表2-12 硫酸干燥塔（泡罩塔）总物料衡算表
名称 进泡罩塔
kg/t 100％NaOH 出泡罩塔
kg/t 100％NaOH
氯气 212758800 212758800
水蒸气 21840 1968
不凝气体 3600000 3600000
硫酸 74520 94392
总计 216455160 216455160
3 主要设备设计及选型
3.1 第一钛冷却器
3.1.1 确定设计方案
（1）氯气对金属材料的腐蚀与防护
氯气微溶于水，在9.6 ℃时的溶解度为1%，部分氯气和水反应生成HCl和HClO，其中HClO 会分解成HCl与[O]。原子态的[O]具有强氧化性，当氯中水含量< 0.05%时，碳钢的腐蚀速率小于0.04 mm /a，即干燥的氯气对碳钢基本不腐蚀。氯中含水时，湿氯会与金属起反应，加剧金属铁的腐蚀。同样，在Cl- 含量高0.05%时，不锈钢也会发生腐蚀，Cl-会破坏不锈钢表面的氧化膜而产生孔蚀或应力腐蚀。钛具有优良的耐湿氯腐蚀性能，但钛不可用于干氯气系统，干氯气与钛发生强烈反应生成TiCl4，并有着火危险。能耐干、湿氯气的金属材料有钽、银、铂以及部分Ti - Mo - Ni合金。
（2）钛管冷却器的选材
采用2个钛管冷却器串联工艺的第1级冷却器，在管内通氯气，管外走工业用水的工况下，可采用碳钢壳体，上下管板和管材采用钛材，上下封头可衬钛或衬胶，须定期更换外壳（外壳使用寿命为8～10年），该结构节约钛材，但水质不好时易结垢，影响传热，须定期清洗。钛管与钛管板连接部位易产生缝隙腐蚀。若在管外通氯气，管内走工业水的工况下，须采用全钛结构，与半钛结构相比，钛材用量较大。采用半钛冷却器的优点是：毕业论文http://www.751com.cn/
①由于被冷凝的氯水布满了管板，形成一层温度较低的液封，使钛管与管板连接处与刚入口的高温氯气隔离，避免了缝隙腐蚀，这种结构国内已有25年的使用寿命。
②对工业水的要求不高,钛壳体不易结垢，清洗方便。第2级钛冷却器要把氯气从46℃冷却到18℃，管外走冷冻盐水，冷冻盐水水质较好，且氯水温度较低，故采用钢外壳、钛管板、钛管材的半钛结构冷却器，其使用寿命长于第1级钛冷却器。
综上所述，决定选用钛材料的列管作换热管，冷却水走壳程，湿氯气走管程，并且采用逆流流向[16]。
3.1.2 确定物性数据
第一钛冷却器：
氯气进口温度80℃，出口温度46℃；
冷却水进口温度20℃，出口温度30℃。
⑴流体平均温度Tm和tm
Tm1＝（Ti＋To）/2＝（80＋46）/2＝63℃
tm1＝（ti＋to）/2＝（20＋30）/2＝25℃
⑵平均温度下的物性数据
表3-1 物性数据
物料 项目 单位 数据 物料 项目 单位 数据
水 密度 g/cm3 0.99708 氯
气 密度 kg/m3 57.84
粘度 Pa•s 0.0008937 粘度 Pa•s 1516.8×10-7
导热系数 W/(m•℃) 0.60825 导热系数 kcal/(m•h•℃) 0.00819
比热容 J/(g•℃) 4.1796 比热容 cal/(mol•℃) 8.324
水
蒸
汽 密度 kg/m3 0.1506 不
凝
气
体 密度 kg/m3 1.016
粘度 kgf•s/m2 1.075×10-6 粘度 kgf•s/m2 2.059
导热系数 kcal/(m•h•℃) 0.01895 导热系数 W/(m•℃) 0.02917
比热容 kcal/(kg•℃) 0.459 比热容 kcal/(kg•℃) 0.243
μ平＝1516.8×10－7×0.1×81.05％+1.075×10－6×9.81×17.59％+2.019×10－6×9.81×1.36％＝1.442×10－5 (Pa•s)
ρ平＝57.84×81.05％+0.1506×17.59％+1.01×1.36％＝46.920(kg/m3)
λ平＝0.819×10－2×81.05％+1.895×10－2×17.59％+2.425×10－2×1.36％＝1.03×10－2 (kcal/(m•h•℃))＝1.198×10－2 (w/(m•℃))
Cp平＝8.324/1000×71×81.05％+0.459×17.59％+0.243×1.36％＝0.563(kcal/(kg•℃))= 2.357 (J/(g•℃))
3.1.3 设计计算
⑴计算依据：由《氯碱工业理化常数手册》中查知，第一钛冷却器的总传热系数范围在350—550 kcal/(m2•h•℃)，即407.05—639.65 w/(m2•℃)
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