烧碱装置处理氯气氢气初步设计

论文编号:HG243   论文字数:18599,页数:60

烧碱装置氯气、氢气处理工序初步设计

摘  要
 
 作为烧碱工业的两个重要产品，氯气和氢气是工业上最常见的两种气体，具有广泛的用途，是非常重要的化工原材料。然而电解饱和食盐水制取的氯气、氢气一般温度较高，而且含有大量的水蒸气，严重影响产品的纯度。此次设计任务是解决氯气，氢气的干燥问题。设计分两个部分，分别针对氯气和氢气干燥工艺过程中的物料和能量进行了衡算，给出了设计的基本依据，同时针对主要设备的设计和选型，参数计算，车间设计布置，安全生产等进行了探讨。考虑到温度和氯气的腐蚀性问题，采用了先冷却干燥，后硫酸干燥的方法。由于氢气性质不具有腐蚀性，采用普通冷却器和除雾器对其进行干燥。
 氯气处理工段采用间接冷却方式，填料塔硫酸循环流程串联泡罩塔干燥流程。通过工艺计算和设备设计，使氯气含水量小于0.05％。氢气处理工艺为简化流程和投资，采用直接法，两段洗涤塔进行冷却，最终使纯度达到98％。

关键词：氯气 氢气 温度 干燥 腐蚀性

 The design for treatment processes of chlorine and hydrogen in the caustic soda industry
 
 ABSTRACT
 
 With wide industrial applications, chlorine and hydrogen are the most common industrial gases and very important chemical raw materials. They are usually fabricated by electrolysising the saturated salt water in industry. However, the fabricated hydrogen and chlorine generally have the higher temperature, and mix a lot of water vapor, which would seriously affect the purity of the product. The design is about the solution of chlorine, hydrogen dryness, and contain two parts, which deal with the material and energy calculation during the process, major equipment design and selection, parameters calculation, plant design and design layout of the chlorine and hydrogen, seperately. Taking into account the problem of temperature and corrosive in chlorine, the method of cool dry firstly, and then the sulfuric acid dry was used in this design. While for the hydrogen, ordinary cooler was used during the process because of its corrosion resistance property.
 Indirect cooling method was used in during the chlorine treatment process, with acid cycle drying process in packed tower contected with series blister tower drying process. The water content in chlorine was design to less than 0.05% through the process calculation and equipment design. To simplify the process and reduce the investment, the direct method in the hydrogen treatment process was used. With two scrubber for cooling, the purity of hydrogen can finally reach to 98%.

Key words: chlorine  hydrogen  temperature  drying  corrosive 

目  录
  摘  要 I
 ABSTRACT II
 第一篇 氯气处理 1
1 总论 1
 1.1 概述 1
 1.1.1 氯碱工业在国民经济中的地位 1
 1.1.2 氯碱工业的特点 1
 1.2 氯气总述 1
 1.2.1 物理特性 2
 1.2.2 氯气的用途 2
 1.3 氯气处理的任务和方法 2
 1.4 工艺流程简介 3
 1.4.1 氯处理工艺 3
 1.4.2 工艺流程的确定 4
2 氯气工艺计算 5
 2.1 氯气处理工艺流程 5
 2.2 计算依据 5
 2.3 工艺计算 6
 2.3.1 第一钛冷却器 6
 2.3.2 第二钛冷却器 9
 2.3.3 硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） 12
 2.3.4 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 13
3 主要设备设计及选型 15
 3.1 第一钛冷却器 15
 3.1.1 确定设计方案 15
 3.1.2 确定物性数据 15
 3.1.3 设计计算 16
 3.1.4 第一钛冷却器的核算 18
 3.2 第二钛冷却器 24
 3.2.1 第二钛冷却器核算 24
 3.3 换热器附件 28
 3.3.1 管板 28
 3.3.2 壳程接管法兰 29
 3.3.3 管程接管法兰 29
 3.3.4 管箱 29
 3.3.5 封头 30
 3.4 硫酸干燥塔Ⅰ(填料塔) 30
 3.4.2 塔径的确定 30
 3.4.3 压降计算 31
 3.4.4 塔高确定 32
 3.5 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 32
 3.5.1 塔径的确定 32
 3.5.2 塔高的确定 33
 3.6 除沫器 33
 3.6.1 计算依据 33
 3.6.2 计算部分 33
4 安全生产基本原则 34
 4.1 防火，防爆等级 34
 4.2 原材料及成品的卫生安全浓度 34
 4.3 原材料、半成品及成品的毒性及急救方法 34
 4.4 生产操作中的安全技术 34
 4.5 设备的安全规定 35
 4.6 操作人员注意事项 35
 4.7 消防要点 35
 4.8 劳动保护和劳动环境 36
 4.9 消防方法 36
 第二篇  氢气处理 37
1 总论 37
 1.1 概述 37
 1.1.1 氢气 37
 1.1.2 氢气处理的任务和方法 37
 1.2 氢气处理工艺流程确定 37
2 工艺计算 38
 2.1 氢气处理工艺流程 38
 2.2 计算依据： 38
 2.3 工艺计算 39
 2.3.1 一段洗涤冷却塔 39
 2.3.2 二段洗涤冷却塔 41
3 主要设备设计及选型 44
 3.1 一段洗涤塔 44
 3.1.1 塔气体流量 44
 3.1.2 塔气体直径 44
 3.1.3 喷嘴输卤的确定及布置 44
 3.1.4 塔高的确定 44
 3.1.5 管径的选择 45
 3.2 二段洗涤塔 45
 3.2.1 塔气体流量 45
 3.2.2 塔径的确定 45
 3.2.3 喷嘴数的确定 46
 3.2.4 塔高的确定 46
 3.2.5 管径选择 46
 3.3 主要管径计算 46
 3.4 氢气输送设备 47
 3.5 水输送泵 ...47
 3.6 液封循环水池 47
 3.7 氢气缓冲罐 48
 总  结 49
 附  录 50
 参考文献 51
 谢  辞 52