化工畢業(yè)設(shè)計(jì)----年產(chǎn)5萬噸燒堿氯氣冷卻工序設(shè)計(jì)

1、<p>　　年產(chǎn)5萬噸燒堿氯氣冷卻工序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　氯氣冷卻可以降低氯氣中的含水率，對氯氣的輸送和使用有重要意義，本設(shè)計(jì)主要對氯氣冷卻的工藝流程選擇說明，對進(jìn)行了冷卻的物料衡算以及設(shè)備的初步計(jì)算和選型，得到了基本合理的設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氯氣 冷卻工藝 設(shè)計(jì)

2、</p><p>　　An annual output of 50,000 tons caustic soda, chlorine gas cooling process design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Chlorine gas cooling can reduce the chlorin

3、e in the water rate, the transmission and use of chlorine has an important significance, this design the main choices of chlorine cooling process shows that the conduct of the cooling equipment, material balance, as well

4、 as the initial calculation and selection, to be the basic sound design results. </p><p>　　Key words: chlorine coolingprocess design</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b&g

5、t;　　1 概述4</b></p><p>　　1.1 氯氣的性質(zhì)4</p><p>　　1.2 氯氣用途5</p><p>　　1.2.1 消毒及凈水劑5</p><p>　　1.2.2 漂白劑5</p><p>　　1.2.3 工業(yè)溶劑5</p><p>　　1.2.

6、4 橡膠5</p><p>　　1.2.5 其它5</p><p>　　1.3 氯氣冷卻意義5</p><p><b>　　2 工藝設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　2.1 氯氣冷卻方法6</p><p>　　2.1.1 直接冷卻流程6</p><p>　　2

7、.1.2 間接冷卻流程7</p><p>　　2.1.3 氯氣循環(huán)冷卻流程7</p><p>　　2.2 氯氣處理方式的簡述7</p><p>　　2.2.1 直接冷卻+填料干燥7</p><p>　　2.2.2間接冷卻+泡沫干燥流程8</p><p>　　2.2.3 間接冷卻+泡沫、填料塔干燥流程8<

8、;/p><p>　　2.3工藝流程確定9</p><p><b>　　3工藝計(jì)算10</b></p><p>　　3.1計(jì)算依據(jù)10</p><p>　　3.2 物料衡算10</p><p>　　3.2.1 氣相進(jìn)口的物料衡算10</p><p>　　3.2.2 冷卻

9、器的出口物料衡算12</p><p>　　3.2.3 物料衡算表12</p><p>　　3.3 熱量衡算13</p><p>　　3.3.1 氣體帶入熱量13</p><p>　　3.3.2 氣體帶出熱量13</p><p>　　3.3.3 冷卻水用量13</p><p>　　3.

10、3.4 冷卻器熱量衡算表14</p><p>　　4 冷卻器的設(shè)計(jì)及選型15</p><p>　　4.1 確定設(shè)計(jì)方案15</p><p>　　4.2 確定物性數(shù)據(jù)15</p><p>　　4.2.1 流體平均溫度15</p><p>　　4.2.2 平均溫度下的物性數(shù)據(jù)15</p>&l

11、t;p>　　4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算16</p><p>　　4.3.1 計(jì)算依據(jù)16</p><p>　　4.3.2 熱負(fù)荷16</p><p>　　4.3.3 傳熱面積16</p><p>　　4.3.4 管數(shù)17</p><p>　　4.3.5 折流板17</p><p>　　4

12、.3.6 拉桿18</p><p>　　4.3.7 接管18</p><p>　　4.3.8 封頭18</p><p>　　4.3.9 材料選擇19</p><p>　　4.4氯氣冷卻器的結(jié)構(gòu)參數(shù)一覽表20</p><p><b>　　總結(jié)21</b></p><p

13、><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　致謝23</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 氯氣的性質(zhì)</b></p><p>　　氯氣的分子式是Cl2，份子量為70.92。

14、在元素周期表上處于第三周期，第七族。Cl原子的最外層上有7個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易結(jié)合一個電子使最外層電子達(dá)到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Cl2分子由兩個Cl原子組成的雙原子分子其共用電子對處于兩個原子核的中間。Cl2的化學(xué)性質(zhì)很活潑，它是一種活潑的非金屬，能和多種單質(zhì)及化合物發(fā)生反應(yīng)。</p><p>　　通常狀況下Cl2是黃綠色的氣體，比空氣重。Cl2有毒，有強(qiáng)烈刺激性。吸入少量Cl2會使鼻和喉粘膜受到刺激，引起胸部

15、疼痛和咳嗽，吸入大量Cl2會中毒死亡。Cl2易溶于水，其水溶液叫氯水。</p><p><b>　　1.2 氯氣用途</b></p><p>　　1.2.1 消毒及凈水劑</p><p>　　目前我國不少自來水廠采用液氯消毒。液氯注人水中與水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生鹽酸和次氯酸。次氯酸有氧化性，能殺死水中的細(xì)菌。并且用它消毒后，自來水中含少量的余氯，它在

16、水管停留可有效地起殺菌作用，并能保持較長時間。</p><p>　　此外，它也用來生產(chǎn)凈水劑，如三氯化鐵、堿式氯化鋁等。</p><p><b>　　1.2.2 漂白劑</b></p><p>　　漂白劑的有效成分是次氯酸鈣Ca（ClO）2 ，所以氯是生產(chǎn)漂白劑的主要原料。廣泛的使用在漂白液、漂白粉、漂白精、含氯典氰酸等中。</p>

17、<p>　　1.2.3 工業(yè)溶劑</p><p>　　含氯溶劑在膠粘劑中的作用很大，有的作為聚合反應(yīng)的介質(zhì)，使反應(yīng)緩和，溫度易于控制；有的用以純化單體和助劑；有的用以溶解基料成為膠粘劑的一個組分；有的用于烯釋膠粘劑達(dá)到一定的粘度，有利于浸潤，便于涂布施工；有的用作調(diào)節(jié)膠粘劑的揮發(fā)速度；有的用來防止凝膠增加貯存穩(wěn)定性，有的用作粘接前表面清潔處理劑；有的用來直接粘接某些熱塑性塑料制品；有的可用來降低成本

18、，提高效益。其中含氯的溶劑也有很多，如四氯化碳，二、三、四氯甲烷，三氯乙烯，三氯乙烷等。</p><p><b>　　1.2.4 橡膠</b></p><p>　　橡膠很柔軟，彈性好，耐高溫，耐油，耐紫外線，柔韌性好，強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用在皮革，化纖，輪胎及各種生活用品中，如氯丁橡膠等。</p><p><b>　　1.2.5 其它<

19、;/b></p><p>　　如塑料，農(nóng)藥，染料，化肥，制冷劑等。</p><p>　　1.3 氯氣冷卻意義</p><p>　　從上面的用途看出，氯在生活乃至工業(yè)中都很重要，因此當(dāng)工廠生產(chǎn)中副產(chǎn)品中有氯氣時，我們應(yīng)當(dāng)將氯氣回收起來。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，主要是電解食鹽水制燒堿時，在陽極產(chǎn)生氯氣，它是在電解液鹽水中鼓泡而出的

20、，溫度很高（80℃～90℃），同時夾帶著水蒸汽、鹽和其他雜質(zhì)，水蒸汽會與氯氣反應(yīng)，成為腐蝕設(shè)備、管道的根源。</p><p>　　表1-1 氯氣相關(guān)物性</p><p><b>　　腐蝕的反應(yīng)為：</b></p><p>　　Cl2 + H2 = HCl + HClO </p><p>　　2HClO =

21、 2HCl + O2↑</p><p>　　Fe + HClO = FeC13 + H2O</p><p>　　Fe + 2HCl = FeC12 + H2</p><p>　　干燥的氯氣對鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常情況下時較小，為了使氯氣能用鋼鐵材料制成的設(shè)備及管道進(jìn)行輸送或處理，要求氯氣的含水量小于0.05%，如果用透平壓縮機(jī)輸送氯氣，

22、則要求含水量小于100ppm。為了后續(xù)工段的反應(yīng)，必保證氯氣的純度，因此必須將氯氣中的水分及雜質(zhì)除去。</p><p><b>　　2 工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 氯氣冷卻方法</p><p>　　為了將副產(chǎn)品中氯氣中的水蒸汽除去，采用冷凝水蒸汽法?？梢苑譃橹苯永鋮s、間接冷卻和氯氣循環(huán)冷卻三種工藝。</p>&l

23、t;p>　　2.1.1 直接冷卻流程</p><p>　　直接將冰或冷水加入被冷卻的物料中。最簡便有效。也最迅速。但只能在不影響被冷卻物料的品質(zhì)或不致引起化學(xué)變化時才能使用。也可將熱物料置于敞槽中或噴灑于空氣中，使在表面自動蒸發(fā)而達(dá)到冷卻的目的。</p><p>　　工藝設(shè)備投資少，操作簡單，冷卻效率高，但是，此流程排出的污水含有氯氣，腐蝕管道，污染環(huán)境，同時使氯氣損失增加，且耗費(fèi)大

24、量蒸氣。</p><p>　　2.1.2 間接冷卻流程</p><p>　　將物料放在容器中，其熱能經(jīng)過器壁向周圍介質(zhì)自然散熱。被冷卻物料如果是液體或氣體，可在間壁冷卻器中進(jìn)行。夾套、蛇管、套管、列管等式的熱交換器都適用。冷卻劑一般是冷水和空氣，或根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況來確定。</p><p>　　操作簡單，易于控制，操作費(fèi)用低，氯水含量小，氯氣損失少，并能節(jié)約脫氯用蒸汽

25、。冷卻后氯氣的含水量可低于0.5﹪。</p><p>　　2.1.3 氯氣循環(huán)冷卻流程</p><p>　　冷卻效率高，操作費(fèi)用低于直接冷卻法，高于間接冷卻流程法，投資比前者高而低于后者。缺點(diǎn)是熱交換器所用冷卻水溫度要求低于15℃，因此需要消耗冷凍量，并需增設(shè)氯水泵、氯水循環(huán)槽使流程復(fù)雜化。</p><p>　　2.2 氯氣處理方式的簡述</p>&l

26、t;p>　　2.2.1 直接冷卻+填料干燥</p><p><b>　　圖（2-1）</b></p><p>　　該流程是氯氣填料塔中直接冷卻之后，氯水本身又用冷凍水進(jìn)行熱交換，被冷卻后的氯氣進(jìn)入串聯(lián)的填料干燥塔，再用硫酸進(jìn)行干燥，使水分小于0.04％。</p><p><b>　　該流程的特點(diǎn)是：</b></

27、p><p>　?、贊衤葰饨?jīng)氯水冷卻直接洗調(diào)后，電解過程除石墨陽極的有機(jī)氯化物被除去。</p><p>　?、诮?jīng)氯水直接冷卻后，氯氣的溫度容易控制，即傳熱情況比間接冷卻好。</p><p>　?、鄄捎锰盍细稍铮?fù)荷彈性大，生產(chǎn)穩(wěn)定。</p><p>　?、懿捎蒙鲜隽鞒?，要解決泵和換熱器的耐腐蝕問題。</p><p>　　2.

28、2.2間接冷卻+泡沫干燥流程</p><p><b>　　圖（2-2）</b></p><p><b>　　改流程的特點(diǎn)是：</b></p><p>　?、俨捎免伬鋮s器，間接冷卻，設(shè)備耐腐蝕。</p><p>　?、诓捎门菽龈稍锼?，設(shè)備緊湊，效率高。</p><p>　　

29、③由于泡沫塔做干燥塔，彈性小，水分易波動。</p><p>　　2.2.3 間接冷卻+泡沫、填料塔干燥流程</p><p><b>　　圖（2-3）</b></p><p>　　該流程是集中前面兩種的綜合，既有泡沫塔的高效率，又有填料塔的穩(wěn)定性，既不用水泵，又不會減少冷凍水，這一流程比較穩(wěn)定可靠。</p><p><

30、;b>　　2.3工藝流程確定</b></p><p>　　綜合上述三種氯氣的處理流程優(yōu)缺點(diǎn)，我確定以下流程，為我的氯氣冷卻處理流程：</p><p>　　氯氣冷卻處理工藝流程 圖（2-4）</p><p>　　該工藝流程：從電解槽出來的氯氣進(jìn)入填料冷卻器直接冷卻后，再次進(jìn)入鈦冷卻器間接冷卻，冷卻到符合工藝要求的溫度時，再到下一個干燥工序。有填料塔

31、的穩(wěn)定性，冷卻水循環(huán)利用，即不會減少冷凍水，又不會損失氯氣，這一流程比較穩(wěn)定可靠。</p><p><b>　　3工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　3.1計(jì)算依據(jù)</b></p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模：5萬t98%NaOH</p><p>　　衡算條件：以生產(chǎn)1t98%NaOH為基準(zhǔn)&l

32、t;/p><p>　　年生產(chǎn)時間：年生產(chǎn)時間8000小時</p><p>　　條件：氯氣成份（干） 97％</p><p>　　壓力：冷卻器進(jìn)口102.641kPa，冷卻器出口83.979 kPa</p><p>　　溫度：氯氣經(jīng)冷卻器冷卻，溫度從45℃降到25℃</p><p>　　氯氣在水中溶解度：25℃：0.0065

33、45kg/kgH2O</p><p>　　水蒸汽分壓： 45℃：9.584 kPa </p><p>　　25℃：3.168 kPa </p><p>　　冷卻水比熱： 10℃：4.191kJ/(kg·℃)</p><p>　　20℃：4.183kJ/(kg·℃)</p><p&g

34、t;　　表3-1 相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.2 物料衡算</b></p><p>　　3.2.1 氣相進(jìn)口的物料衡算</p><p>　　進(jìn)入冷卻器的溫度：45℃</p><p>　　進(jìn)入冷卻器的壓力：102.641kPa </p><p><b>　?、俾葰饬康?/p>

35、計(jì)算</b></p><p>　　由反應(yīng)式 2NaCl+ 2H2O = 2NaOH + Cl2 + 2H2 </p><p>　　2 1

36、 </p><p><b>　　x</b></p><p>　　解得 x = 887.5 </p><p>　　氯氣的質(zhì)量為： = 88.75kg</p><p>　　氯氣的摩爾質(zhì)量： =</p><p>　　氯

37、氣的體積流量： = m3 </p><p><b>　?、诓荒龤饬康挠?jì)算</b></p><p>　　由于氯氣的純度為97%,其余的3%則為不凝氣：</p><p>　　不凝氣的質(zhì)量流量為：= × 3％ = × 3％=27.45 kg </p><p>　　不凝氣的

38、千摩爾流量為： = 0.946 kmol </p><p>　　不凝氣的體積流量為： m3</p><p><b>　?、鬯至康挠?jì)算</b></p><p>　　查水在溫度為45℃的物理性質(zhì)，可得進(jìn)口處的飽和蒸氣壓為9.584 kPa</p><p>　　由道爾頓分壓定律得： </p><p&

39、gt;　　所以水蒸氣的摩爾流量： =1.42kmol</p><p>　　質(zhì)量流量： ==18×1.42=25.56 kg </p><p>　　體積流量： =36.58 m3</p><p>　　④氣相進(jìn)口總量的計(jì)算</p><p>　　總的質(zhì)量流量： =++=887.5+25.56+2

40、4.75=940.51kg</p><p>　　總的體積流量： =++=321.98+24.37+36.58=382.93m3</p><p>　　3.2.2 冷卻器的出口物料衡算</p><p>　　氯氣在冷卻器中溫度從45℃降至25℃， 出口氯氣的總壓為83.979 kPa</p><p><b>　?、俪隹谒魵獾挠?jì)算&l

41、t;/b></p><p>　　設(shè)在冷卻器出口的水蒸氣為</p><p>　　根據(jù)道爾頓分壓定律： =</p><p>　　解得： =9.5kg</p><p>　　即冷卻器出口的水蒸氣的量為9.5kg</p><p>　?、诶鋮s器出口冷凝下來的水量</p><p>　　其中水蒸氣被冷卻下

42、來的水量：25.56－9.5=16.06 kg</p><p>　　③不凝氣在冷卻過程不會損失，因此：</p><p>　　不凝氣的質(zhì)量： =27.45 kg</p><p>　?、艹隹诼葰獾牧康挠?jì)算</p><p>　　由于在冷卻的過程中氯氣會溶解在冷凝水中，</p><p>　　溶解氯氣的量為： 0.00654

43、5×16.06=0.105 kg</p><p>　　氯氣的質(zhì)量為： =887.5－0.105= 887.395 kg</p><p><b>　　⑤氯水的計(jì)算</b></p><p>　　氯水總重量為：16.06 + 0.105=16.165kg</p><p>　　3.2.3 物料衡算表</p&

44、gt;<p>　　以生產(chǎn)1t98%NaOH為基準(zhǔn)</p><p>　　表3-2 冷卻器物料衡算表</p><p>　　5萬t 98%NaOH冷卻物料衡算表</p><p>　　表3-3 冷卻器總物料衡算表</p><p>　　3.3 熱量衡算（以生產(chǎn)1t98%NaOH為基準(zhǔn)）</p><p>　　3.

45、3.1 氣體帶入熱量</p><p>　　氯氣帶入熱量：Q1=887.5／71×2.346×45×4.187=5525kJ</p><p>　　水蒸氣帶入熱量：Q2=25.56×2577.8= 65888 kJ</p><p>　　不凝氣帶入熱量：Q3＝27.45×0.2402×45×4.187＝

46、1244 kJ</p><p>　　查的氯氣在此溫度下的溶解熱為4900 kcal/kmol</p><p>　　氯氣的溶解熱：0.105／71×4900×4.187=30kJ</p><p>　　ΣQ=5525+65888+1244+30=72687 kJ</p><p>　　3.3.2 氣體帶出熱量</p>

47、<p>　　氯氣帶熱量：q1＝887.395／71×2.33×25×4.187＝3048 kJ</p><p>　　水蒸氣帶熱量：q2＝9.5×2539.7＝24127kJ</p><p>　　不凝氣帶出熱量：q3＝27.45×0.2402×25×4.187＝690 kJ</p><p&

48、gt;　　氯水排出的溫度取20℃，比熱容為1 kcal/ kg</p><p>　　氯水帶出熱量：q4＝1×16.165×20×4.187＝1354 kJ</p><p>　　Σq＝3048+24127+690+13543=29219 kJ</p><p>　　3.3.3 冷卻水用量</p><p>　　設(shè)進(jìn)口溫

49、度t1＝10℃，出口溫度t2＝20℃。</p><p><b>　　定性溫度： </b></p><p>　　T =（t2＋t1）/2</p><p>　　=（10＋20）/2</p><p><b>　　=15 ℃</b></p><p>　　Q =WCCPC(t2－t1)

50、 (3-1)</p><p>　　其中， Q ——傳熱速率，W</p><p>　　WC —— 流體質(zhì)量流量，kg/s</p><p>　　CPC ——流體比熱容，kJ/(kg?℃)</p><p><b>　　t ——溫度，℃。</b></p><p>

51、<b>　　則冷卻水量為：</b></p><p>　　WC1=Q/ CPC(t2－t1)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1041kg</b></p><p>　　冷卻水帶入熱量：1041×4.187×10＝43451

52、kJ</p><p>　　冷卻水帶出熱量：1041×4.187×20＝86902kJ</p><p>　　3.3.4 冷卻器熱量衡算表</p><p>　　以生產(chǎn)1t98%NaOH為基準(zhǔn)</p><p>　　表3-4 冷卻器熱量衡算表</p><p>　　4 冷卻器的設(shè)計(jì)及選型</p>

53、;<p>　　4.1 確定設(shè)計(jì)方案</p><p>　　從電解槽出來的氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸氣等雜質(zhì)。這種濕氯氣對鋼鐵及大多數(shù)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用，只有某些金屬材料或非金屬材料在一定條件下，才能耐濕氯氣的腐蝕。所以選擇鈦材料的列管做換熱器，冷卻水走殼程，濕氯氣走管程，并且采用逆流流向。</p><p>　　氯氣進(jìn)口溫度45℃，出口溫度25℃；</p>

54、<p>　　冷凍水進(jìn)口溫度10℃，出口溫度20℃。</p><p>　　4.2 確定物性數(shù)據(jù)</p><p>　　4.2.1 流體平均溫度Tm和tm</p><p>　　Tm1＝（Ti＋To）/2＝（45＋25）/2＝35℃</p><p>　　tm1＝（ti＋to）/2＝（10＋20）/2＝15℃</p><

55、;p>　　4.2.2 平均溫度下的物性數(shù)據(jù)</p><p>　　表4-1 物性數(shù)據(jù)</p><p>　　μ平 ＝ 132×10-7×0.1×94.4％+9×10-6×1.84×2.9％+1.84×10－6×2.7％＝12.464×10－6pa?s</p><p>　　ρ

56、平 ＝ 24.31×94.4％+0.02304×2.9％+1.19×2.7％＝22.99㎏/m3</p><p>　　λ平 ＝ 0.007275××94.4％+1.895×10－2×2.9％+0.02641×2.7％</p><p>　?。?.88×10－3－2kcal/(m??h?℃)＝1.149&

57、#215;10－2w/(m?℃)</p><p>　　Cp平 ＝ 0.121×94.4％+0.459×2.9％+1.005×2.7％</p><p>　?。?0.155 kcal /(kg?℃)=0.65kJ/(g?℃)</p><p><b>　　4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>

58、　　4.3.1 計(jì)算依據(jù)</p><p>　　由《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊》中查得，冷卻器的總傳熱系數(shù)范圍30-110w/(m2?℃)。</p><p><b>　　4.3.2 熱負(fù)荷</b></p><p>　　Q =（72689-29219）×50000／8000</p><p>　　= 271675kJ/h&

59、lt;/p><p>　　= 75.465kw</p><p>　　4.3.3 傳熱面積</p><p>　　設(shè)k=70 w/(m2?℃)</p><p><b>　　則估算的傳熱面積為</b></p><p>　　A=Q/KΔtm

60、 (4-1)</p><p>　　其中，Q——換熱器熱負(fù)荷，W</p><p>　　K——總傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)</p><p>　　Δtm——對數(shù)平均溫差，℃.</p><p><b>　　＝ </b></p><p><b>　?。?9.6℃</b></

61、p><p>　　則 由式（4-1）有</p><p>　　A = 75465 /(70×19.6)</p><p><b>　　=55 ㎡</b></p><p>　　考慮10％的面積裕度，則所需傳熱面積為：</p><p><b>　　A0 = 1.1A</b>&

62、lt;/p><p><b>　　= 1.1×55</b></p><p><b>　　=60.5㎡</b></p><p><b>　　4.3.4 管數(shù)</b></p><p>　　選用Φ19×2㎜，6m長的管，則所需管數(shù)</p><p>

63、;<b>　　(4-2)</b></p><p>　　其中， A0——傳熱面積，㎡</p><p>　　d——換熱管外徑，m</p><p>　　l——換熱管長度，m </p><p><b>　　N = </b></p><p><b>　　= 171根<

64、/b></p><p>　　參考碳鋼Φ19排管圖, 則初選換熱器的主要參數(shù)如下表。</p><p>　　表4－2 初選換熱器的主要參數(shù)</p><p><b>　　4.3.5 折流板</b></p><p>　　采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25％，則切去圓缺高度為h＝0.25×40

65、0＝100㎜，折流板間距取B=0.8Dg=0.8×400=320㎜，折流板厚16㎜</p><p>　　折流板數(shù)Nb = －1 (4-3)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=18塊</b&

66、gt;</p><p><b>　　4.3.6 拉桿</b></p><p>　　參考《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊》知，拉桿數(shù)量為6，拉桿直徑為10㎜</p><p><b>　　4.3.7 接管</b></p><p>　　①殼程流體進(jìn)出口接管（冷卻水）</p><p>　

67、　取接管內(nèi)流體流速為u1＝1m/s，則接管內(nèi)徑為：</p><p>　　D1= (4-4)</p><p>　　其中，V——流體的體積流量，m3/s</p><p>　　u——流體在接管中的流速，m/s。</p><p><b>　　D1＝</b></p&

68、gt;<p><b>　　＝0.07m</b></p><p>　?、诠艹塘黧w出口接管（氯氣）</p><p>　　取接管內(nèi)流體流速為u2＝15m/s則接管內(nèi)徑為：</p><p><b>　　D2 =</b></p><p><b>　　=</b></p&

69、gt;<p><b>　　=0.04 m</b></p><p>　　圓整后，取殼程流體進(jìn)出口接管規(guī)格為：Ф89×8㎜，管程流體進(jìn)出口接管規(guī)格為Ф42×6㎜。</p><p>　　4.3.8 封頭 </p><p>　　固定管板式換熱器要具有一定的承壓能力，因此選擇橢圓形的封頭。對于橢圓形的封頭來說，隨著D

70、i/2hi值的變化，封頭的形狀在改變。當(dāng)Di/2hi=2時，此時橢圓形封頭的應(yīng)力分布較好，且封頭與相連接的筒體壁厚大致相等，便于焊接，經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　由于所選的換熱器外殼直徑Di=400mm，所以選擇的曲面高度hi為：100 mm，直邊高度為：20mm</p><p>　　4.3.9 材料選擇</p><p><b>　?、贊衤葰赓|(zhì)材質(zhì)選擇

71、</b></p><p>　　氯氣是強(qiáng)氧化性、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，尤其在含有水分時．氯氣與水分反應(yīng)生成腐蝕性很強(qiáng)的鹽酸和具有強(qiáng)氧化性的次氯酸，C12+ H2O=HCl+ HClO許多金屬：如碳鋼、 鉛、銅 、鎳、不銹鋼等均被腐蝕，當(dāng)每克氯中含水量為0.33克 時，碳鋼的腐蝕率為0.38mm／a。在濕氯氣中鈦表面能迅速地形成一層致密的鈍化膜，所以耐腐蝕性很好。如在100℃的濕氯氣，腐蝕率不超過0.0025mm／

72、a。在氯氣中鈦鈍化所必需的含水量隨環(huán)境條件而變化，如濕度、壓力、氣流速度、受腐蝕部分的幾何形狀和表面膜的機(jī)械損傷程度等。通常，所需的含水量隨濕度升高及氣流速度降低而增加。表面膜被機(jī)械損傷后需要較高的含水量才能鈍化。氯氣中含水量>5%就足以鈍化鈦。由上述可見，飽和濕氯氣在選擇鈦村作為濕氯氣介質(zhì)換熱材質(zhì)是較為理想。</p><p>　?、诶鋮s水介質(zhì)材質(zhì)選擇</p><p>　　由于碳鋼在

73、冷卻水中會生成可溶性化合物因而使腐蝕加強(qiáng)，同時冷卻水溶液中的溶解氧會使金屬氧化，其腐蝕速度與氧含量有很大的關(guān)系。當(dāng)氧是去極化劑時能使腐蝕加強(qiáng)，對在流動、攪拌的食鹽水溶液中由于氧的補(bǔ)給容易則腐蝕速度增大。而鈦在冷卻水中的耐腐蝕性能尤為顯著，在冷卻水中選擇鈦材的耐腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于碳鋼和不銹鋼，鈦材是較理想的材質(zhì)。因此我們選擇鈦?zhàn)鳛橐r里，外部選擇不銹鋼的作為殼程材料。</p><p>　　4.4氯氣冷卻器的結(jié)構(gòu)參數(shù)一覽表

74、</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)立足于生產(chǎn)實(shí)際，查閱了大量的文獻(xiàn)資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識成的。在設(shè)計(jì)中，我以有限的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向，經(jīng)反復(fù)的計(jì)算，按照實(shí)際境況確定流程，從而進(jìn)行了物料衡算，并且對該工藝中的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行了計(jì)算。</p><p>　　設(shè)計(jì)中知識的運(yùn)算是非常的重要。要設(shè)計(jì)選擇符合生

75、產(chǎn)要求的工藝要求的條件，性能既好又節(jié)省成本是需要設(shè)計(jì)者不斷提高理論和生產(chǎn)實(shí)踐的能力，全面考慮各種因素的影響，這就要求我們在設(shè)計(jì)中保持清晰地頭腦，清晰地思路。</p><p>　　總之，燒堿生產(chǎn)中氯氣的冷卻處理時非常的重要的，可以保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，保證下段工序的正常利用，保證經(jīng)濟(jì)效益的重要工序。其中的任務(wù)是降低氯氣的溫度，通過冷卻水冷卻。它對冷卻器有一定的腐蝕作用，所以我們在設(shè)計(jì)中注意選材。氯氣的性質(zhì)我們可以知道

76、氯氣是有毒的氣體，所以對它的處理我們必須高度的重視。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)過程中，由于資料及數(shù)據(jù)的欠缺，設(shè)計(jì)得不是很完整而且由于本人的能力有限，這次設(shè)計(jì)中有好些不足的地方，望評審老師多多包涵，提出寶貴意見。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李相彪，愈慧玲主編，《燒堿生產(chǎn)技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2

77、005</p><p>　　[2]陸美娟主編《化工原理》新版（上、下冊），化學(xué)工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[3]陸忠興，周元培主編，《氯堿化工生產(chǎn)工藝》（氯堿分冊），化學(xué)工業(yè)出版社，1995。</p><p>　　[4]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會，《鈦制化工設(shè)備設(shè)計(jì)》，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985</p><p>　　[5]黃璐

78、，王保國編，《化工設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[6]賀匡國主編，《化工容器及設(shè)備得簡明設(shè)計(jì)手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成除了個人的努力之外，首先的感謝老師們給我自我評定的機(jī)會，讓我從中把書本加一結(jié)合，得到了很好的鍛煉，再次得感謝我的導(dǎo)