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。6F1~.d/},V(v!]5H:v,Q'T0UμF：

泛点空塔气速

m/s)p+r-C2C)d)m,Y'B!L.J;mg：

重力加速度

m/s22P"{;u3h)j:U/na/ε3：干填料因子

m-1(Y5R:Q)u(V4}*O-z+Kγg：

气相重度

kg/m33z!e'n%S,@)DγL：

液相重度

kg/m34F1?!v;e7E/K*D7jμL：

液相粘度

cp:j3F0[9c1N:}6BL：

液相流量

kg/h3M1|#]1^$n%A5q!F*\G：

气相流量

kg/h6E;f2k/T3`;~.N'Tε：

填料空隙率

m3/m3%s&t6z"Q/?/n#D+u!]σL：

液相表面张力

dyn/cm(C![1?'\:Bde:

填料通道的当量直径

m(j:y/n8l-f6[;_2.

现有6万吨/年离子膜氯气洗涤塔&T-P6R"W:G%H0J"f8Wg=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=1cp3o+Z.e"N"N*X3f1\$}!_#I4Q则L/G（γg/γL）1/2=[88000/（1.989×4121）](1.989/995)1/2=0.48#n#~3m'e:O%f查图：得纵坐标为：0.0452Q3?*z3j!F/g-x#}-x3K则μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2=0.0455r)F(S'X;U!d(tμF=[(0.045gγL)/(ΦψγgμL0.2)]1/2=0.79m/s5G;Q0F9f%@3n,~空塔气速取：μ=70%μF=70%×0.79=0.55m/s%Q:Y+]5S.F

i.?2m(L则：初估塔径：D=[V/(0.785μ)]1/2=1628mm)s(d6j%w8[/n!Y*?根据容器圆整后取：1700mm"m&u6P/P!L4u-~-I6@-t则实际空塔气速为：V/(0.785D2)=4121/(0.785×1.72×3600)=0.50m/s&D-f:Q4f%X:r(F(d.y3.7万吨/年离子膜氯气洗涤塔$T8m(q'n2V%e(lV=4877m3/h，L=kg/h，8a#a&D)M0Q6@%V&\0r则L/G（γg/γL）1/2=[/（1.989×4877）](1.989/995)1/2=0.46;H6`'K'b-Q*?3p1n查图：得纵坐标为：0.046.}6t#g7a2H;S'h'e4V则μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2=0.046:}(q"d'k:S"E*y'[μF=[(0.046gγL)/(ΦψγgμL0.2)]1/2=0.80m/s1@5r"d6W,H5D/u6r空塔气速取：μ=70%μF=70%×0.80=0.56m/s0c"@$W$L/U,\5^,T"h则：初估塔径：D=[V/(0.785μ)]1/2=1755mm!V(B"h

A$j

C

U(E7l*B5r根据容器圆整并考虑一定的余量后取：2000mm1P/D9T'u7W*A"i'k!?9a则实际空塔气速为：V/(0.785D2)=4877/(0.785×22×3600)=0.43m/s8C)O(X%x$P"F#`5j5Y%G填料层高度同6万吨/年离子膜取：6m。3c9b;L;x*`*f横坐标：L/G（γg/γL）1/2=[/（1.989×4877）](1.989/995)1/2=0.461_#?$?,Z9e$`4G%e:@

O%u纵坐标：μF2Φψ/g（γg/γL）μL0.2=(0.432×350/9.81)×(1.989/995)×1=0.0132%e-W0f7N!y&s(T%K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'N1a'S

D#^/\3A&w

1.经过钛冷之后温度在15度0E/s8?/k1g#v

}-r&i

2.设氯中含水指标为100PPM!?%f,t)D2s!i

3.设1#干燥塔排出浓度为75%

,C6f)~+_*]6{/G4_

4.硫酸初始浓度为98%-k2F-s&[,Y,d(x&J8j6Q%v

5.设1千克氯气需要M克硫酸%?8s*T7}8?7l

E/e/Z-g3z

查表可知此15度时含水为4.3克/千克氯气/N4_*`5Y7[2M/L){

计算可的4.2克水分需要由浓硫酸来吸收

'v0z8}1e#X8[%e

可的方程：MX98%=（M+4.2）X75%1{9M:\-o5y3G

M=13.7克

折成1千克100%碱是12.3克;c.a:u'W1N2W-q(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%"|%p-T5k"H4i*o(['Y.S4F;M$O3d6_$S9t._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4x!T0E

Z+n4N'i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。

d0k9h3f5L3_2h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。3J!q8@-["H*b5R32%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。+w:Y

v4|-A"k%p3I蒸汽氯化热取539cal/g$l$j

i;O;^1I(m每吨氯化氢理论蒸汽耗：*F)N6q)L/i;F-{,w5R&L7T&^{(1+(1-0.98)*0.38}(488-75)/(0.92*539)=0.839吨1m)U"D

D9F27%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。*D&l,k2C;G:}:E7t*}蒸汽氯化热取539cal/g;K/^)E-g2W"p每吨氯化氢理论蒸汽耗：9O6n'o/t/p)T{(1+(1-0.67)*0.38}(530-82)/(0.67*539)=2.12吨&c,n3_

[%w2P.E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：4C-p0?5m8f

b1?)e5_/K

M烧碱=V阴极液*C烧碱*ρ阴极液*24时/天/t考核!o.\4e*R8d1b'u9{M烧碱

：烧碱日产率(100％NaOH，吨／天)

P#{/W)N+h!OV阴极液：性能保证考核期间电解槽所产生的阴极液总量(m3):P7]#T/K7X.?'a0IC烧碱：

kg.NaOH间电解槽所产生的阴极液平均NaOH浓度(kg.NaOH／kg)8i7Y6D:S$e-E&I#nρ阴极液：性能保证考核期间电解槽所产生的阴极液平均密度(kg／m3);e/T$q$r1G

L$C:wt考核：

性能保证考核时间：72小时,q!d2U-],d7D#D

O"y0q1~2L$T$H&m

(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3R%A6D/E7w/m'F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。:y(K/M;o:e.d"i.w#J3s/V(q3i-\)D6d

(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

f"b)d)^-y'}%L

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。"n6n+d6n:j9y/@:\0R%n'C(c)性能保证考核期间电解槽生产的阴极液量V阴极液%S0N4P+o/g.A)C;k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。9r;c9T8|-J4f9M#m"l)x3Z:L9V&N(w)I$z

(d)NaCl含量分析按规定的分析方法进行。,F&|.^4h:p9d$n+J6n3q;O9R4F4w/a注：烧碱电流效率按下述公式计算.q0@;g5S;o&D3]6c&p'[

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）/U:E8E7B5J"^5|

)g

Y)`0h,R5[电流效率曲线之间的关系.a-O8b!K*i.]*N'm(L9d'l/K3q4F2wη离子膜=η烧碱+η泄漏（0.43%）;O'G+Z+z2j,`1q:U.[.V

6.3.2电解直流电耗-Q0T-L,d3c

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。&{/`2U*J!J+L)K){.j直流电解电耗计算公式7P2o%`4g;s'G4x9k9R!?/y"B)J+O+a%F/M$J/X1k4C

Φ平均=N÷M总×24时/天÷t考核4\5l8Z2S'U-L

Φ平均

：平均电解电耗DC-KWH／MT-NaOH.`4@;W*]%@"P

N：性能保证考核期间的电解直流电总耗量DC-KWH-H1f.v%e5}7^7r-A

M总

：性能保证考核期间烧碱生产量(按100％NaOH计)吨／天

]%M6f/J5{

?t考核

：性能保证考核(小时)9f0e#Z*k+{'?-J1D9a*E*^,N

n4N#V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*f$P6U)u"m4?#O差值，求得直流电的消耗量。公式表示如下：1o6V5I#]&D'v-Q-b/^2E4V

N电解槽N次数1Q9[

e9U,D$V+{0AN=∑

∑

Ei.jEi.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)-{5H8P

l-@7E,i-]

i-1

j-1

k+_$j5W9T3l2h3rN:

性能保证考核期间的电解直流电总耗量DC-KWH-|:I)V"V$l(U)l

H*S(A,c

E

：电解槽两端之间的差值(v))^%C

i2~;T(z!O%h6\*F

I

：单槽电流(DC-kA)3j"G3K9V1X5y'O6N

N电解槽：电解槽数(=6))R'{-L8R.h7b

N次数

：测量次数(=36),o(z"I!X!}5Y4G7z7A/a6.3.3氯气纯度&~3S&q;a:k(1)

氯气纯度按下式计算.K/I'i5x/M)a

r5`7aGCL2=VCL2÷(VCL2+VO2+VH2-0.268VN2)×100$Q%B4`1k0J8a;T/KG：氯气纯度（干基，不含CO2）

VOL%:c5A7u4N3E5q2l2C%t+k!JVCL2，VO2，VH2，VN2：标准状态下氯气、氧气、氢气、氮气的体积;g&X'g/J;v$?9X*x;^/D7S/U

u1D;r(2)氯气的分析;c$m;P+Q!b

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。2z5a+E%c6t#p$Y(3)未吸收气体7S6U/G"b$w"f5?;p,U

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。4\1Z2D&B

i*Y*z/N2p,p:H0O,L3b-x6.3.4氢气纯度0c5f%Q-U;D8o

氢气纯度按下式计算：;J.^#n4z6O#F

GH2=CH2÷(CH2+CO2-0.268CN2)×100

[#P$U*p$k6Z*L$a

GH2：氢气纯度(％)8H

q3g;j%f;c6z2fCH2，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

o+Y6D$A5M'r"|!p;}-fNaC1,315g/L,密度=1190kg/m3,精盐水中杂质忽略不计.&`(M3P%c:S"E:g:h*v+D;{二、电解液规格!D

J&k-B&}*j2{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。-p8F)?3M:v#Q5A2`$N三、以生产1吨100%NaOH成品计-{-M)r3m#T&w2M#B2NaCI

+

2H2Ｏ＝2NaOＨ＋H2↑+Cl2↑4f/p7M6B8F%C2×58﹒5

2×18

2×40

2

71)t*f.|4j6?;I2g+a.T7B+s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：6S'X%E/E3F(^/U3V'J%F(v%T,b:K*\){0w5e%Y

7^3N5g1Q3D6?2s电解槽的物料平衡如图所示/N2S,q7\/l/R-Q#~$f2{"x5e.n-P/u;u5K6e5L4R*A3E.z"_-、进入电解槽的精制盐水量的计算)q9X%f

q(b*f/`7a-R!Z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#u

G+]9U9].f)i.d

H#t4Q:}$i4d&N5g%q.l%O#`6F二、输出电解槽的电解碱液计算'n1L*w&h8o'|4a"u0p电解碱液的体积V2=1000/125=8M3-M4G1s$[#}$f)j(r-b电解碱液的重量G2=8×1185=9480KG9K8Z7Q$x&s其中：NaOH，1000(kg),NaCl：1440〈kg),H2O：7040(kg)"l3W%R/F$E0d%B三、湿氯气的计算+g*w%S

y6?7Z%D湿氯气中含水量的计算：#d-u)|!a8X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,$@.y-R1A3L5B:l1x7S!V*o5^'`$o'r:h6\0O,G4f2T/O9u+p*}*h)T$D四、湿氢气的计算'w7Q*z7J$X湿氢气中含水量的计算：:G3G"B&f-k2w'u9s0\4q:T;w9n%Z6D1a0L-K'b!{,z/D因此,离开电槽的湿氢气总重量*r/l,l,[$_1pG4=25+264．3=289．3㎏/L&r9O#x!z6X'W

O7J6w电解槽总的物料平衡见表

p0d%|,D;@-h;|9^#j

物料平衡表+R

~*t.z(].?:m;|:E;p+\2E

\,F.v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。"?#B!r"w0B)U7D7k:S1{&k,j"U

物料平衡公式推导)N%?&M,L)e一、采用符号9a6P5f"P$p%[:n7H

];b,y#l+]!w2e,u(c3?/K二、化盐工序物料平衡:

I7X1F,x)m)x/b;O7@2Y1w化盐工序物料平衡如图所示.j+I$l&L'G6i#P9S,F

\+q1I"~.R(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.&m)X%d,C)M'u

|6w-I3M%f;Y%~2\MgCL2+

2NaOH

=Mg(OH)2↓+2NaCl

(a)3u4R/Y/o2H'_+hCaCL

+

Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl

(b)

S4F9?)]0D+~MgS04+

2NaOH

=Mg(OH)2↓+Na2SO3

(c):j+y.j"j"r2I&X:k6y(V3O%u-O0R"o"W)e;|.U(3〉盐水精制剂的计算9S)d"q&~;O4v!P(V4m#f'J6J!H

@

w(E$a.P(H-i*P'L;n三,计算依据7g

G/n.O&i,~'d;V〈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%1a&o3~!h"S7}1]6u:d

(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

{3S7_5V5L'M〈3〉精制盐水的组成

X4=315g/L,X5=0.3g/L,d2=1.203g/L5L,e3M"Q

D,q+F〈4〉废泥的组成及数量

G7=0.7m3/t100%NaOH

X12=log/L,

d3=1.024h3h"_9W2^

^7R#J四,输入0k&@)q*h!N〈1〉原盐消耗量的计算-_)F*Y0^0Q6[7v5G#A(d%s$Q%@+W)/o6c*a1j%l.m:!\,y$H6E/\.d/Y#x!~五,输出%s8K:{0i%F;V

}-~#^'L+{0P0K)_'k,o+~(a4z1@2X([)y1S,m2P8T六、补充水量计算:T)?

t4C7o(D(o8v!o*O:L*?;H!m1D%m化盐工序物料平衡见表:+K0v0Y$b*x%e1]-O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。,W0H5L2d4U7^:Q9N-E&P0I5y6b一般管网如下图所示，（更多图例可参考化工工艺设计手册）。)}!`9b"Y#M:\7V"|*GD——排出几何高度，m；#m&s1t(H#B:R+A

H

取值：高于泵入口中心线：为正；低于泵入口中心线：为负；2\&x)@/C$e9G,F3l%WS——吸入几何高度，m；3~;Y(W6}-X;\取值：高于泵入口中心线：为负；低于泵入口中心线：为正；!X;q9z2X8x4w%kPd、Ps——容器内操作压力，m液柱（表压）；1j*r7U-q/N6?

取值：以表压正负为准)y3M;d'Z6W#w&z!JHf1——直管阻力损失，m液柱；6j/S,M#Z$D-R/D#BHf2——管件阻力损失，m液柱；8E&f$Q3A7V:S+`Hf3——进出口局部阻力损失，m液柱；+]#|6A!X(?+~'}h——泵的扬程，m液柱。#n,`)G"F1y2v%m:X(g0k4\-\1P2s(K4vh＝D+S+hf1+hf2+h3+Pd－Ps5x/]4c8W9C(c(~!I6B*n;@/x$Jh=D－S+hf1+hf2+hf3+Pd－Ps;l3J%m5_6c0s

a

B)@'Y9~&B

`+nh=D＋S+hf1+hf2+hf3+Pd－Ps+R;k7_(l3u

M#{1l9X"?!h2m表5-5：计算式中各参数符号的意义.R-g'^4m+R2]符号

意义

单位;?#r'q%r%x2u#Td

管内径

m9x'z

V1L:`%d'q#M1J6U+o)|长度

m;S#_3]1J0Y0n9AQ

液体的体积流量

m3/s.}:P1|'M6_%J"XRe

雷诺准数

－%X/N!t#d0](c+C#NT

时间

s$z9p,n:[)g2o

G;Xv

液体的流速

m/s%Q;L-w*M1x:t%R)P6g%O-L

l-b(~2Y密度

Kg/m3-g

Y-V;]5W3X&y:s/B$~"O.P(T(Q#V%r0^粘度

Pa.s+p!W5a+N5y8n

U4T,P*\%Vζ

局部阻力系数

－&c.D-e.^0o*W:f)K!Lε

绝对粗糙度

m"['K8E(z%v2N'c

s&_λ

摩擦因数

－8]"T1i2G2u0k/{9{

g$q;c,Q8K/y,F1F表5-6：某些工业管材的ε约值见表1&e2T/O1l7J%n!G管道类别

绝对粗糙度ε/mm

管道类别

绝对粗糙度ε/mm9z;m7P#_9T+P9o![

B"V1v6B!u4P3^,o4a*t'e金(Q#f4E1q#|/c;@&H/m属!v3a3S

X.l4i管

无缝黄铜管、钢管、铅管

0.01～0.05

8}

\

|'J7h*U非"G7`'H-s/C!Q9P金'h!N*\6y5p属,I4a:c5w6d管

干净玻璃管

0.0015～0.01(P2a;E'm3J&_$C&N:u#g

新的无缝钢管、镀锌铁管

0.1～0.2

橡皮软管

0.01～0.03+^+e6D"d0y0_)k4z$o

新的铸铁管

0.3

木管道

0.25～1.253['G,r,g-@1O

具有轻度腐蚀的无缝钢管

0.2～0.3

陶土排水管

0.45～6.0(X;w7j)W7w-h;G

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(_;t4k,q7r+o

h

旧的铸铁管

0.85以上

石棉水泥管

0.03～0.8*u8w%Q-U#h/f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。*b"Q0p6G8\/{&z&t3@4C#r%F1{9y"`"X1j:d3n1A7r4e7e%h;](F*]9F1\%k5~管网局部阻力计算(Q'd%d/r7x(n)@,s%G+r项目

计算方法

依据条件

备注2S:E+_,v2B7P管径

（1）

确定流量、流速,J6i+p;[&I（2）

计算管径：Q＝v9i6\9~)}$y-j6A+]2n（3）

确定管子规格

-V-f.r&y;@管道阻力

（1）

计算Re准数:B.M7}7Q8`%[6P7U9l*xRe＝:l6s5|0M$B0O/L;F+p(a5Q#B2C（2）

计算直管阻力+`7H2{*B:_7_3Y*rhf1＝λ

6[#h;T4n#X)D9r

E①

当Re≤2000时为滞流（层流）!N2E#^(Z2Q(b9J6Qλ＝+h:|(l"c+@2c!@②

当Re≥2000时为湍流6g+~;`*V)c

＝1.14－2lg1\"_#u-O(^/]7g#q)C4t1x（3）

管件阻力：（管件、阀门等）:O2M9].F/l#a(u-\!v;]0R0~hf2＝ζ3@5K1~1r8z5w（4）

进出口局部阻力)u*V9A

f/Z!{0Z2r,q;mhf3＝ζ=1.5+p'h:h6n;Z7]*t突然扩大：ζ＝3X.z7?)~5N7d8S2k8^突然缩小：ζ＝0.5$[#v4?4s2x8d9S!R#U由于d1/d2≈0，所以ζ＝1+0.5=1.5&}/M%b#W0w4U:L4]6g⑸

管网总阻力"~;a*p&q1d!j!B"Ohf＝hf1+hf2+hf3

液体的密度和粘度-h$F0a,V3q6L*e6m8F%r8w$J.|5|'N,A0@!W

m(I/O/t&Y1B"`$U.p3H%n/d&V,M)t%c-o4},?

X+E直管长度/E$q5j;d'~&B0h-m0X1m+s#B)[#t'V$c

M4G$L7k(m0~!l%y4r,[5X.A4])l8U(Z9~3t+f1t1H'G4U:s/Q:i%c4P5l"L*o3d*]

Z0n.H)Z6I

a2y$g;p9H#O4g:J%Z't2A'r/V2Y+w,\*J0J0M/i;|0u0r7m液体流量Q，管内径，管件，阀门型式2B0U'J7{1Z:R$c"?1k)a:[3K'T&{5y8b扩大或收缩前后管的的尺寸!r%i9t"c9q"A'x:j0\*t(J、：小管、大管管径,c;m4X"k6a&|

科尔布鲁克（Colebrook）公式试用范围8y%^9c!O*H*@!@1RRe＝4×103～108，*{5c6b2S5D4qε/d＝5×10-2~10-6从水力光滑管到完全粗糙管。2T7J;y,~7C6i+I;L,\0Q公式中很小，可以忽略，即;\*a2S*i%M2Y4g.t＝1.14－2lg$[6`:v&A;n某些工业管材的ε约值见表5-6.{/i7n1\"Y6G/`+\

},w&}+f(a4n4Z7V6Q-Y.@#e0v)j%`7b(@*P6z1_

E4O常常用管件局部阻力系数ζ见表5-7。'Z(z.T.x+r;S;E9n%^0M6F*R&c"I$I+F1I-[.j5y-r,J表5-7：常用管件和阀件底局部阻力系数ζ值/T9J

y*S,}7m+[1b5U"o管件和阀件名称

ζ值1D%V%S1x7c-B标准弯头

45°，ζ＝0.35

90°，ζ＝0.75%F$z#_:l&N%v90°方形弯头

1.36]

I0I!a7D*[0w*b5h180°回转头

1.5,x2c0Q._$V%U-h&|5b$k活接管

0.49d'o(M5}9g:i$F(Z1q5m(^弯管

φ1z%o;D(L2a!O*~R/d

30°

45°

60°

75°

90°

105°

120°!b-v-t:t*~)P$D,o.b(y

1.5

0.08

0.11

0.14

0.16

0.175

0.19

0.208_$n;a&U-x#U

_4p

2.0

0.07

0.10

0.12

0.14

0.15

0.16

0.17;N:L)_3U&O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%A']5r(S1s7f;w4C#d+t

ζ

1

0.81

0.64

0.49

0.36

0.25

0.16

0.09

0.04

0.01

1!E6f,M-E:O&N8M0F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

q(L"N-j4X$y(f"Y

ζ

0.5

0.47

0.45

0.38

0.34

0.3

0.25

0.20

0.15

0.09

0"J;y%L3A-[0j

P9Q标准三通管

Y)}&c5{1[4\*H;W*{"X#U4p(@6_&|;M&z

ζ=0.4

ζ=1.5

ζ=1.3

ζ=1%g&Q1[({9Y:s(q6O

n闸阀

全开

3/4开

1/2开

1/4开#^;r3a4D!F8@0Q1Z/\4e(R

l

0.17

0.9

4.5

246?/H.F*y(F2Y-|*^,E2`截止阀8_-b5|+F5q"l1};c（球心阀）

全开ζ=6.4

1/2开ζ=9.5.A2Y9k0Y!D7i4`.A碟阀

a

5°

10°

20°

30°

40°

45°

50°

60°

70°)[4U:y+R'i'E3G4V

ζ

0.24

0.52

1.54

3.91

10.8

18.7

30.9w8O#r#J!h旋塞

θ

5°

10°

20°

40°

60°/V'S&U'U$x6o

ζ

0.24

0.52

1.56

17.3

2062F/}3r(c1z!~&h"b3s单向阀

摇板式ζ=2

球形式ζ=706F#D%I"O1o(\/V.m角阀(90°)

50V"e(i"]#Y$\底阀

1.52E5]:G$A)O-k6P2i滤水器7f%]-G6e!X(或滤水网)

29D0~9g%_9A'~1t*v水表（盘形）

7,t+X;q4G3`7~9w8r"~7N3n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。%q;j,r&x1Z#{3U#A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)Q.R5D7f5l

F1=Q1/K1△t1;@$w8V7\6p!v;^!m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\/]*E6P

g+|〈1)计算加热蒸汽放出的热量0P;A'P+Z)k;L(A6X已知压力为0．7MPa(绝),的加热蒸汽的汽化潜热为2066kJ/kg6r.M3C)c2Z5n,j0|Qt=7200×2066=kJ/kg6V/|$C(H2[(2)计算有效传热温差.Y9G*]#B3G5o已知压力为0．7MPa(绝),的加热蒸汽的温度为164．17℃1|!D:g7D-{)X%I△t=164．17-151．9=12．17℃&O2^4W4G0F4i8I;j:D8o$Z)w!q,]"R-~4r8{9b9y因此,该加热器的有效加热面积为,{+f*b9w$[2}(W1l

F1=Q1/K1△t1=/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2_'H:C+q,m&n([;y-h(H!{

V5C,{1z

@#X!O'Z(N一、计算依据3s8U7Z6P"@&S9U2z0}$W,g%H1、生产规模:32%的高纯酸，55吨/天/g4y/J$o6J;o;K7W2、原料气组成9p3O5S!S$D9X9l-Q,}(1)

原料氢气组成见表1-j#r-X:E)V:j8r#C表1：氢气的组成.?$i%P,r

H9C6E.Q-s2[7D成分

体积百分数/%+v;t&k6W&U8R;~9|9c7n8`H2

98.4$U$n)f7e!y%o/AO2

0.3/`-b3p)o!~3l9?N2

1.16/a+P*C2A/X0t"Y;d9oH2O

0.14/R)o

y6R$K5Q7d2e;]7Z"j!d2?(2)

原料氯气组成见表2+C.A

W.l'@3n表2：氯气的组成)^#^9R%o2h2M*\:}&P2X成分

体积百分数/%#N"T&},e0M*i-E'S%JCl2

94.3(X2Z8A/N+}5M3T$^H2

0.28)];b9\/c9K!Y&]%rCO2

1.3-b0S5r-}7a3B+]'S+CCO

0.18@/\4a&m'P:f-S;^4o*kN2

2.339\,P;[8N0`/I%Y0m/jO2

1.693~7I:F

g9W6e/]+i%G.tH2O

0.038d3G9^.o

n&l8[)e二、合成炉的物料衡算)f;W6\!U$v)m3s2Z,r生产规模:

32%高纯酸，55吨/天。折算成生产100%的HCl为:${3w

W6w'Y

(55×1000×32%)/24=733.3333

Kg/h+W9L:M6^/N)_HCl的吸收率为99.8%,则需要合成炉生产的HCl的量为:"d#g2].W

O6H$^,c3z

733.3333/0.998=734.8029

Kg/h=20.1532

kmol/h3f0h+g.O,s因此需要的氯气的千摩尔数为:;r)U;k4@,i6v"U:U#j

20.1532/2=10.0766

Kmol/h(E7J1s)s:o9}5M/j2h6j)|,b'j)w+h（一）、输入5N7l'I'd%G1_%l1、在合成炉中发生如下反应;X3t

K%z4g6R0\2Q3O%~"`

H2+Cl2

=2HCl

Z4a:c0\#Q

2H2+O2=2H2O0|4h/s:f,~%G1_

2CO+O2=2CO21q'g4G#?+w(D;t&G4\&_3f2、进入合成炉的原料氯气中各组分的量:+q'h-b-[+W/ICl2

10.0766

Kmol/h

=714.4914

Kg/h3?#z3v'V)~1M4H*A/H0V$GH2

(10.0766×0.28)/94.3=0.0299

Kmol/h

=0.0603

Kg/h%C.x:n7^-P:o9cCO2

(10.0766×1.3)/94.3=0.1389

Kmol/h

=6.1130

Kg/h

R/i1c3D;X,W!I'fCO

(10.0766×0.1)/94.3=0.0107

Kmol/h

=0.2997

Kg/h1j1Q

}+h

E5`N2

(10.0766×2.33)/94.3=0.2490

Kmol/h

=6.9753

Kg/h3v+s)O3]0OO2

(10.0766×1.69)/94.3=0.1806

Kmol/h

=5.7790

Kg/h!u&X(k9m8?9x设在氢气中水的质量为XKg,则:"d(p)~+v/^/N4R9o.yX/(714.4914+0.0603+6.1130+0.2997+6.9753+5.7790+X)=0.03%3`5J-C!t%S7]3a,B解得

X=0.2202Kg/h

=0.122

Kmol/h5w)B6V'N2_3w)E0t)i氯气进入总量:

733.9389

Kg/h:h)C7q"l5n*x/k3、进入合成炉的原料氢气中各组分的量:&O%N)],i6w/Y7Q6w取氢气过量10%(体积),则氢气中各组分的量如下:$m9U2|*a(l;j:V"C+c5N8E7r&m

H2

10.0766×1.1=11.0843

Kmol/h

=22.3437

Kg/h6u.M%t3g1|6E

O2

(11.0843×0.3)/98.4=0.0338

Kmol/h

=1.0816

Kg/h3j/N8d7J"l0C(`!D$@

N2

(11.0843×1.16)/98.4=0.1307Kmol/h

=3.6614

Kg/h3I*e+V8E8B3N%n)m/f

H2O

(11.0843×0.14)/98.4=0.0158Kmol/h

=0.2846

Kg/h1E2n9{:q#n5o'e!q3t

氢气进气总量:

27.3713

Kg/h.^!@#S/E(C4c（二）、输出;B0o!{9j$G

合成炉反应生成计算:)a9d2Y;A:}.C1、H2+Cl2

=2HCl+184.6319KJ/mol1b#F4s0J1j%[1A/`

进炉Cl2:

10.0766

Kmol/h+@

R4E$B$^/g)w8v3s

生成HCl:

20.1532

Kmol/h"h"q9X"l%I&k9\(l-F%e

消耗H2:

10.0766

Kmol/h4n,x

l.T&j6E1L放热:

Q1=18.6046×105

KJ/h&[:h!O8r(h6x$F8V/e7w$G2、2CO+O2=2CO2

(不计)

S4g!c/h5X1E2Y3w3、2H2+O2=2H2O+484.4128KJ/mol'M;w.C-R"f0a-U.z'~6D)K

进炉氧气:

0.2144

Kmol/h*M!w6d'd"v+U6C(c

生成水:

0.4288

Kmol/h&O8H;x;O6v

消耗氢气:

0.4288

Kmol/h"L&f.r-K*e5B5V*f

放热:

Q2=1.0386×105

KJ/h1P4g%{7?.O7k2s+P'a8R*d7M)I6h2^合成炉的组成见表3,u3P.b/I;t3T表3：合成炉气的组成;e(_8w5^

[!D1H"u成分

Kmol/h

Kg/h

Vol,

%

Wt,

%(t,|.v!k+X0t6R({4y)l;kHCl

20...79

96.538N

F2K:o/S.o'm-{H2

0..1669

2.67

0.156K#b:~6U6Z#B#v)M

c0]CO2

0.1389

6.1130

0.64

0.80+c

l,[#m+z!p+`:O6WCO

0.0107

0.2997

0.05

0.040K*p&u#L2GN2

0..6367

1.75

1.40#q4l6Y/V!w5q/kH2O

0.4568

8.2293

2.10

1.08$u8^6M#j2W(~*P总计

21..2485

100

1000F*\(J*^-}"o1~%L*Y1H4W+[2P'S8\'d$cHCl合成炉的物料衡算见表46e9N4l6a,Q*b7m3C

O%a+Q9W表4：HCl合成炉的物料平衡表:l$r;{/H0}+D)[输入：

Kg/h

0|4I.S!g1Y原料Cl2:

733.9189,v5N,v!C6R*W0v其中Cl2:

733.9189+J3T:{,|%D7Z7L#I.BH2：

0.06034K&K;P&?+`)F.UCO2：

6.1130(k'p7y;V6~:u&`'?"c&a;wCO：

0.29976]9S5x'e!VN2

6.97535@*V;`#_9z8Q1i,D-~O2：

5.77902L&J#w5p2?H2O：

0.2202&R6b*f8j"?4^原料H2:

27.3713

{({%m8}6_%R,~#I:u其中H2：

22.3437$h7A+S6X'o*}O2：

1.08165g/^1B(^5b1XN2：

3.6614

w#V;n2d!Q$E;h$pH2O：

0.2846:M;r

f:q2[(~"Y输出：

Kg/h

,M({6J!F"~2}(X/O5f)D!c4G'u合成炉气:

761.2485$U*D(o(^1N/F,F1Z)S其中

HCl:

734.80291}5U1{3h#L)p8R

H2：

1.1668&M/w5b7M4t2l7f

CO2：

0.11304S4Z*a6k/C

CO：

0.2997)}%Y"T

^-~

N2：

10.63679U*d&l#r)T.^)S

H2O：

8.2293:p

N!\(U'Q*Z8H2o:e,]总计：输入761.2902Kg/h，

输出761.2485Kg/h1t(?3V-\/Y%@:v;C1e%k2F三、HCl吸收系统的物料衡算7m*_-M6Z6^.H!C,G+?(}（一）、输入*v6A)y.M,I$B"O

1、输入吸收塔的HCl气体等于从HCl合成炉气的量:见表46]&s+^1]+|+h(M"i8M.|:f1D

2、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:,~,e1}1N;{4k$C2W

(55×68%×1000)/24=1558.3333

Kg/h

=86.5010

Kmol/h$I7U#O4M:U;d.i由于尾气中输出的废气含有2.2051

Kg/h的水(水量计算见输出计算).Y)F7K0J-J1X(G#z:?0I2^所以实际需要的纯水量为:%c1v#W#_;U*f%v2^

1558.3333-8.2293+2.2051=1552.3091

Kg/h$Q3}7D6X7R!T%F(o由于HCl的生成热为:

547.2

Kg/mol(取40度,32%的盐酸

HCl的溶解热为547.2Kg/mol)./s6Q)_,]1~#u,DHCl的熔解热为:

Q3=733.3333×547.2=4.1028×105

KJ/h'}4h8r6L

g-},w4]:O在吸收系统中有少量气体水冷凝放热："H%g"`5{:Z&C$O

Q4=（8.2293-2.2051）×2401=0.1446×105

KJ/h%D"A.l;f0w&U4C（取308.15K时气体水的冷凝热为：

2401

KJ/mol）(e:H0Q.W5t7U,@（二）、输出

X8M%?&F1l)}9j*^+H:U

1、32%的高纯酸产量为:

(55×1000)/24=2291.6667

Kg/h"F/Z3F(L5F:I1J*m

2、废气量的计算:

B$|:^%q;q:R*X1}

废气中包含未吸收的HCl及其它的气体。7T&V,S0Q1w/o废气中为被吸收的HCl气体量为:%W+A+B(l,b5W7P

734.8029×(1-0.998)=1.4696

Kg/h

=0.0403

Kmol/h.D"s/h:g8V6E!t尾气中其它气体的组分见表5。-O:w&e2K'q%}'i+l9}'O.J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:-d%V3P"w,L3U"k$U/m9Y其中

废气的摩尔量:0.0403+0.57886+0.1389+0.0107+0.3797=1.14846

Kmol/h7u&l

J

n-W1G)Y#f:Z/h

水在盐酸上的分压：81mmHg)t!o"~*H(i;?2j

废气的总压设为：

760mmHg1M0g*]

`/H!o$H:`5?1u

废气带走的水：

（1.14846×81）/760=0.1224

Kmol/h

=2.2051

Kg/h/t"d-l9_9k.k'M8^在吸收过程中，酸的温度设从303.15K→313.15K,则酸吸收的热为:({&F3Y9n2@8Y

Q5=0.645×4.187×2291.6667×10=0.6189×105

KJ/h+L0L"G*S

P)k2o7T

(查酸的比热为:0.645Kcal/Kg)6r+?.[5}/H+q1s从废气中输出的废气量为：1.1669+6.1130+0.2997+10.6367+2.2051+1.4696(n6z9M,K.}-J&s/I.L)K

D

=21.8910

Kg/h'n"Z6u3l'd+N"M7kHCl吸收系统的物料衡算见表5：/{5u6p8t/@4M1l表5：HCl吸收系统的物料衡算4C6i9k1t+s1V

输入

Kg/h

1{7@.{.y,[-y"x1、HCl混合气：

761.24851a-N;o5u9B

其中HCl：

734.8029;[7[

K0U2Y6X-l

CO2：

6.1130;`%j8y.x4O9S*B3m2~,Y

H2：

1.1669%X!v6w5|+I4z$y!u

CO：

0.2997,Y3W"q*Z;k;H9Y3Y

N2：

10.6367

6|6J.E&C,C5t4b6o1e3O5q&e%b

H2O：

8.2293

_+z%M#v)S!A;a&z6L3w+s%d6n%M#z:R2、吸收水：

1552.3091

&Z3t)H'd:U;s6M(C(W9p+g

输出

Kg/h+L;Q*C3j!D)E1、32%高纯酸：

2291.6667(R;R1Q

H'r:d

n'q3a7h*j2]

其中HCl：

733.3333-G,B#Z)\!U/S9_(K

H2O：

1558.3333(V0{!E

^:K.C(R0e"b7Q)f/o"d"O

T1`'w2、尾气：

21.8910#u&t4`-z3g;Z3r9F;U

其中HCl：

1.4696+d&b)@.k+Y8E"]%L

CO2：

6.11303N4W&_-E(K,~"n;L*p#T

CO：

0.29976`"R,y)?6@6A8J7S(^

N2：

10.6367

A1T5L3~3?7?

H2O：

2.2051#M2O!j1u!D;j-w8u7e0L#@

H2：

1.1669.[!Z-|7R,^+X,@总计：

2313.5576Kg/h，

2313.5577Kg/h。

(s"K){4`,d5e:k%j8~1K6a#o.

高纯酸的热量衡算见表78p.t0[9f$\'Z2X#E2Z+Q*z表7：热量衡算;M6C$p8r7|#^3e:B!y

输入

KJ/h

输出

KJ/h%C)F.[(u;[)v8S6D3~一HCl合成放热:

18.6046×105-G%D:c!d(_8F.%]*Q%e;p;o4R!^二HCl溶解放热:

4.0128×1054I%j-e

P6w/e.4K!S/u8o!m.v&v!g(H三H2O生成放热:

1.0386×105'm/M"r0Z+a*f(j1n)E3R'o/L+a%|9E*H1L6G%S){四气体水冷凝放热:

0.1446×1053i9a/e:{(F-k

一高纯酸温度升高吸热:

0.6189×105#t,}#q3`

d.]-q&f9Y,m4s0g.二循环水带走的热:

23.1817×1052F8n;Z;E5s!P+l"b0s(|#Y2s!`0T:X

放热总计:

23.8006×105

23.8006×105(?8V)}*o!w5D高纯酸的循环水需要处理的热量:$Q-d-K/j%o-n2P/R)L"j

Q=Q1+Q2+Q3+Q4-Q5-Z$["h#E8w.Q;^+L

=(18.6046+1.0386+4.0128+0.1446-0.6189)×105*o&P7w8Z3k.|*E

=23.1817×105

KJ/h!b"|)L5K#J"m!q)K.w高纯酸需要的循环水为:

Q/(4.178×5)3f$z(}3E1L+i,f

=(23.1817×105)/(4.178×5)9v

q"k7l'H8N's

=1.1097×105

Kg/h'?1@1Q8N4W2y

=110.97

t/h)l&^#}&|9J/N7^9U3^)Q(循环水的水温差设为:5K，出塔的尾气带走的热可以不计)。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)*\3@&\.j/d;|7o2K,j$?W实(实际产量)=V(体积m3)*C(浓度Kg/M3)'F!l.m)E/`/k7@-y.k直流电耗计算直流电耗=(槽电压*1000)/(1.492*电流效率)+V8l:k+W5u*A*E2|(Y22万吨VCM单体混合脱水物料及能量衡算一、物料衡算;\*l)Z!t7_0d7J3X"Y0h'o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：-]5B(e5H&U!v(o'\8|;{HCL：544.5Kmol

C2H2；465.3Kmol5b4a+?'T

h2E!@3|1、

HCL预冷器的物料衡算&l,b"f2m*t.D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：;d0N1_)Z*}%q

26478T(O&P.b0k5f%S,lLgP=9.33923——mmHg7v1A7N5}6q3B"x'P)[#l

T,J0?9N({#~;G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%)u%V+z,_+R){$D10℃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%0A"Y6l!f;m'Q-v6V-f①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%=0.44Kmo