烧碱装置氯气、氢气处理工序初步设计

第一篇 氯气处理

采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去圆缺高度为H＝0.25×700＝175㎜，折流板间距取B=0.8DG＝0.8×700=560㎜，折流板厚度16㎜

折流板数NB=

=

传热管长－1 (3-3)

折流板间距6000－1 560?10块

⑹拉杆

参考《钛制化工设备设计》知，拉杆数量为6，拉杆直径为10㎜ ⑺接管

a.壳程流体进出口接管

取接管内流体流速为u1＝2m/s，则接管内径为：

D1=

4V (3-4) ?u其中，V——流体的体积流量，m3/s

u——流体在接管中的流速，m/s。 D1＝

4?10032?200000?7920?3600?995.03?

3.14?2＝0.212m

b.管程流体进出口接管

取接管内流体流速为u2＝20 m/s则接管内径为：

D2 =

4V ?u4??884.74?192.903?15??200000?7920?3600?47?

3.14?20=

=0.102m

圆整后，取壳程流体进出口接管规格为：Ф273×8㎜，管程流体进出口接管规格为Ф133×6㎜。

4．第一钛冷却器的核算

（1）壳程流体传热膜系数αo 用克恩法计算

αo＝0.36（

??）Re0.55Pr1/3（）0.14 (3-5) de?w 其中，λ——导热系数，W/(m2·℃)，

de——公称直径，m，

Re——雷诺准数，无因次，

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Pr——普兰特准数，无因次。

a.当量直径：

4(de＝

32?2t?do)24 (3-6) ?do4(3＝

2?0.0242?0.785?0.019052)3.14?0.01905

＝0.0143m

其中，t——管间距，m， do——换热管外径，m b.壳程流通截面积

So ＝BD(1-dot) (3-7) ＝0.56×0.7（1－0.01905/0.024） ＝0.08㎡

其中，B——折流板间距，m， D——壳体公称直径，m， c.壳程流体流速

uo＝Vs/So (3-8)

＝10032?200000?7920?3600?997.08?0.08＝0.735m/s

其中，Vs——流体在壳体的体积流量，m3/h。 d.雷诺数

Reo＝deuo?? (3-9)

＝

0.0143?0.735?997.080.0008937

＝11726

其中，uo——流体在壳程的流速，m/s， ρ——流体密度，kg/m3， μ——流体粘度，pa·s。 e.普兰特数

Pr＝cp?? (3-10)

＝

4.1796?0.0008937?10000.60825

＝6.14

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第一篇 氯气处理

其中，Cp——流体比热，kJ/(kg·℃)。 粘度校正（

?）?1.05，则由式（3-5）得： ?wαo＝0.36×0.60825/0.017×117260.55×6.141/3×1.050.14

＝4884 W/(m2·℃)

（2）管内传热膜系数αi

αi＝0.023

a.管程流体流通截面积

?0.80.3

RePr (3-11) di?2NSi＝di

4Np＝0.785×0.015052×518/6 ＝0.015㎡

b.管程流体流速

ui=Vs/Si

?884.74?192.903?15??200000?7920?3600?46.874?=

0.015＝10.9m/s

d.雷诺数

Rei＝＝

e.普兰特数

Pr＝＝

cp?deui??

0.01505?10.9?46.874

0.00001442＝533249

?

2.357?1000?0.00001442

0.01547＝2.197

则由式（3-11），得：

αi＝0.023×0.01547/0.01505×5714720.8×2.200.3

＝1207 W/(m2·℃)

（3）污垢热阻和管壁热阻

管外侧污垢热阻：Rso＝1.7197×104 m2·℃/W 管内侧污垢热阻：Rsi＝0.0002 m2·℃/W

Ti－0.3Mo－0.8Ni在该条件下的导热系数为0.046cal/（s·cm2·℃），即

2

λw＝0.046×4.1868×10＝19.26 W/(m2·℃)

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（4）总传热系数

dbdo11d＝+ Rso++ Rsio+o (3-12) K1?o?wdmdi?idi10.002?0.01905+0.00017197+

488419.26?0.017050.019050.01905+

0.015051139?0.01505＝0.0019

K1=526.3 W/(m2?℃)

（5）校核有效平均温差

＝+0.0002×

R1=

Ti?To80?46＝＝3.4 30?20to?tito?ti30?20＝＝0.167 80?20Ti?tiR?1×R?12P1=

φΔt＝

ln1－P1?PR (3-13)

22/P?1?R?R?1ln2/P?1?R?R2?13.42?1 =×

3.4?1ln1－0.1671－0.167?3.4

22/0.167?1?3.4?3.4?1ln2/0.167?1?3.4?3.42?1 =0.96

Δtm1＝φΔtΔtm1’ (3-14)

=0.96×36.7 =35.23℃

’

其中，Δtm——按逆流计算的对数平均温度差，℃ φΔt——温度差校正系数，无因次。

Δt= Tm1－tm1

＝63－25 ＝38℃<50℃

该温差较小，不需设温度补偿装置，因此选用固定管板式换热器。 （6）传热面积裕度

Sn＝＝

QK1?tm'

2941700

526.3?35.23＝158.6㎡

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