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1.2氯气处理工序的任务、原理及流程图1.2.1 氯气处理工序的任务氯气处理工序的任务是将电解工序来的湿氯气，洗涤、冷却、干燥、压缩、除NCl3后，送往盐酸工序、液氯工序和用户等.1.2.2 氯气处理工序的原理由电解工序来的湿氯气（温度约85℃左右），通过管路输送进入塔氯气洗涤塔底部（温度约80℃左右），氯气贮槽中的氯水经循环泵送至氯气冷却器（换热器），冷却后进入氯气洗涤塔，洗涤塔为填料塔，氯气经塔上部喷淋逆流，与氯气直接接触，氯气冷却到约40～50℃，并除去氯气所夹带的盐雾. 出塔氯气进入冷却器进一步冷却，氯气出口温度控制在12～18℃，因为当氯气温度在9.6℃湿氯气中的水蒸气会与氯气生成Cl2.8H2O结晶，造成设备管路的阻塞并损失氯气. 在冷却过程中大部分的水被冷凝下来，这样节约用于干燥的硫酸用量，同时一部分冷凝水成雾滴存在于氯气中，所以除雾也是一项降低硫酸单耗，减少酸雾夹带的重要措施. 因此，冷却后氯气经水雾分离器进入干燥系统，水雾的补集在99%以上.氯水洗涤塔冷凝下来的氯水用氯水循环泵打入到氯气冷却器经循环水冷却后进入洗涤塔上部，与氯气进行逆流接触，除去氯气中的杂质和盐分，并降低氯气温度，当氯水到一定液位时，溢流入氯水贮槽. 氯水由氯水循环泵送往废气处理或化学水管网进行处理.冷却后12～18℃的氯气进入干燥塔的下部，与硫酸循环泵打入的硫酸在填料段逆流接触除去氯中水分. 塔底出硫酸，浓度控制在75%以上，由于氯气中的水分被硫酸吸收而放热，这部分热量由循环酸冷却器带走. 干燥塔的氯气出口温度为20℃，塔顶入口酸温度为14℃，塔底出口酸温度为20℃.当干燥塔底部的酸液位超过设定值时，调节阀自动开启，将硫酸打至稀酸贮槽；当循环酸降到低液位时，调节阀关闭或关小；当循环酸浓度低于75%，即使干燥塔下部的液位未达到排酸要求，也应排酸.稀酸贮槽的稀酸，装槽车或装罐后送出界区. 干燥后氯气的指标为含量≧98.5%，氯中含水≦30ppm.1.2.3工艺流程图1- 洗涤塔及氯水箱；2- 一级钛冷却器A并B；3- 二级钛冷却器A并B；4- 湿氯除雾器；5-6 干燥塔（填料塔、泡罩塔）；7- 硫酸捕雾器；8- 硫酸高位槽；9- 氯气压缩机；10- 酸雾捕捉器图1-1氯气处理工艺流程图氯气处理采用了淡盐水、冷却水～氯气换热技术， 2 段冷却、 2 段干燥( 泡沫塔和填料塔串联) 技术，工艺流程为：湿氯气→洗涤器→氯气→盐水换热器→一段冷却器→二段冷却器→脱水塔→泡沫塔→填料塔→脱酸塔→氯气泵→氯气分配台→用户及液氯等工段.电解槽出来的85℃湿氯气汇集到氯气总管，经过安全水封后进人氯气洗涤塔，用从换热器和一、二段冷却器中冷凝下来的氯水洗涤氯气，洗涤后氯水排氯水箱，氯气进人换热器，与从盐水工序送来的精盐水进行热交换，再依次进人一段钛冷却塔和二段钛冷却塔，分别用工业水和冷冻水进行冷却，氯气温度降至15℃后进湿氯除雾器脱去水雾，进人泡沫干燥塔，用86% 硫酸进行第一次干燥，再进入填料干燥配台，分配给氯气用户及液氯等工段.第2章 物料衡算和能量衡算2.1计算依据经查西部氯碱厂的电解原料生产氢氧化钠（NaOH ），工业数据查NaOH GB/T1919-94可知固体I 类优等品NaOH 的含量为≥94.0%，除掉检修等等时间的浪费，按每年实际生产时间为8000小时，本设计计算是以西部氯碱厂目前烧碱装置的年产量为基准，生产10万吨/年98%离子膜NaOH ，其生产纯NaOH 的量为：10×104×103×98.0%/（40×8000）=306.250 kmol/h. 电解过程发生的化学反应为：2NaCl+2H 2O=2NaOH + Cl 2 +H 2由电解方程式计算可知理论生产氯气量为：306.250/2=153.1250 kmol/h. 即氯气的理论年产量为：153.1250×8000×70.91/1000=86864.75吨/年.但在实际生产中，考虑到氯气输送过程等条件中有损失，现以2%耗损计算，则进入洗涤塔前氯气的量为：153.1250×（1-2%）=150.0625 kmol/h.经过对电解槽出来的电解气分析可知所含的组分：Cl 2 ，H 2O ，O 2 ，H 2 ，其他杂质（M ）；其中以干基为基准，物料混合气各组分的含量如下（kmol/h ）表示：Cl 2 ：≥98.5%， O 2 ： ≤0.7%，H 2 ：≤0.03%， 其他杂质（M ）：≤0.77%； 以100mol 干基混合气为基准，计算混合气各组分的量:2Cl n =98.5； 2O n =0.7； 2H n =0.03； n 其它=0.77根据气体溶解度可知：氧气、氢气、其他杂质在混合气中含量较少，并且在水中的溶解度非常小，即可将这些气体的含量视为常数,则进入洗涤塔前各组分视为量不变。
绿色化学期末考核论文烧碱厂氯气处理回收工艺Caustic Soda Plant With Chlorine Recovery Processes罗晓梅学院：基础与信息工程学院专业：应用化学年级： 2011级云南农业大学2014年5烧碱厂氯气处理回收工艺罗晓梅（云南农业大学基础与信息工程学院，昆明 650201）摘要综述了烧碱厂生产烧碱的原理及工业流程，以及在生产过程中的氯气来源、处理回收利用氯气的方法。
关键字：烧碱氯气回收Caustic Soda Plant With Chlorine Recovery ProcessesLuo Xiaomei( College of Base and Information Yunnan Agriculture University, Yunnan Kunming650201)ABSTRACTCaustic soda plant in the production of caustic soda are reviewed in this paper and industrial processes, and in the chlorine gas source in the process of production, processing, recycling method of chlorine.Key words: Caustic soda; chlorine; recycling目录引言 (6)1 我国烧碱生产现状 (6)2烧碱的制备工艺简介 (8)2.1整流 (10)2.2盐水精制（化盐工段） (10)2.2.1本段任务 (10)2.2.2工艺流程 (11)(1) 一次盐水精制 (11)（2）二次精制盐水 (13)2.2.3主要设备及工作原理 (14)2.2.3.1 化盐桶 (14)2.2.3.2 澄清桶 (15)2.2.3.3 砂滤器 (16)2.2.3.4 三层洗泥桶 (16)2.2.3.5 螯合树脂塔 (17)2.2.4 主要工艺控制指标 (19)2.3 电解 (20)2.3.1本电解任务 (20)2.3.2工艺流程简述 (20)2.3.2主要设备及作用 (22)2.3.3主要工艺控制指标 (23)2.4氯氢处理 (24)2.4.1 氢气处理 (24)2.4.1.1氢气的性质及其用途 (24)2.4.1.1.1物理性质 (24)2.4.1.1.2化学性质 (24)2.4.1.1.3氢气的用途 (24)2.4.1.1.4 氢气处理的目的 (25)2.4.1.2氢气处理的工艺流程 (26)2.4.1.2．1 氢气处理中的工艺指标 (26)2.4.1.2．2一段洗涤塔的物料衡算 (26)2.4.1.2．3一段洗涤塔的出槽氢气（80℃）中的水汽含量 (27)2.4.1.2．4二段洗涤塔的物料衡算 (28)2.4.1.3气体中氢气含量的计算 (30)（2）干气体中氢气的百分数 (30)2.4.1.4一段洗涤塔冷却水喷淋量的计算 (30)2.4.1.5二段洗涤塔冷却水喷淋量的计算 (31)2.4.2 氯气处理 (31)2.4.2.1 氯气概述 (31)2.4.2.2氯气处理的任务和方法 (32)2.4.2.3工艺流程简介 (34)2.4.2.3．1氯处理工艺 (34)2.4.2.3 工艺计算 (36)（一）计算依据： (36)（二）第一钛冷却器 (37)（三）第二钛冷却器 (39)（四）硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） (41)（五）硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） (43)2.4.2.4废氯气处理工序 (44)2.4.2.5废氯气的来源[9] (45)2.4.2.6 废氯气处理工艺流程 (45)2.4.2.7日常操作中的注意事项 (46)3结语 (46)烧碱厂氯气处理回收工艺引言烧碱是基础化工原料,在国民经济中占有重要地位,广泛应用于轻工、纺织、化工、医药、冶金(氧化铝)、稀土金属、石油工业、电力、水处理、军工等业,但生产的同时也伴随着许多环境问题，其中最让人头疼的还是氯气，氯气为淡黄绿色气体、比重1.56,密度3.2(空气=1),沸点一34.6℃,熔点一101℃,微溶于水,易溶于碱及二硫化碳、四氯化碳等有机溶剂。
三、淡盐水脱氯单元3.1 概述1、脱除淡盐水中游离氯的方法有几种？脱除淡盐水中游离氯的方法有二种：物理脱氯和化学脱氯；而目前国内物理脱氯生产工艺主要有真空脱氯和空气吹除脱氯；生产实践中为提高脱氯效果，回收氯气，一般先采取物理脱氯法将大部分游离氯脱除后，再用化学脱氯法将剩余的游离氯除去。
2、淡盐水中游离氯的物理脱除和化学脱除的原理是怎样的？从淡盐水中游离氯的两种存在形式可知：脱氯原理就是破坏化学平衡和相平衡关系，使平衡向着生成氯气的方向进行，同时通过加入还原性物质去除残留的少量游离氯；破坏平衡关系的手段有：在一定的温度下增加溶液酸度和降低液体表面的氯气分压。
由于存在着平衡，所以采用上述手段不能将淡盐水中的游离氯百分之百地除去，剩余微量的游离氯（一般在10~30mg/L）用添加还原性物质（一般用亚硫酸钠）使其发生氧化还原化学反应而将其彻底除去。
化学反应如下：Cl2+H2O——→HClO+ H ClHClO——→H＋+ ClO－Cl2+2NaOH+Na2SO3——→+2NaCl+Na2SO4+ H2O3.2 空气吹除法脱氯3、淡盐水空气吹除法脱氯生产工艺流程是怎样的？空气吹除法脱氯生产工艺流程如下：空气吹除法脱氯工艺流程简图1—消音器；2—风机；3—空气过滤器；4—脱氯塔；5—废氯气冷却器；6—淡盐水泵；7—静态混合器；8—亚硫酸钠泵；9—亚硫酸钠配制槽；10—pH计、氧化还原电位计在线分析仪表。
工艺流程简述：来自电解工序的淡盐水（温度约85℃，pH值3~4，游离氯一般为600~800mg/l）在进入脱氯塔前，定量加入盐酸，将其pH值调至1.3~1.5 ，然后进入脱氯塔顶部；风机鼓入的空气（压力约600mmH2O，气量是淡盐水体积的6~8倍）由脱氯塔底部进入，在塔内填料表面淡盐水与空气逆流接触，逸出的湿氯气随空气从塔顶流出，淡盐水在此完成物理脱氯过程。
湿氯气经废氯气冷却器冷却后，一般送去生产次氯酸钠（因吹脱出的氯气中含有大量空气，浓度较低，一般采用二级填料塔串联，用碱吸收）。
1.氯气、氢气处理物料衡算题目200 kt/a烧碱装置氯气、氢气处理工序的初步设计原始数据200 kt/a烧碱装置Cl2、H2处理，年工作日330天，其余数据以工厂实际收集数据为准。
说明书内容：（1）生产方法以及今后的发展前途（2）生产方法的选择及流程简述。
根据前面介绍的方法，你选择什么方法生产，并说明理由。
简述你的流程（3）物料衡算整个计算过程的整理（4）设备计算（5）热量衡算（6）选择其他设备（7）生产过程应控制的指标（8）附带控制点的工艺流程图一份、设备简图一张（9）可以谈谈你的设计体会（有无都可）目录第一篇氯气处理 1第一章总论 1一概述 1二氯气处理的任务和方法 1三工艺流程简介 2第二章氯气工艺计算 4一氯气处理工艺流程 4二计算依据 4三工艺计算 5（一）钛冷却器 5（二）硫酸干燥塔（填料塔）10第三章主要设备设计及选型13一钛冷却器13二硫酸干燥塔（填料塔）25第二篇氢气处理29第一章总论29一概述29二氢气处理工艺流程确定30第二章工艺计算31一氢气处理工艺流程31二计算依据31三工艺计算32（一）洗涤冷却塔32第三章主要设备设计及选型36一洗涤塔36二主要管径38三氢气输送设备39四水输送泵39五液封循环水池39六氢气缓冲罐39主要设备一览表40设计评述41参考文献42第一篇氯气处理第一章总论一. 概述1. 氯气氯气Cl2，分子量70.906，常温下，氯是黄绿色，具有使人窒息气味的气体，有毒。
氯气对人的呼吸器官有强烈的刺激性，吸入过多时还会致死。
氯气比空气重，约为空气的2.5倍。
氯气能溶于水，但溶解度不大，温度越高氯气在水中的溶解度越小。
氯气溶于水同时与水反应生成盐酸和次氯酸，因此氯水具有极强的腐蚀性。
氯气在四氯化碳，氯仿等溶剂中溶解度较大，比在水中的溶解度约大20倍。
工业上利用氯气在四氯化碳中有较大溶解度这一特点，用四氯化碳吸收氯碱厂产生的所有废氯，然后再解吸回收氯气。
氯气的用途极为广泛，重要用途如：杀菌消毒、漂白及制浆、冶炼金属、制造无机氯化物、制造有机氯化物及有机物。
氯碱化工生产中的废氯气的处理方法探究摘要：氯碱化工是目前我国化工企业生产的主要产品，是目前我国经济运行多种原材料的重要支撑。
但是在氯碱化工生产的时候会产生很多氯气，面临较大的环境污染问题。
基于国家大力倡导绿色环保、可持续发展理念，指出氯碱化工生产废氯气处理的必要性，通过阐述废氯气处理的工作原理，并详细介绍当前氯碱化工生产中废氯气的处理方法，以期氯碱化工企业能实现高质量、可持续发展。
关键词：氯碱化工;废氯气;处理方法;探究;引言随着我们国家氯碱化工生产的快速发展，以往普遍使用的生产方式以及设施已经无法满足新形势的需求。
尤其是生产过程中大量废氯气的产生，如果不进行一定的处置就直接排入大气，不仅仅对生态环境造成了污染，更是直接威胁到生产员工的人身安全。
因此，在氯碱化工企业生产中进行及时有效的废氯气的处理工作至关重要，尤其是面对国家绿色发展的要求，结合适宜的处理方法进行废氯气处理，能够推动氯碱化工企业高效运转，实现更高的经济效益，同时推动整个氯碱化工行业高质量发展。
1氯碱化工生产废氯气处理的必要性1.1氯碱化工行业概述氯碱化工主要是借助盐与电进行烧碱、氢气等生成的基本化学工业产业，在很多的领域诸如纺织、钢铁、冶金等都有着具体的应用。
但是在实际生产过程中会伴随着大量的废氯气产出，形成严重的生态破坏以及较大的不良影响。
一是由于氯气强烈的毒性，会对人体造成巨大的伤害，如果在生产过程中员工不慎吸入氯气，很可能造成严重的中毒现象，产生严重的后遗症。
二是氯气直接排放到空气中，会严重破坏臭氧层。
溶于水产生的次氯酸物质，对陆地植被有毒害，危害居民安全，破坏生态环境。
因此对氯碱化工中废氯气的处理至关重要。
1.2氯碱化工废氯气处理的必要性氯碱化工作为我国重要化工行业生产原料的供应，对于经济发展具有重要意义。
而鉴于氯气巨大的损害性，为了推进氯碱化工生产顺利进行，就要采取科学、合理的处理方式，进行废氯气的处理。
氯碱工业在生产过程中会生成有毒有害的废弃物，因此化工行业是一个污染较为严重的行业，如果废弃物得不到有效处理，将会造成严重的后果。
1.氯气、氢气处理物料衡算题目200 kt/a烧碱装置氯气、氢气处理工序的初步设计原始数据200 kt/a烧碱装置Cl2、H2处理,年工作日330天,其余数据以工厂实际收集数据为准。
说明书内容:(1)生产方法以及今后的发展前途(2)生产方法的选择及流程简述。
根据前面介绍的方法,你选择什么方法生产,并说明理由。
简述你的流程(3)物料衡算整个计算过程的整理(4)设备计算(5)热量衡算(6)选择其他设备(7)生产过程应控制的指标(8)附带控制点的工艺流程图一份、设备简图一张(9)可以谈谈你的设计体会(有无都可)目录第一篇氯气处理 1第一章总论 1一概述 1二氯气处理的任务和方法 1三工艺流程简介 2第二章氯气工艺计算 4一氯气处理工艺流程 4二计算依据 4三工艺计算 5(一)钛冷却器 5(二)硫酸干燥塔(填料塔)10第三章主要设备设计及选型13 一钛冷却器13二硫酸干燥塔(填料塔)25第二篇氢气处理29第一章总论29一概述29二氢气处理工艺流程确定30 第二章工艺计算31一氢气处理工艺流程31二计算依据31三工艺计算32(一)洗涤冷却塔32第三章主要设备设计及选型36 一洗涤塔36二主要管径38三氢气输送设备39四水输送泵39五液封循环水池39六氢气缓冲罐39主要设备一览表40设计评述41参考文献42第一篇氯气处理第一章总论一. 概述1. 氯气氯气Cl2,分子量70.906,常温下,氯是黄绿色,具有使人窒息气味的气体,有毒。
氯气对人的呼吸器官有强烈的刺激性,吸入过多时还会致死。
氯气比空气重,约为空气的2.5倍。
氯气能溶于水,但溶解度不大,温度越高氯气在水中的溶解度越小。
氯气溶于水同时与水反应生成盐酸和次氯酸,因此氯水具有极强的腐蚀性。
氯气在四氯化碳,氯仿等溶剂中溶解度较大,比在水中的溶解度约大20倍。
工业上利用氯气在四氯化碳中有较大溶解度这一特点,用四氯化碳吸收氯碱厂产生的所有废氯,然后再解吸回收氯气。
1.2氯气处理工序的任务、原理及流程图1.2.1 氯气处理工序的任务氯气处理工序的任务是将电解工序来的湿氯气，洗涤、冷却、干燥、压缩、除NCl3后，送往盐酸工序、液氯工序和用户等.1.2.2 氯气处理工序的原理由电解工序来的湿氯气（温度约85℃左右），通过管路输送进入塔氯气洗涤塔底部（温度约80℃左右），氯气贮槽中的氯水经循环泵送至氯气冷却器（换热器），冷却后进入氯气洗涤塔，洗涤塔为填料塔，氯气经塔上部喷淋逆流，与氯气直接接触，氯气冷却到约40～50℃，并除去氯气所夹带的盐雾. 出塔氯气进入冷却器进一步冷却，氯气出口温度控制在12～18℃，因为当氯气温度在9.6℃湿氯气中的水蒸气会与氯气生成Cl2.8H2O结晶，造成设备管路的阻塞并损失氯气. 在冷却过程中大部分的水被冷凝下来，这样节约用于干燥的硫酸用量，同时一部分冷凝水成雾滴存在于氯气中，所以除雾也是一项降低硫酸单耗，减少酸雾夹带的重要措施. 因此，冷却后氯气经水雾分离器进入干燥系统，水雾的补集在99%以上.氯水洗涤塔冷凝下来的氯水用氯水循环泵打入到氯气冷却器经循环水冷却后进入洗涤塔上部，与氯气进行逆流接触，除去氯气中的杂质和盐分，并降低氯气温度，当氯水到一定液位时，溢流入氯水贮槽. 氯水由氯水循环泵送往废气处理或化学水管网进行处理.冷却后12～18℃的氯气进入干燥塔的下部，与硫酸循环泵打入的硫酸在填料段逆流接触除去氯中水分. 塔底出硫酸，浓度控制在75%以上，由于氯气中的水分被硫酸吸收而放热，这部分热量由循环酸冷却器带走. 干燥塔的氯气出口温度为20℃，塔顶入口酸温度为14℃，塔底出口酸温度为20℃.当干燥塔底部的酸液位超过设定值时，调节阀自动开启，将硫酸打至稀酸贮槽；当循环酸降到低液位时，调节阀关闭或关小；当循环酸浓度低于75%，即使干燥塔下部的液位未达到排酸要求，也应排酸.稀酸贮槽的稀酸，装槽车或装罐后送出界区. 干燥后氯气的指标为含量≧98.5%，氯中含水≦30ppm.1.2.3工艺流程图1- 洗涤塔及氯水箱；2- 一级钛冷却器A并B；3- 二级钛冷却器A并B；4- 湿氯除雾器；5-6 干燥塔（填料塔、泡罩塔）；7- 硫酸捕雾器；8- 硫酸高位槽；9- 氯气压缩机；10- 酸雾捕捉器图1-1氯气处理工艺流程图氯气处理采用了淡盐水、冷却水～氯气换热技术， 2 段冷却、 2 段干燥( 泡沫塔和填料塔串联) 技术，工艺流程为：湿氯气→洗涤器→氯气→盐水换热器→一段冷却器→二段冷却器→脱水塔→泡沫塔→填料塔→脱酸塔→氯气泵→氯气分配台→用户及液氯等工段.电解槽出来的85℃湿氯气汇集到氯气总管，经过安全水封后进人氯气洗涤塔，用从换热器和一、二段冷却器中冷凝下来的氯水洗涤氯气，洗涤后氯水排氯水箱，氯气进人换热器，与从盐水工序送来的精盐水进行热交换，再依次进人一段钛冷却塔和二段钛冷却塔，分别用工业水和冷冻水进行冷却，氯气温度降至15℃后进湿氯除雾器脱去水雾，进人泡沫干燥塔，用86% 硫酸进行第一次干燥，再进入填料干燥塔，用98%硫酸干燥，出干燥塔氯气经脱酸塔除去酸雾后，用透平压缩泵压送到分配台，分配给氯气用户及液氯等工段.第2章 物料衡算和能量衡算2.1计算依据经查西部氯碱厂的电解原料生产氢氧化钠（NaOH ），工业数据查NaOH GB/T1919-94可知固体I 类优等品NaOH 的含量为≥94.0%，除掉检修等等时间的浪费，按每年实际生产时间为8000小时，本设计计算是以西部氯碱厂目前烧碱装置的年产量为基准，生产10万吨/年98%离子膜NaOH ，其生产纯NaOH 的量为：10×104×103×98.0%/（40×8000）=306.250 kmol/h. 电解过程发生的化学反应为：2NaCl+2H 2O=2NaOH + Cl 2 +H 2由电解方程式计算可知理论生产氯气量为：306.250/2=153.1250 kmol/h. 即氯气的理论年产量为：153.1250×8000×70.91/1000=86864.75吨/年.但在实际生产中，考虑到氯气输送过程等条件中有损失，现以2%耗损计算，则进入洗涤塔前氯气的量为：153.1250×（1-2%）=150.0625 kmol/h.经过对电解槽出来的电解气分析可知所含的组分：Cl 2 ，H 2O ，O 2 ，H 2 ，其他杂质（M ）；其中以干基为基准，物料混合气各组分的含量如下（kmol/h ）表示：Cl 2 ：≥98.5%， O 2 ： ≤0.7%，H 2 ：≤0.03%， 其他杂质（M ）：≤0.77%； 以100mol 干基混合气为基准，计算混合气各组分的量:2Cl n =98.5； 2O n =0.7； 2H n =0.03； n 其它=0.77根据气体溶解度可知：氧气、氢气、其他杂质在混合气中含量较少，并且在水中的溶解度非常小，即可将这些气体的含量视为常数,则进入洗涤塔前各组分视为量不变。
为了计算的简洁和方便，按理想化状态，忽略了气体中夹带的少量液态水雾和泡沫。
混合物各组分进行编号：Cl 2——a ； H 2O ——b ； O 2——c ； H 2——d ； 其它杂质(M)——m ； 生产中以10-20mm H 2O 微负压下操作，但是对于常压10.33m H 2O 而言，可忽略不计，认为系统是在常压下操作.前面叙述中知道进洗涤塔前物料的温度约为：80℃.查饱和水蒸气压表[8]可知：80℃时P s =47.345kPa,根据道尔顿分压定律[9]得：OH O H n n 22100+=P p s即 OH O H n n 22100+=325.101345.47解得： O H n 2=87.708.进入塔前氯气的量为：2Cl n =150.0625 kmol/h. （占的含量为98.5%）则： 8024.1330625.1505.98708.872=⨯=O H n kmol/h.0664.10625.1505.987.02=⨯=O n kmol/h.0457.00625.1505.9803.02=⨯=H n kmol/h.1731.10625.1505.9877.0=⨯=其他杂质n kmol/h. 由上面的计算可知进塔前物料各组分的流量为：2CL n =150.0625 kmol/h ； O H n 2=133.8024 kmol/h ；2O n =1.0664 kmol/h ；2H n =0.0457 kmol/h ； 其他杂质n =1.1731 kmol/h ；2.2洗涤塔至湿氯除雾器的物料衡算F 酸8（15℃）（65℃）图2-1洗涤塔至湿氯除雾器的物料衡算系统对该系统混合物各组分进行物料衡算：∑n i 入=∑n i 出Cl 2: n 0,a =n 1,a +n 8,a 即 150.0625= n 1,a +n 8,a …………………① H 2O: n 0,b =n 1,b +n 8,b 即133.8024= n 1,b +n 8,b …………………② O 2 : n 0,c =n 8,c =1.0664H 2 ： n 0,d =n 8,d =0.0457 其他杂质（M ）：n 0,m =n 8,m =1.1731表2-1 氯气的溶解度数据[10]S/g 1.46 0.980 0.716 0.562 0.451 0.386 0.324 0.274 0.219 0.125 t/℃102030405060708090查饱和蒸汽压表[8]可知：T=15℃时，水的饱和蒸汽压为：P s =1.7053kPa.由道尔顿分压定律得： P p s =ib n n ,8,8即325.1017053.1=1731.10457.00664.1,8,8,8++++b a b n n n …………………③查表2-1可知：T=65℃时，氯气的溶解度S=2274.0324.0+=0.299g/100gH 2O.则02.18/10091.70/299.0=ban n ,1,1 …………………④解①～④方程可得：n 1,a =0.0996, n 1,b =131.1992, n 8,a =149.9629, n 8,b =2.6032在前面的理想假设中忽略了氧气、氢气、杂质的溶解度，所以在F 1中不存在这些组分的含量,全部在F 8中.则洗涤塔至湿氯除雾器总的物料衡算数据如下表所示：表2-2 洗涤塔至湿氯除雾器的物料衡算数据输入（F0）输出（F1、F8）组分 物质的量/（kmol/h ） 组分 物质的量/（kmol/h ） Cl 2: H 2O: 150.0625 133.8024 Cl 2: H 2O: 0.0996+149.9629=150.0625 131.1992+2.6032=133.8024O 2 : H 2 : 杂质M 1.0664 0.0457 1.1731 O 2 : H 2 : 杂质M 1.0664 0.0457 1.1731 总计：286.1501总计：286.1501从物料计算数据中可见，水的饱和蒸汽压与温度是成正比关系的，冷却后的温度越低，含水量就越少，含水量少对氯气干燥越有利，同时对降低硫酸消耗量也有利.但温度不能过低，当低于9.6℃时，氯气和水形成Cl 2.8H 2O 水合结晶，导致管道堵塞，温度控制指标范围为：12～18℃[11].2.2.1 湿氯除雾器的物料衡算F)图2-2 湿氯除雾器物料衡算系统此过程为等温除雾，它主要的目的就是除去混合气中少量的水雾，减少混合气体中水雾的夹带，降低氯气中含水率，从而降低干燥塔中硫酸的用量.它的工作原理是：管式过滤器材质经过特殊浸渍工艺处理上网超细玻璃棉为滤芯纤维除雾器，湿氯气由外至内通过过滤器，其夹带的水雾截留在玻璃棉中，达到降低含水率的目的.在前面的计算中，按理想状态下，忽略了混合气体中夹带的少量泡沫和水雾，经过冷却器出来的各组分全部以气体的形式存在，则经过湿氯除雾器后可忽略各组分的微小变化.则湿氯除雾器的物料衡算： ∑n i,入=∑n i,出 即：F 7,i =F 8,i ； Cl 2:n 7,a = n 8,a =149.9629 ； H 2O:n7,b= n 8,b =2.6032 ；O 2 : n 7,c =n 8,c =1.0664 ； H 2: n 7,d =n 8,d =0.0457；其它杂质（M ）：n 7,m =n 8,m =1.1731；2.2.2冷却器的物料衡算F 5（图2-3 冷却器物料衡算系统在氯碱工业中，冷却器是不可缺少的设备，有着相当高的地位，此设备被广泛推广使用.冷却器的主要作用是降低混合气的温度，即可降低水蒸气的饱和蒸汽压，使水蒸气形成液态水排除出，从而降低混合气中水的含量.本设计中控制冷却器的出口温度为15℃（指标范围12～18℃）.不能过低，防止形成Cl 2.8H 2O 水合结晶，堵塞管道.此设备混合物各组分的物料衡算： ∑n i,入=∑n i,出Cl 2: n 5,a =n 7,a +n 6,a 即 n 5,a =149.9629+n 6,a …………………① H 2O: n 5,b =n 7,b +n 6,b 即n 5,b = 2.6032+n 6,b …………………② O 2 : n 5,c =n 7,c =1.0664H 2 : n 5,d =n 7,d =0.0457 ； 其它杂质（M ）：n 5,m =n 7,m =1.1731查饱和蒸汽压表[1]可知：T=45℃时，水的饱和蒸汽压为：P s =9.5837kPa. 由道尔顿分压定律得：P p s =in n b,5,5 即 325.1015837.9=1731.10457.00664.1,5,5,5++++b a b n n n …………………③查表2-1可知：T 6=15℃时,氯气的溶解度S=2716.0980.0+=0.848g/100gH 2O则 02.18/10091.70/848.0=ban n ,6,6 …………………④解①～④方程可得：n 5,a =149.9730 ； n 5,b =15.9075 ； n 6,a =0.0101 ； n 6,b =13.3043表2-3 冷却器的物料衡算数据输入（F5）输出(F6、F7)组分 物质的量/（kmol/h ）组分 物质的量/（kmol/h ） Cl 2: H 2O: 149.9730 15.9075 Cl 2: H 2O: 0.0101+149.9629=149.9730 13.3043+2.6032=15.9075O 2: H 2: 杂质M 1.0664 0.0457 1.1731 O 2: H 2: 杂质M 1.0664 0.0457 1.1731 总计：168.1657总计：168.16572.2.3分离器的物料衡算等温过程（45℃）图2-4 分离器物料衡算系统分离器的作用是除去洗涤塔出来的混合气中少量的泡沫.前面假设理想状态时，忽略了混合气中少量的泡沫，物料中只能有纯气体存在.此过程是等温过程，因此分离器前后物料各组分的量不变.物料衡算为： ∑n i,入=∑n i,出 即F 4,i =F 5,iCl 2 ： n 4,a = n 5,a =149.9730 ； H 2O : n 4,b = n 5,b =15.9075 ；O 2 : n 4,c =n 5,c =1.0664 ； H 2 : n 4,d =n 5,d =0.0457 ；其它杂质（M ）：n 4,m =n 5,m =1.1731 ；2.3 洗涤塔及氯水箱的能量衡算及循环氯水量的计算F 06（15℃）图2-5 洗涤塔及氯水箱系统2.3.1洗涤塔及氯水箱的能量衡算表2-4 水的标准焓值[8]、氯气标准焓值[10]H2O kJ/kg l 62.80 83.74 167.47 188.41 272.40 334.94 g 2520.50 2530.10 2568.60 2577.80 2615.50 2642.30Cl2kCal/kg164.70 165.04 166.23 166.48 167.24 167.47 因为其他组分的含量较少，引起微小的热量变化可忽略不计，需要水和氯气的物性参数即可.假设此系统可忽略热量损失.1 kCal/kg =4.1868 kJ/kg系统的能量衡算：△H=∑H出-∑H入即△H=△H4+△H1-△H-△H6（1）ΔH0=∑mo,i×h0,i≈mo,a×h0,a+mo,b×h0,b=167.47×4.1868×150.0625×70.91+2642.30×18.02×133.8024 =13831932.32 kJ/h（2）ΔH6=∑m6,i×h6,i=m6,a×h6,a+m6,b×h6,b=164.70×4.1868×70.91×0.0101+62.80×18.02×13.3043 =15549.7518 kJ/h.（3）ΔH1=∑m1,i×h1,i=m1,a×h1,a+m1,b×h1,b=167.24×4.1868×70.91×0.0996+272.14×18.02×131.1992 =648341.257 kJ/h.（4）ΔH4=∑m4,i×h4,i≈m4,a×h4,a+m4,b×h4,b=166.48×4.1868×70.91×149.9730+2577.8×18.02×15.9075 =8151436.8921 kJ/h.则该系统与洗涤塔换热器进行的能量交换为:Q=△H=△H4+△H1-△H-△H6=8151436.8921+648341.257-13831932.32-15549.7581 =-5047703.9227 kJ/h.表2-5 洗涤塔及氯水箱的能量衡算数输入 kJ/h输出 kJ/h ΔH 0： 13831932.32 ΔH 6： 15549.7518 总计： 13847482.0718ΔH 1： 648341.257 ΔH 4： 8151436.8921 总计： 8799778.1491该系统与洗涤塔换热器进行的能量交换Q=ΔH=ΔH 1+ΔH 4-ΔH 0-ΔH 6=5047703.92272.3.2 洗涤塔循环氯水量的计算氯水中氯的含量较少，对于大量的水来说，其可忽略不计，平均热容用水代替. 查表得水的C p =4.176 kJ/kg [8]由公式：Q=∑m i ×C p ×Δt≈ m 3,b ×C p,b ×Δt得 n 3,b =t C M Q b p b ∆⨯⨯,,3 =)4065(176.402.189227.5047703-⨯⨯=2684.3963 kmol/h.由表4-1可知：T=65℃时，氯气的溶解度S=0.299g/100gH 2O则02.18/10091.70/299.0=b an n ,3,3=3963.2684,3a n ，可求得n 3,a =2.0397 kmol/h .2.3.3 氯水箱的物料衡算36 图2-6 氯水箱系统对该系统混合物各组分进行物料衡算：∑n i 入=∑n i 出Cl 2: n 2,a +n 6,a =n 1,a +n 3,a 即 n 2,a +0.0101= 2.0397+0.0966 ……………① H 2O: n 2,b +n 6,b =n 1,b +n 3,b即n 2,b +13.3043= 131.1992+2684.3963 ……………② 由①～②方程得： n 2,a =2.1292 ；n 2,b =2802.2912表2-6 氯水箱的物料衡算数据输入（F2、F6）输出 (F1、F3)组分物质的量/（kmol/h）组分物质的量/（kmol/h）Cl2: 2.1292+0.0101=2.1393H2O: 2802.2912+13.3043=2815.5955 Cl2: 0.0996+2.0397=2.1393H2O: 131.1992+2684.3963=2815.5955总计： 2817.7348 总计： 2817.73482.3.4 洗涤塔的物料衡算在以上的计算过程中进、出洗涤塔的各物料的数据都已求得，由下表可知，洗涤塔各物料守衡.表2-7 洗涤塔的物料衡算数据输入（F0、F3）输出 (F4、F2)组分物质的量/（kmol/h）组分物质的量/（kmol/h）Cl2: 150.0625+2.0397=152.1022H2O: 133.8024+2684.3963=2818.1987 Cl2: 2.1292+149.9730=152.1022H2O: 2802.2912+15.9075=2818.1987O2 : 1.0664 H2 : 0.0457 其它： 1.1731 O2 : 1.0664 H2 : 0.0457 其它： 1.1731总计： 2972.5861 总计： 2972.58612.4 干燥塔的物料衡算和能量衡算干燥塔是氯气处理工序的重要设备，干燥效果的好坏直接影响氯气的指标。
