年产18万吨烧碱干燥工段工艺设计
本设计为年产18万吨烧碱装置氯气干燥工段的工艺设计，干燥工段是氯碱企业不容轻视的环节，其能耗的高低直接影响着企业的经济效益。本设计采用间接冷却流程，二段组合塔（填料塔+泡罩塔）干燥工艺，使用透平氯压机对干燥后的氯气进行压缩输送。本设计进行了物料衡算以及热量衡算、设备设计与选型和车间平面设计；做了环境保护和经济分析；绘制了带控制点的工艺流程图，一段干燥塔装配图和车间平面布置图。最终完成了该工艺的设计。关键词 氯气，冷却，干燥，硫酸，干燥塔
目 录
目 录 3
1 绪论 1
1.1 设计概况 1
1.2 氯气的性质 1
1.3 选题背景 1
1.4生产氯碱的工艺流程 2
1.4.2 主要原理 2
1.4.2 工艺流程 2
1.4.3 离子膜法制备烧碱的特点 3
2 氯气处理工艺 3
2.1 氯气处理机理 3
2.2 氯气处理工段任务 4
2.3 工艺流程说明 4
2.3.1 氯气冷却 4
2.3.2 氯气的干燥 6
2.3.3 氯气的净化 8
2.3.4 氯气的压缩和输送 8
2.4 工艺流程简述 9
3 工艺计算 10
3.1氯气处理工艺流程 10
3.2计算依据 10
3.3第一钛冷却器 11
3.3.1 计算依据 11
3.3.2 物料衡算 11
3.3.3 热量衡算 13
3. 3 第二钛冷却器 14
3.3.1 计算依据 14
3.3.2 物料衡算 15
3.3.3热量衡算 16
3.4 硫酸干燥塔Ⅰ 17
3.5 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 18
4 设备设计与选型 19
4.1 设备设计与选型原则 19
4.2 一段干燥塔（填料塔） 20
4.2.1 塔径计算 20
4.2.2 塔高 21
4.2.3 塔附属高度 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.2.4 其他装置及塔内部件 22
4.3 第一钛冷却器 23
4.3.1 设计依据 23
4.3.2主体设计 23
4.4 设备一览表 24
5 车间平面布置设计 24
5.1 车间布置理论 24
5.2 车间平面布置内容 24
6 安全技术与环保部分 25
6.1 安全技术 25
6.2 环境保护 26
7 技术经济概算与项目管理 27
7.1 成本估算 27
7.2 市场分析 28
7.3 项目分析 28
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 绪论
1.1 设计概况
本文是根据任务书，进行年产18万吨烧碱中氯气干燥工段工艺流程的设计，因为从电解来的氯气温度较高，含水量大，所以该工段得主要目的是将该氯气，经洗涤、冷却、干燥、加压后输送给下一工序，由此确保了下面工段的工艺安全。
1.2 氯气的性质
氯气，化学式为Cl?。可以液化为黄绿色的油状液氯，它的密度比空气大，可用作为强氧化剂，易压缩，可溶于水，在常温常压下呈黄绿色，是氯碱工业的主要产品之一。在有强光的条件下，浓度较高的的氢气掺杂了氯气就会发生爆炸。而且因为氯气可以溶于水中，因此，当Cl2通过呼吸道进入人体，人体内的水分会溶解在Cl2中，人体中大部分的水分是在黏膜里面的，从而也就造成对人体呼吸道粘膜的侵害。
在早期的一些纺织行业和造纸行业中，常用作漂白剂。用途有以下几种：（1）消毒作用，含有氯的消毒剂有次氯化钙、二氧化氯等。（2）在工业领域，常用来制造漂粉精或者漂白粉。（3）制备盐酸。（4）制备有机溶剂（例如氯仿、四氯化碳等）。（5）制备农药。（6）制备塑料（例如聚氯乙烯塑料）。（7）可以将氯化亚铁氧化成为氯化铁。（8）海水提溴（具体原理是：Cl2与溴化钠发生反应生成了氯化钠和Br2）。
1.3 选题背景
在工业上，烧碱是使用非常广泛的一种生产原料，所以，目前世界制备烧碱已经有了各种各样的工艺。
在我国，制备烧碱，最早用的生产方法是水银法，后来采用隔膜法制备烧碱，他所使用的电解槽具有吸附沉淀作用。之后，国外有了生产过程比较复杂，但是产率较高、生产方法先进的离子膜法制备烧碱的工艺，我国积极将其引入，为我国烧碱制备行业做了很大的贡献。而且目前来看，该工艺已经成为我国生产制备烧碱的首选工艺，因为我国烧碱产量是居于世界第一的，但是生产技术方面的问题尤其突出，表现为生产技术落后、产率低，缺乏创新。所以我国需要做的的是不断加大对制备烧碱领域的研发和投入，积极创新，从而提高我国烧碱制备技术的生产效率[1]。
制备烧碱，必不可少的工段是氯气的处理工段。如果氯气中的水含量超过规定要求，将会侵蚀管道和设备，造成经济损失。当前，为了减少经济损失，保护环境，我国提高了对氯气含水量的要求，这就极大地激发了人们创新的积极性，选择最合适的生产方法，以减少含水量，到达各自的生产要求[2]。
1.4 生产氯碱的工艺流程
1.4.2 主要原理
在上述这种电解槽中，用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开。这种膜具有选择透过性，该离子交换膜不能让气体还有氯离子、氢氧根离子通过，而只能让钠离子通过，这种离子膜的优点在于：（1）不会影响到烧碱的纯度，因为产物烧碱会和氯气发生反应，生成次氯酸钠；（2）避免发生爆炸，因为在一定条件下，氢气和氯气混合会发生爆炸[3]。
1.4.2 工艺流程
图1.1 离子膜电解制备烧碱工艺流程简图
1—饱和槽；2—反应器；3—澄清槽；4—过滤器；5—树脂塔；6—电解槽；
7—脱氯塔；8—整流器
离子膜电解法制备烧碱的工艺， 主要是以食盐为原料，但关键是食盐水须经过精制才能进入电解槽。首先，将原盐输送到化盐桶中，再用各种含盐杂水、冷凝液和洗水进行溶解，饱和的粗盐水经过蒸汽加热器加热后送到反应器2。其次，在反应器中加入烧碱、纯碱、氯化钡等化学品，除去 Ca2+ 、Mg 2+ 、SO4 2，之后进入混合槽，再加入助沉剂聚沉，进入3中澄清，因为还有一些悬浮物在一次盐水中，所以还要对该盐水进行二次精制，由此将该盐水通入4中进行过滤，然后再经过5，除去盐水中的一些金属离子后，加到阳极室。阴极室中也一起加入纯水和液碱。全部物品已经加入，通入直流电进行电离。产物为氢气、氯气、氢氧化钠[4]。
目 录
目 录 3
1 绪论 1
1.1 设计概况 1
1.2 氯气的性质 1
1.3 选题背景 1
1.4生产氯碱的工艺流程 2
1.4.2 主要原理 2
1.4.2 工艺流程 2
1.4.3 离子膜法制备烧碱的特点 3
2 氯气处理工艺 3
2.1 氯气处理机理 3
2.2 氯气处理工段任务 4
2.3 工艺流程说明 4
2.3.1 氯气冷却 4
2.3.2 氯气的干燥 6
2.3.3 氯气的净化 8
2.3.4 氯气的压缩和输送 8
2.4 工艺流程简述 9
3 工艺计算 10
3.1氯气处理工艺流程 10
3.2计算依据 10
3.3第一钛冷却器 11
3.3.1 计算依据 11
3.3.2 物料衡算 11
3.3.3 热量衡算 13
3. 3 第二钛冷却器 14
3.3.1 计算依据 14
3.3.2 物料衡算 15
3.3.3热量衡算 16
3.4 硫酸干燥塔Ⅰ 17
3.5 硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 18
4 设备设计与选型 19
4.1 设备设计与选型原则 19
4.2 一段干燥塔（填料塔） 20
4.2.1 塔径计算 20
4.2.2 塔高 21
4.2.3 塔附属高度 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.2.4 其他装置及塔内部件 22
4.3 第一钛冷却器 23
4.3.1 设计依据 23
4.3.2主体设计 23
4.4 设备一览表 24
5 车间平面布置设计 24
5.1 车间布置理论 24
5.2 车间平面布置内容 24
6 安全技术与环保部分 25
6.1 安全技术 25
6.2 环境保护 26
7 技术经济概算与项目管理 27
7.1 成本估算 27
7.2 市场分析 28
7.3 项目分析 28
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 绪论
1.1 设计概况
本文是根据任务书，进行年产18万吨烧碱中氯气干燥工段工艺流程的设计，因为从电解来的氯气温度较高，含水量大，所以该工段得主要目的是将该氯气，经洗涤、冷却、干燥、加压后输送给下一工序，由此确保了下面工段的工艺安全。
1.2 氯气的性质
氯气，化学式为Cl?。可以液化为黄绿色的油状液氯，它的密度比空气大，可用作为强氧化剂，易压缩，可溶于水，在常温常压下呈黄绿色，是氯碱工业的主要产品之一。在有强光的条件下，浓度较高的的氢气掺杂了氯气就会发生爆炸。而且因为氯气可以溶于水中，因此，当Cl2通过呼吸道进入人体，人体内的水分会溶解在Cl2中，人体中大部分的水分是在黏膜里面的，从而也就造成对人体呼吸道粘膜的侵害。
在早期的一些纺织行业和造纸行业中，常用作漂白剂。用途有以下几种：（1）消毒作用，含有氯的消毒剂有次氯化钙、二氧化氯等。（2）在工业领域，常用来制造漂粉精或者漂白粉。（3）制备盐酸。（4）制备有机溶剂（例如氯仿、四氯化碳等）。（5）制备农药。（6）制备塑料（例如聚氯乙烯塑料）。（7）可以将氯化亚铁氧化成为氯化铁。（8）海水提溴（具体原理是：Cl2与溴化钠发生反应生成了氯化钠和Br2）。
1.3 选题背景
在工业上，烧碱是使用非常广泛的一种生产原料，所以，目前世界制备烧碱已经有了各种各样的工艺。
在我国，制备烧碱，最早用的生产方法是水银法，后来采用隔膜法制备烧碱，他所使用的电解槽具有吸附沉淀作用。之后，国外有了生产过程比较复杂，但是产率较高、生产方法先进的离子膜法制备烧碱的工艺，我国积极将其引入，为我国烧碱制备行业做了很大的贡献。而且目前来看，该工艺已经成为我国生产制备烧碱的首选工艺，因为我国烧碱产量是居于世界第一的，但是生产技术方面的问题尤其突出，表现为生产技术落后、产率低，缺乏创新。所以我国需要做的的是不断加大对制备烧碱领域的研发和投入，积极创新，从而提高我国烧碱制备技术的生产效率[1]。
制备烧碱，必不可少的工段是氯气的处理工段。如果氯气中的水含量超过规定要求，将会侵蚀管道和设备，造成经济损失。当前，为了减少经济损失，保护环境，我国提高了对氯气含水量的要求，这就极大地激发了人们创新的积极性，选择最合适的生产方法，以减少含水量，到达各自的生产要求[2]。
1.4 生产氯碱的工艺流程
1.4.2 主要原理
在上述这种电解槽中，用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开。这种膜具有选择透过性，该离子交换膜不能让气体还有氯离子、氢氧根离子通过，而只能让钠离子通过，这种离子膜的优点在于：（1）不会影响到烧碱的纯度，因为产物烧碱会和氯气发生反应，生成次氯酸钠；（2）避免发生爆炸，因为在一定条件下，氢气和氯气混合会发生爆炸[3]。
1.4.2 工艺流程
图1.1 离子膜电解制备烧碱工艺流程简图
1—饱和槽；2—反应器；3—澄清槽；4—过滤器；5—树脂塔；6—电解槽；
7—脱氯塔；8—整流器
离子膜电解法制备烧碱的工艺， 主要是以食盐为原料，但关键是食盐水须经过精制才能进入电解槽。首先，将原盐输送到化盐桶中，再用各种含盐杂水、冷凝液和洗水进行溶解，饱和的粗盐水经过蒸汽加热器加热后送到反应器2。其次，在反应器中加入烧碱、纯碱、氯化钡等化学品，除去 Ca2+ 、Mg 2+ 、SO4 2，之后进入混合槽，再加入助沉剂聚沉，进入3中澄清，因为还有一些悬浮物在一次盐水中，所以还要对该盐水进行二次精制，由此将该盐水通入4中进行过滤，然后再经过5，除去盐水中的一些金属离子后，加到阳极室。阴极室中也一起加入纯水和液碱。全部物品已经加入，通入直流电进行电离。产物为氢气、氯气、氢氧化钠[4]。
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