烧碱装置氯气、氢气处理工序初步设计

第一篇 氯气处理

该换热器的实际传热面积：

So＝?dolN

=3.14×0.01905×6×518

=185.9㎡ 该换热器的面积裕度为：

F=＝

So?Sn Sn185.9?158.6×100％

158.6＝17％

该换热器能够完成任务。 （7）流体的流动阻力 a.管程压强降：

∑ΔPI=(ΔP1+ΔP2)FTNPNS (3-15)

其中，ΔP1，ΔP2——分别为直径及回弯管中因摩擦阻力引起的

压强降，pa

FT——结垢校正因数，无因次，取1.5， NP——管程数，

NS——串连的壳程数。

管程流通面积SI=0.08㎡，流速10.9M/S,雷诺准数533249（湍流）。

设管粗糙度 ??0.1mm ,

?di?0.1?0.007

0.01505查??Re关系图得 ?=0.03

L?u2?P1??

d2647?10.92 =0.03××

0.015052 =33393 Pa

因为没有弯管，即?P2?0 则由式（3-15）得：

??P?33393?1.5?6?300538 Pa

i b.壳程压强降：

??Po?(?P1??P2)FsNs (3-16)

'' 其中，ΔP1‘——流体横过管束的压降，pa

ΔP2‘——流体流过折流板缺口的压强降，pa

Fs——壳程压强降的结垢正因数，无因次，取1.15

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Ns——串连壳程数。 ?P1?FfoNc(NB?1)'?u22 (3-17)

其中，F——管子排列方式对压强降的校正因数

fo——壳程流体的摩擦系数，当Re>500，f=5.0Re-0.228 Nc——横过管束中心线的管子数 NB——折流挡板数 管子为三角形排列，F=0.5，NB=10，

Nc=1.1N=1.1518=25，

So=0.08㎡,uo=0.735m/s，Re=11726>500，

?0.228所以 fo?5.0?11726

=0.59 ∴ 由式（3-17），得：

997.08?0.7352?P1?0.5?0.59?25?(10?1)?

2' =21849 Pa

2h?u2) ?P2?NB(3.5?D2' (3-18)

2?0.56997.08?0.7352 =10×（3.5－）×

0.72 =5117 Pa

∴ ∑ΔPo=（21849+5117）×1.15

=31011 Pa

壳程和管程的压力降几乎都能满足要求。

二. 第二钛冷却器

从第一钛出来的氯气需要进一步冷却，进入第二钛冷却器。从车间布置、设

备维修等多方面的考虑，第二钛冷却器与第一钛冷却器选取同种型号，进行核算即可。

1．第二钛冷却器核算

（1）热负荷Q

Q2=61907×200000/（7920×3600）

=434.25 KW

（2）流体平均温度及对数平均温度差

TM2=（46+18）/2=32℃

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第一篇 氯气处理

tm2= （4+8）/2 =6℃

（3）平均温度下的物性数据见下表

表3-2 物性数据表 物料 项目 单位 数据 物料 项目 密度 kg/m3 999.97 密度 粘度 cp 1.4728 粘度 冷 湿 冻 导热系W/(m0.56522 氯 导热系数 水 气 数 ?℃) 比热容 J/(g4.1999 比热容 ?℃)

（4）壳程结热系数

de=0.017m，So=0.08㎡，

uo＝Vs/So

3603?200000＝7920?999.97?3600

0.08＝0.32m/s

Reo＝＝

单位 Kg/m3 Pa?s 数据 28.922 1376.2×10-7 kcal/(m?0.007406 h?℃) cal/(mol8.2588 ?℃) deuo??

0.017?0.32?999.97

0.0014728＝3694

Pr＝＝

cp??

4.1999?1000?0.0014728

0.56522＝10.94

粘度校正（

?）0.14?1， ?w则由式（3-5）得：

αo＝0.36×0.56522/0.017×36940.55×10.941/3×1 =2435 W/(m2·℃)

（5）管程结热系数αi

?2NSi ＝di

4Np＝0.785×0.015052×518/6

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＝0.015㎡

ui=Vs/Si

(884.74?25.957?15)?2000007920?3600?28.922＝

0.015＝14.96m/s Rei＝

＝

deui??

0.01505?14.96?28.922

0.000013762＝473167

Pr＝＝

cp??

2.455?1000?0.000013762

0.008613＝3.923

则由式（3-11）得：

αi＝0.023×0.008613/0.01505×4731670.8×3.9230.3

＝689 W/(m2·℃)

（6）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

λw＝0.046×4.1868×102＝19.26 W/(m2·℃)

（7）总传热系数

由式（3-12）得：

dbdo11d=+ Rso++ Rsio+o K2?o?wdmdi?idi1+0.00017197+

24350.019050.01905+

0.01505689?0.01505=0.00278

K2=360 W/(m2?℃)

（8）校核有效平均温差

=

0.002?0.0190519.26?0.01705+0.0002×

R2=

Ti?To46?18＝＝7

8?4to?tito?ti8?4＝＝0.095 46?4Ti?tiP2=

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