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氯气的实验室制备教学设计与反思5．教学活动设计(含师生对话设计）(一）、探知部分一、海水中的化学资源1．海水中氯化物的存在形式主要为____ ____,其次是氯化镁、氯化钙和氯化钾等。
二、氯气的生产原理1．氯气的工业制法(1)氯碱工业:以__________ __的方法制取氯气等产品的工业.（2）反应原理：_____________________________________2．氯气的实验室制法(1）反应原理：__________________ ______ ______（2）生成的氯气是色,有气味的体（二）、探究部分一、电解饱和食盐水的装置如下：二、实验室制备氯气（1）反应原料实验室常用MnO2或KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2。
不能使用，因为稀盐酸的还原性比浓盐酸 ,不能被MnO2氧化,不能生成氯气.（2）制备气体的类型： .应选择的仪器有:。
.（3)收集方法：通常用排空气法，若要得到纯净的氯气，可用法。
(4)净化方法：由于盐酸有挥发性，所以制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气。
除去氯气中的氯化氢通常用 ,干燥氯气用。
（5）尾气处理：由于氯气有毒，污染环境，所以通常用溶液吸收多余的氯气。
(2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O）（三）、应用部分[例1］3．铁钉和石墨棒用导线分别连接直流电源的负极和正极，浸入饱和氯化钠溶液中电解，一段时间内可能出现的现象是( )①石墨棒附近产生OH－②铁钉上放出氢气③石墨棒上放出氢气④石墨棒上放出氯气A．①③ B．①④ C．②③ D．②④[例2]实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气.进行此实验，所用仪器如图所示:(1)连接上述仪器的正确顺序是（填各接口处的字母）：________接__________，____________接__________，__________接________,__________接__________.（2）①饱和食盐水的作用是___________________________，②浓硫酸起的作用是________________.（3)化学实验中检验是否有Cl2产生常用湿润的淀粉。
烟台万华聚氨酯股份有限公司老厂搬迁异氰酸酯一体化项目管道施工方案（氯气处理工段）编制：审核：批准：中化二建集团第四安装防腐有限公司二零一四年三月目录1、编制说明 (1)2、编制依据 (1)3、工程概况 (1)4、施工准备 (2)5、施工程序 (2)6、原材料的复验和管理 (3)7、管道预制 (5)8、管道焊接 (9)9、管道安装 (24)10、工艺管道试验 (30)11、管道系统吹扫 (34)12、防止管道内部污染的控制措施 (36)13、质量保证措施 (37)14、安全施工 (38)14.1 HSE管理目标： (38)14.2 安全管理细则 (39)14.3 HSE管理明细 (39)15、文明施工措施 (39)16.劳动力计划 (40)17.主要施工机具计划 (40)18、施工进度计划 (41)1、编制说明为保证万华烟台氯碱项目氯碱装置区烧碱装置氯气处理（含尾气吸收）管道安装的施工质量、进度和安全施工，特制定此方案。
施工方案包括氯气处理（含尾气吸收）管道安装的施工准备和施工方法；材料准备与管道安装；工程质量保证措施；人工、机械等资源需求计划；施工进度计划；安全与环境保护措施；施工质量控制点。
2、编制依据2.1烟台氯碱项目氯碱装置区烧碱装置氯气处理（含尾气吸收）招标文件及设计图纸2.2《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-982.3《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》SHJ501-852.4《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-972.5《化工设备管道防腐工程施工及验收规范》HGJ229-912.6《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》BG126-892.7《化工金属管道工程施工及验收规范》HG20225-952.8《玻璃钢聚氯乙烯复合管和管件》HGJ515-872.9《石油化工设备与管道涂料防腐蚀技术规范》SH3022-19992.10《炼油、化工施工安全规程》HGJ233-87 SHJ505-872.11《钢制管法兰、垫片、紧固件》HGT20592-20635-20092.12《大气污染物综合排放标准》GB 16297-19962.13类似工程有关资料3、工程概况烟台万华聚氨酯股份有限公司老厂搬迁异氰酸酯一体化项目，位于烟台开发区临港化学工业园。
实验室制取氯气装置图公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
以下是实验室制取氯气的装置，在图中饱和食盐水的作用是吸收氯化氢
吸收氯化氢
，浓硫酸的作用是干燥
干燥
，F中盛放的溶液是氢氧化钠溶液
氢氧化钠溶液
，起的作用是吸收尾气
吸收尾气
．
考点：气体的净化（除杂）；气体的干燥（除水）；碱的化学性质．专题：实验性简答题．分析：实验室可以采用加热二氧化锰固体和浓盐酸的方法制取氯气，产生的氯气中混有氯化氢、水蒸气，氯气有毒，必须进行尾气处理，可以使用氢氧化钠溶液吸收．解答：解：加热二氧化锰固体和浓盐酸的方法制取氯气时，产生的氯气中容易混有氯化氢气体，要除去氯化氢气体，所选的除杂试剂只能吸收氯化氢而不能吸收氯气，故可以使用饱和食盐水将其除去，浓硫酸具有吸水性，可以除去氯气中混有的水蒸气，氯气有毒，必须进行尾气处理，防止其造成空气污染．
所以本题答案为：吸收氯化氢，干燥，氢氧化钠溶液，吸收尾气．。
氯碱装置氯气、氢气处理工序初步设计——毕业设计四川理工学院毕业设计 (论文) 说明书题目 200 kt/a烧碱装置氯气、氢气处理工序的初步设计作者系别材料与化学工程系专业无机化工99.1班指导教师接受任务日期完成任务日期论文评阅教师论文答辩教师毕业设计（论文）任务书学生姓名专业无机化工班级指导教师（签名）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．进行工序工艺流程设计，绘制带控制点的工艺流程图；2．进行工序物料、热量衡算，并编制物、热平衡数据表；3．进行工序设备设计或选型，编制设备一览表；4．绘制主要设备的设备图；5．编制工序初步设计说明书。
图纸要求学生综合训练方面的要求：完成期限：2003年2月24日至2003年6月2日教研室主任：（签名）年月日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）第一钛冷却器 5 （二）第二钛冷却器 8 （三）硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） 10 （四）硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 11 第三章主要设备设计及选型13一第一钛冷却器 13 二第二钛冷却器 20 三硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） 25 四硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） 27 五除沫器 28 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）一段洗涤冷却塔 32 （二）二段洗涤冷却塔 34 第三章主要设备设计及选型36一一段洗涤塔 36 二二段洗涤塔 37 三主要管径 38 四氢气输送设备 39 五水输送泵 39 六液封循环水池 39 七氢气缓冲罐 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Cl，分子量70.906，常温下，氯是黄绿色，具有使人窒息气味的气体，2有毒。
化工装置管廊及管道布置设计摘要:管廊是化工装置非常重要的部分，起到连接装置内上下游的作用。
本文以某氯气工厂为例，介绍了管廊及管道布置要点以及设计需要注意的问题，力求做到管廊及管道布置安全，合理，经济。
关键词:化工装置；管廊布置；管道布置中图分类号;TQ2 文献标识码:ADesign of Pipe Rack and It’s Pipeline in Chemical PlantLv Daochao（Shanghai LBT Engineering & Technology Co. Ltd ，Shanghai 201101）Abstract: Pipe rack is a very important part of chemical plant，which connect with upstream and downstream of the plant．This paper takes a chlorine plant as an example which introduce the key point and Problems needing attention in design for pipe rack and its pipelines layout .The purpose for making pipe rack and pipeline layout safety; reasonable; economically.Keywords: Chemical plant; Pipe rack layout; Pipeline layout0 引言管廊是在化工装置设计中的重要组成部分，是每个生产单元上游和下游连接的主要通道。
上下游生产单元之间的管道都集中布置在管廊上。
管廊的平面布置与装置平面布置互相影响，管廊自身布置及管廊上管道布置的合理性非常重要，合理的管廊布置可以使整个生产装置紧凑，整齐经济，并充分利用土地。
四川理工学院毕业设计80kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺设计摘要本设计为80kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺设计，采用直接冷却与间接冷却相结合，二段组合塔（填料+泡罩）干燥工艺，经酸雾除雾器后的工艺气体中含水量下降到30ppm，使用离心压缩机进行压缩输送；设计对工艺流程与工艺参数作了具体选择与详细说明，进行了物料衡算及热量衡算，设备设计与选型和车间布置设计；做了环境保护与经济分析；绘制了带控制点的工艺流程图，一段填料干燥塔装配图和车间平面布置图。
关键词：氯气处理；冷却；二段组合塔；干燥；离心压缩机AbstractThis design for the 80 kt/a chlorine treatment technology of caustic soda units，and the design integrated direct cooling with indirect cooling，the second phase combination tower (filler and bubble cap column) drying process，through the process of water content in gas after acid mist eliminator down to about 30 PPM，using centrifugal compressor to compress and transport．As design of technological process and technological parameters selection and detailed instructions，carried out the material balance and heat balance，equipment design and type selection and layout of the workshop design．Did the environmental protection and economic analysis．Draw a process flow chart with control points，a packing drying tower assembly drawings and workshop layout．Key words：Chlorine treatment；Cooling；The second phase combination tower；Drying；Centrifugal compressor目录目录.......................................................... I II 第一章总论................................................. - 1 -1.1 设计概况............................................ - 1 -1.2 设计依据............................................ - 1 -1.3 氯气处理工艺介绍.................................... - 1 -1.3.1 氯气处理目的................................... - 1 -1.3.2 氯气处理工艺原理............................... - 2 -1.3.3 氯气处理工艺的选择............................. - 2 -1.4 建设规模和产品规格.................................. - 4 -1.4.1 建设规模....................................... - 4 -1.4.2 产品规格....................................... - 4 -第二章工艺流程............................................. - 6 -2.1工艺流程概述......................................... - 6 -2.2工艺流程说明......................................... - 7 -2.2.1 冷却除沫部分................................... - 7 -2.2.2 干燥部分....................................... - 8 -2.2.3 压缩部分....................................... - 9 -第三章工艺计算............................................ - 10 -3.1 物料衡算........................................... - 10 -3.1.1洗涤塔至水雾捕集器前.......................... - 11 -3.1.2钛列管冷却器.................................. - 13 -3.1.3水雾捕集器.................................... - 14 -3.1.4氯水箱........................................ - 15 -3.1.5洗涤塔........................................ - 15 -3.1.6干燥塔........................................ - 16 -3.2 热量衡算........................................... - 18 -3.2.1洗涤塔及氯水箱................................ - 18 -3.3.2钛列管冷却器.................................. - 20 -3.3.3一段干燥塔.................................... - 21 -3.3.4二段干燥塔.................................... - 22 -第四章设备设计及选型..................................... - 24 -4.1 一段干燥塔（填料吸收塔）........................... - 24 -4.2.1 塔径.......................................... - 24 -4.2.2 填料层高度.................................... - 26 -4.2.3 填料层压降.................................... - 28 -4.2.4 塔附属高度.................................... - 28 -4.2.5其他装置及塔内件.............................. - 28 -4.3 氯水洗涤塔......................................... - 33 -4.3.1 塔径.......................................... - 33 -4.3.2 填料层高度.................................... - 35 -4.3.3 填料层压降.................................... - 36 -4.4 钛列管冷却器....................................... - 36 -4.4.1初选换热器型号................................ - 37 -4.4.2核算总传热系数................................ - 38 -4.4.3核算压降...................................... - 39 -4.5 其他设备选型....................................... - 41 -4.5.1 泵............................................ - 41 -4.5.2压缩机........................................ - 43 -4.5.3除雾器........................................ - 43 -4.5.4贮槽.......................................... - 45 -4.6设备一览表.......................................... - 46 -第五章车间平面布置设计................................... - 47 -5.1设计依据............................................ - 47 -5.1.1设计规范...................................... - 47 -5.1.2基础资料...................................... - 47 -5.2平面布置方案........................................ - 47 -5.2.1车间平面布置内容.............................. - 47 -第六章环境保护与经济分析报告............................. - 49 -6.1环境评价............................................ - 49 -6.1.1编制依据...................................... - 49 -6.1.2 评价标准与范围................................ - 50 -6.1.3 评价内容和评价重点............................ - 50 -6.1.4 环境质量标准及污染物排放标准.................. - 51 -6.1.5环境保护方案.................................. - 53 -6.2经济分析............................................ - 55 -6.2.1编制依据...................................... - 55 -6.2.2产品成本估算.................................. - 55 -6.2.3估算过程...................................... - 55 -6.2.4费用估算...................................... - 57 -6.2.5市场分析...................................... - 57 -参考文献................................................... - 59 -设计评述................................................... - 60 -致谢....................................................... - 61 -附图....................................................... - 62 -第一章总论1.1 设计概况本设计为在任务书的要求下设计一个80kt/a烧碱装置氯气处理工序工艺，将电解来的高温湿氯气经洗涤、冷却、除雾、干燥、加压输送出界区，保证上下工序的安全生产的简单工艺。
以下是实验室制取氯气的装置，在图中饱和食盐水的作用是吸收氯化氢
吸收氯化氢
，浓硫酸的作用是干燥
干燥
，F中盛放的溶液是氢氧化钠溶液
氢氧化钠溶液
，起的作用是吸收尾气
吸收尾气
．
考点：气体的净化（除杂）；气体的干燥（除水）；碱的化学性质．专题：实验性简答题．分析：实验室可以采用加热二氧化锰固体和浓盐酸的方法制取氯气，产生的氯气中混有氯化氢、水蒸气，氯气有毒，必须进行尾气处理，可以使用氢氧化钠溶液吸收．解答：解：加热二氧化锰固体和浓盐酸的方法制取氯气时，产生的氯气中容易混有氯化氢气体，要除去氯化氢气体，所选的除杂试剂只能吸收氯化氢而不能吸收氯气，故可以使用饱和食盐水将其除去，浓硫酸具有吸水性，可以除去氯气中混有的水蒸气，氯气有毒，必须进行尾气处理，防止其造成空气污染．
所以本题答案为：吸收氯化氢，干燥，氢氧化钠溶液，吸收尾气．。
关于氯气处理装置的设计
1 装置整体布置方案的确定
目前，国内绝大多数氯碱厂的氯气处理装置都是采用三层框架式厂房进行布置，厂房层高多数为5.0~6.0m，厂房的总体高度达到15~18m.该布置方案虽然用地较省，但土建费用较高，设备吊装和配管很不方便，因此，该布置方案并不是最优的，只有在企业用地非常紧张的情况下才宜采用。
针对以上布置方案的缺点，2006年，中盐湖南株洲化工集团科人设计公司在为江西蓝恒达有限公司设计的一套5万t/a氯气处理装置时，首先采用了一种全新的布置模式，即只采用单层厂房来布置设备，并适当地提高楼层高度至7m，将钛冷却器、除水雾器、除酸雾器挂在楼面，氯气干燥塔只需穿过1层楼面，设备吊装、检修及配管均十分方便，并可节约一半左右的土建费用。
该套氯气处理装置已经运行近4年。
之后，该设计公司又将此设计模式用于河南三门峡天成电化有限公司氯气处理装置中，同样取得了十分理想的效果。
2007年，中盐株化集团公司新上1套20万t/a的氯气处理装置，并由该公司主持装置施工图的设计，装置布置在旧厂区内，由于受到用地的限制，因而采用了上述第一种布置方案，但考虑到干燥塔的吊装问题，布置时，将干燥塔放在了靠近装置厂房的室外，利用厂房楼面作为干燥塔的操作与检修平台，该布置也取得了不错的效果。
因此，设计者一定要根据建设单位的具体情况来确定装置的整体布置方案，设计人员通过了解项目用地、建设单位资金投入来调整优化设计，并需要在设计中有所创新。
2 流程的选择要与设备的选型相匹配
氯气干燥流程，大致可以分为单塔、双塔和三塔流程，塔型多为填料塔和泡罩塔，最后1个塔一般为填料加泡罩组合塔。
氯气干燥流程的选择主要应根据氯气压缩机的选型来确定。
氯气压缩机主要有3种类型：液环式纳氏泵、国产小透平和进口大透平。
其中纳氏泵一次性投资最省，但运行不节能，维修保养费用较高，且需要浓硫酸作输送介质，对氯气质量有一定影响，通常只在生产规模较小或建设单位资金有限的情况下才采用。
纳氏泵对氯中含水的要求是最低的，一般氯气含水量小于500×10-6纳氏泵就可以正常运行。
选择纳氏泵作氯气输送设备时，氯气干燥可以采用一塔或者二塔流程。
国产氯气小透平机则具有一次性投资适中，运行相对节能，工况条件适应性较强，自动化程度较高的优点，是目前氯碱企业使用十分普遍的一种氯气压缩机，小透平机一般要求氯中含水量不得大于300×10-6，氯气干燥流程可以选用二塔或者三塔流程。
进口氯气大透平机如德国三K公司生产的氯气大透平机，其主要特点是运行十分节能，自动化程度也高，设备维修工作量小，但设备价格昂贵，工况条件要求高。
进口氯气大透平机是近年来才逐步被一些大型的氯碱企业采用的，大透平机对氯气含水量要求很苛刻，一般规定氯中含水量不能大于20×10-6，所以一般要采用三塔氯气干燥流程才能满足要求。
2007年，中盐株化的20万t/a氯氢处理装置引进了3K公司的氯气大透平机，为确保氯中含水量达标，该氯气干燥系统采用了三塔流程，前2个塔为PVC/FRP 填料塔，最后1个氯气干燥塔为提高塔设备内件制作精度，确保氯气干燥效果达标，采用了全钢材质制作的填料加4层圆形泡罩组合塔。
当选用氯气大透平机或氯气小透平机来输送氯气时，最好要配置高效除水、除酸雾器，以免氯气形成雾沫夹带或盐雾夹带影响透平机的运行。
目前，国内很多氯碱企业使用美国孟山都公司的除雾器，效果较好。
另外，选用进口大透平氯气压缩机，氯气冷却器的设计和制造要求特别高，以确保冷却器不漏，否则水分进入透平机内将造成巨大损失，并影响生产。
相应地，冷却器用水最好采用高位槽水箱供水，冷却器回水采用无压回水工艺，以最大限度地减少冷却水进入大透平机内的可能性。
3 设备及管道材质的选择
在氯气处理装置设计中，设备和管道材质的合理选用十分关键，设计中要尽可能做到选材合理、投资节省。
一般湿氯气管道可以选用钛材或者是PVC/FRP复合管材，干氯气管道选
用普通碳钢即可，氯水管道选用增强聚丙烯模压管较好，硫酸循环管最好选用钢衬聚四氟乙烯管，其次是PVC/FRP复合管。
氯气洗涤塔可以采用钛材或者耐高温玻璃钢制作，钛冷却器最好采用全钛材质制作，氯气干燥塔、废氯处理塔、氯水除雾器一般为PVC/FRP材质，而除酸雾器因不接触湿氯气，可采用普通碳钢制作。
氯水板式换热器一般为钛材，而制作稀硫酸板式换热器的最理想材质是哈氏合金，浓硫酸板式换热器可以采用专门耐浓硫酸腐蚀的不锈钢制作。
氯水循环泵一般采用钛泵较好，硫酸循环泵可以采用钢衬四氟材质或特种合金钢泵。
总之，要根据具体的工况环境，选择性价比合理的耐腐蚀材料。
4 实施完备的自控方案，确保装置安全平稳运行
完备的自控设计方案是确保装置安全、平稳运行的关键。
在氯气处理系统中，以下方面的控制和连锁值得设计人员特别重视。
（1）氯气洗涤塔氯气入口总管压力的控制。
保持氯气入口总管压力的平稳，关系到上游电槽氯氢压差的稳定，在设计中应考虑氯气的“大回流”，即从氯压机出口总管引一部分氯气回流至第一个氯气干燥塔前，该管路上设有氯气流量调节阀，阀门开度的大小决定于氯气总管压力的高低，最大回流量可按总设计负荷的25~30%考虑，当生产负荷较低时，这一回流还可以起到稳定氯气干燥塔和透平机运行的作用。
（2）二段钛冷却器氯气出口温度的控制。
氯气温度低于9.6℃会与水生成Cl2.8H2O结晶水合物，堵塞管路和设备；温度太高，氯气中的水蒸气分压会超标，将增加干燥系统的负荷与硫酸消耗。
所以，二段钛冷却器出口的温度必须严格控制为12~15℃。
应在二段钛冷器冷却水入口管路上设置1个冷却水流量调节阀，阀门的开度与二段钛冷氯气出口温度连锁，从而实现对二段钛冷却器出口温度的实时调节和控制。
（3）氯气洗涤塔和氯气干燥塔的液位控制。
高温湿氯气在洗涤塔内冷却时，大部分水分留在洗涤塔中，为维持洗涤塔内液位稳定，就要连续均匀地采集塔内的氯水，并送淡盐水脱氯岗位处理。
氯气干燥塔内的硫酸在吸收水分的过程中，酸浓度会下降，酸液位也会随之上升，因此，同样需要均匀地采集第1个氯气干燥塔的稀硫酸，第2个和第3个氯气干燥塔中的酸则可以利用酸液位差的办法，通过自流进入前一个氯气干燥塔中继续使用。
在设计中，液位控制方案是在塔循环泵的出口管上开设采出旁路，旁路上装有流量调节阀，阀门的开度与塔内液位高低连锁，从而实现对塔内液位的稳定控制。
（4）氯气处理装置在安全方面的联锁也是自控设计中重要内容。
一般来说，对于氯气透平机的控制与自我保护系统，透平机厂家都有成套的控制设计，只需要将信号引入DCS 系统与整个装置控制融合即可，但设计中要考虑发生事故时，氯气透平机与电解槽的连锁开停车问题，即电解槽跳闸时透平机要连锁停车，透平机跳闸时电解槽也要连锁停车，形成透平机与电解槽事故发生时的双向同步连锁，这一点对于保护电槽，防止跑氯事故发生至关重要。
废氯处理的钛风机、事故氯碱液循环泵要配备保安电源，当电解槽事故停车时，必须连锁开启电解去事故氯的氯气自动阀，并连锁启动钛风机和事故氯碱泵，以防止氯气外逸引发的环保事故。
如果设计中有事故氯碱高位槽，碱自动喷淋阀在失电状态下应立即打开，高位槽中碱液自动喷入废氯处理塔内，吸收事故氯气。
目前，还有部分氯碱企业将氯气处理装置的开停车与氯化氢、聚氯乙烯等下游用氯装置形成了“大连锁”控制，以确保整个氯碱生产系统的安全运行，这也是提高整个氯碱装置自动化程度的一个发展方向。
5 结束语
氯气处理装置的设计是一个系统工程，涉及的内容还有很多，譬如：氯气洗涤部分的热量衡算，氯气干燥系统的传热传质计算；氯气流速的选取与管径计算，系统总阻力降的计算；事故时最大氯气处理量的计算；氯气洗涤塔、氯气干燥塔、废氯处理塔等设备的设计与填料的选取；这些都是最基础的工作。
总之，每一个技术问题都需要结合项目的具体情况进行准确计算和全面考虑，才能完成一个好的工程设计。
