年产5万吨烧碱工艺流程初步设计毕业设计论文(编辑修改稿)

年产5万吨烧碱工艺流程初步设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

氢还是一种理想的燃料氢气的燃烧产物是水且污染少。 液态的氢是一种高能燃料，可供发射火箭、宇宙飞船、导弹等使用。 氢气做为燃料具有很好的发展前途。 同北京化工大学毕业设计（论文） 7 时氢气也是重要的化工原料。 综上所述：由以上叙述可以看出烧碱生产中所产生的氢气具有很高的回收价值，并且氢气处理工序较为简单，投资费用不高，高纯度的氢气可以供多种行业使用。 因此须对制烧碱 中的氢气进行处理。 烧碱 氢气处理的目的 在电解过程中， H2是以鼓泡的形式出来的，所以其带有较高的温度和部分杂质。 （ 1）其带有大量的水蒸气，温度越高，在蒸汽中的饱和水蒸气量越大，会影响氢气的纯度。 表 21 饱和水蒸气表（按温度排列） 温度 ℃ 90 80 70 60 50 40 30 饱和水气焓（ kal/kgf） （ 2）氢气中还带有 NaOH 、 NaCl。 因为氢气是从电解液中出来的，不可避免的就带有NaOH、 NaCl等盐类杂质这些杂质必须除去。 （ 3）从电解槽中以鼓泡的形式出来的氢气温度太高（一般在 80～ 90℃ ），必须进行降温，否则会影响后续的加工工艺要求。 所以氢气主要通过冷却水洗涤的处理方式达到降低氢气温度 除去水分 ，洗去NaOH、 NaCl等水溶性杂质的目的以提高氢气的纯度和利用价值。 氢气处理的工艺流程 电解出来的饱和湿氢气中含有大量的水和其他气体，一般采用间接法和直接法除去以达到工艺要求。 由于在本次设计中不充分考虑热综合利用，所以采用直接法进行氢气的处理，可以简化工艺流程，节约投资费用。 它是 由电解槽中出来的氢气经氢气缓冲罐后进入一段洗涤塔洗去一部分的杂质及使氢气冷却至 50℃ 后在经二段洗涤塔除杂质及冷却至 30℃ ，之后再经过丝网除雾器除去盐和碱的雾沫后，用罗茨鼓风机抽送至分配台进行下一阶段的分配。 北京化工大学毕业设计（论文） 8 氢气处理工艺流程简图 氢气处理工艺流程图见下，据此进行物料衡算和热量衡算： 湿氢气缓冲罐一段洗涤塔二段洗涤塔除雾器去用户 图 7 氢气处理工艺流程图 氢气处理中的工艺指标 （ 1）氢气纯度指标：﹥ 98％ （ 2）冷却水温度； 25℃ 北京化工大学毕业设计（论文） 9 第 3 章 工艺计算 一段洗涤塔的 物料衡算 一段洗涤塔的物料衡算基准 （ 1）以生产 5 万吨 100％ NaOH 为基准 有化学方程式： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + C l2↑ 240 2 510 7 m 计算可得： m= 402 1052 7 =10 7（ Kg） m— 生产 5 万吨烧碱的 H2的 质量 （ 2）经处理后 的氢气纯度为 98％。 （ 3）出电解槽后的氢气温度按 80℃ 计算。 （ 4）查相关数据得： 进入冷却塔的氢气温度为 80℃ 是饱和水蒸气分压为 ，为 50℃ 时饱和水蒸气分压为 Kgf/cm2，为 30℃ 时饱和水蒸气分为 Kgf/cm2 （ 5）由于氢气在水中的溶解度很小，故氢气在水的溶解度忽略不计。 （ 6）饱和水蒸气含量及水量计算：按道尔顿分压定律计。 一段洗涤塔的出槽氢气（ 80℃ ）中的水汽含量 设出槽氢气（ 80℃ ）中的水汽含量为 X； 据道尔顿分压定律： BABAA PPnny  得 北京化工大学毕业设计（论文） 10 KgXXXXXXXX777 0 8 0 3 50 2 8 0 8 0 3 50 2 6 5 5 4 8 101 2 4 8 181814 8 101 2 1818 则出槽气体组成： 氢气： 10 6Kmol 10 7Kg 水汽： 10 6Kmol 10 7Kg 其他气体： 12755Kmol 369895Kg 一段洗涤塔的物料衡算 计算 （ 1）据公式： n=Mm 得 212500002 Hn =106(Kmol ) 其他气体组成： 1 2 7 5 2 5 0 0 0 0  （ kmol） （ 2）根据道尔顿分压定律计算水量：设管路中（由 80℃ 降至 50℃ ）的冷凝水量为 W 这时气体中水的分子为：（ 10 7W） /18 气体的分子总数为： 76 W  据道尔顿分压定律： BABAA PPnny  北京化工大学毕业设计（论文） 11 KgWWWWW67777 8 4 6 9 4 6 8 0 87 8 4 4 4 4 1 3 28 3 9 0 9 4 07 8 4 1 2 5 6 3 7 7 5 5181 2 5 1 2 5 101 2 18 则出他气体组成： 氢气： 10 6（ kmol） （ 10 6 Kg） 水气： 10 6（ kmol） （ 10 10 6= 10 6 Kg） 其他气体： 12755（ kmol）（ 1275529=369895 Kg） 表 31 第一段洗涤塔总物料衡算表 名称 进一段洗涤冷却塔（ kg） 出一段洗涤冷却塔（ kg） 氢气 10 6 10 6 水汽 10 7 10 6 其他气体 369895 369895 氢气冷凝水量 10 6 年产 5 万吨 100%烧碱氢气处理中 氢气： 10 6（ kmol） 一段进塔氢气中含水汽含 量： 10 6（ kmol） 一段出塔氢气中含水总量： 10 6（ koml） 其它气体： 12755（ kmol） 一段洗涤塔热量衡算 查相关数据得：相关热力数据表 北京化工大学毕业设计（论文） 12 32 相关热力数据 物料与项目 单位 温度（℃） 80 50 30 氢气比热容 （ KgK ） 水蒸气比焓 KJ/Kg 其他气体比焓（空气） （ KgK ） 水的饱和蒸汽压 (绝压 ) Kgf/cm2 入塔气体带入热量 Q1=(80+273)10 6 =10 9 KJ Q2=10 7 =10 10 KJ Q3=(80+273) 369895 =10 8 KJ 冷却水带出热量 设冷却水量为 W2 kg,温度 25℃ ， 冷却水 出塔温度为 35℃ ；此时出塔冷却水比热熔约为 1 KJ/（ Kg K）。 则出塔 水量： W2+W1=W2+10 6 冷却水带入热量： Q4=W2( 273+25) 1 冷却水带出热量： Q5=(W2+10 6)( 273+35) 1 出塔气体带出热量 Q6=(273+35)10 6= 10 9 KJ 北京化工大学毕业设计（论文） 13 Q7=10 6 =10 9KJ Q8= (273+50)369895= 10 8 KJ 一段洗涤塔的热量守恒的计算 则  Q 进 = Q 出 ∴ Q 1+Q2+Q3+Q4 = Q5+Q6+Q7+Q8 10 9+10 10+10 8+W2( 273+25) 1 =(W2+10 6)( 273+35) 1 +10 9+10 9+10 8 21010 1 7 W ∴W 2=10 8 kg 即：进入系统水量为 10 8 kg , 出系统冷却水量为： 10 8+10 6=10 8 kg 冷却水带入热量： 10 8( 273+25) 1 = 10 11KJ 冷却水带出热量 ： (10 8+10 6) ( 273+35) 1 =10 11KJ 一段洗涤塔热量衡算表 北京化工大学毕业设计（论文） 14 表 33 一段洗涤塔总 热量 衡算表 输入 输出 物料名称 数量 (Kg) 热量 (KJ) 物料名称 数量 (kg) 热量 (KJ) 氢气 10 7 10 9 氢气 10 7 10 9 水汽 10 7 10 10 水汽 10 6 10 9 其他气体 369895 10 8 其他气体 369895 10 8 冷却水 10 8 10 11 冷却水 10 8 10 11 二段洗涤塔 的 物料衡算 物料衡算 的 计算依据 （ 1） 电解氢气经二段洗涤冷却温度从 50℃ 降至 30℃。 （ 30℃ 时的饱和水蒸汽压为） （ 2）干氢气纯度 98% 物料衡算 的 计算 设二段洗涤塔使氢气温度由 50℃ 降至 30℃ 的冷 凝 水量为 WO 则有道尔顿分压定律： BABAA PPnny  得 北京化工大学毕业设计（论文） 15  KgWoWoWoWoWo66761 2 6 3 2 6 4970661 7 6 0 3 2 18 则 其 他气体组成： 氢气： 625000（ kmol） （ 10 6 Kg） 水汽： 28889 （ kmol） （ 10 10 6=10 6Kg） 其他气体： 12755（ kmol）（ 1275529=369895Kg ） 表 34 二段 洗涤塔总物料衡算表 名称 进 二 段洗涤冷却塔（ kg） 出 二 段洗涤冷却塔（ kg） 氢气 10 6 10 6 水汽 10 6 10 6 其他气体 369895 369895 氢气冷凝水量 10 6 10 6 年产 5 万吨 100%烧碱氢气处理中 氢气： 625000（ kmol） 二段进塔氢气中含水汽量：。