0—易挥发组分的饱和蒸汽压PA—易挥发组分的混合气分压PB—易挥发组分的混合气分压YA—易挥发组分的气相组分YB—易挥发组分的气相组分以碱洗泡沫塔出来的气体温度40℃来计算机前冷却器的进口组成，以机前冷却器出口气体温度10℃来计算机前冷却器的出口组成。40℃，查得水蒸气的饱和水蒸气压为7.3749Kpa，10℃，查得水蒸气的饱和水蒸气压为1225.9Kpa，查得氯乙烯的饱和蒸汽压的计算式为：783.4LgP0=6.49712————mmHg230+t则：40℃，氯乙烯的饱和水蒸气压为5.2×106pa，10℃，氯乙烯的饱和水蒸气压为2.5×106pa混合气体的总压P=1.045×105pa根据上面推出的公式（1）式得出：①、40℃时YA5.2×106（7374.9—1.6×105）——=————————————YB7374.9（1.045×105—5.2×106）=141则难挥发组分水的含量为————×100%=6.7%（14+1）②、10℃时YA2.5×106（1225.9—1.045×105）——=——————————————YB1225.9（1.045×105—2.5×106）=891则难挥发组分水的含量为————×100%=1.12%（89+1）进机前冷却器的水蒸汽为：6.7%509.28×———=35.75KMol1—6.7%出机前冷却器的水蒸汽为：1.12%509.28×———=5.5KMol1—1.12%机前冷却器物料平衡表如下：进机前冷却器物料出机前冷却器物料氯乙烯及杂质509.28KMol氯乙烯及杂质509.28KMol水蒸汽35.75KMol水蒸汽5.5KMol液态水30.25KMol2、机后冷却器的物料衡算以从压缩机出来的气体温度100℃来计算机后冷却器的进口组成，以机后冷却器出口气体温度45℃来计算机后冷却器的出口组成。45℃，查得水蒸气的饱和水蒸气压为9.5814Kpa，45℃，查得氯乙烯的饱和水蒸气压为7.5×105pa，混合气体的总压P=6.5×105pa根据上面推出的公式（1）式得出：45℃时YA7.5×105（9581.4—6.5×105）——=————————————YB9581.4（6.5×105—7.5×105）=5001则难挥发组分水的含量为————×100%=0.2%（500+1）进机后冷却器的水蒸汽含量为机前水蒸汽的含量出机后冷却器的水蒸汽为：0.2%509.28×——=1KMol1—0.2%机后冷却器物料平衡表如下：进机后冷却器物料出机后前