Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Изменяется объем остатка несконденсировавглегося газа, его плотность, скорость движения относительно поверхности теплопередачи. У поверхности теплопередачи образуется пленка не-сжижаемых инертных газов, затрудняющая поступление хлора к поверхности теплопередачи. Процесс конденсации значительно отклоняется от режима, характерного для капельной или пленочной конденба-ции. При этом за счет сопротивления диффузии возникает большая разница между парциальным давлением хлорд в смеси и на поверхности конденсации, что создает значительный перепад между температурой в объеме газа и поверхностной температурой конденсата, покрывающего теплопередающую поверхность: На рис. 6-20 показано изменение температуры хладоагента и конденсирующегося хлора вдоль конденсатора при конденсации чистого хлора и хлора, ^содержащего инертные газы. ( На рис. 6-21 показаны температурные градиенты в пограничном слое при конденсации чистого хлора и хлора, содержащего инертные примеси. В последнем случае, вследствие образования у поверхности конденсации диффузионного слоя с высоким содержанием инертного газа, температурный градиент сильно возрастает. При сжижении хлора, содержащего инертные примеси, полезная разность температур, при которой работает конденсатор, снижается.
Образование у поверхности теплопередачи пленки инертного газа приводит к значительному уменьшению коэффициента тепло-
передачи по мере увеличения степени сжижения хлора. Практически среднее значение коэффициента теплопередачи в конденсаторах промышленных типов близко к 40—50 ккал/(м2-ч-°С) [7, 53], в то время как при конденсации чистого хлора, аналогично процессу конденсации аммиака, коэффициент теплопередачи можно принять равным 600—800 ккал/(м2'Ч-°С). Изменение по мере конденсации хлора и значения коэффициента теплопередачи, и разницы температур затрудняет расчеты конденсаторов для технического хлора, содержащего примеси инертного газа [64, 65].
Расчет конденсаторов с учетом фактических теплофизических свойств паров хлора и смешанных с ним инертных примесей необходимо проводить постадийно с учетом непрерывного изменения
Рис. 6-21. Температурный градиент в пограничном слое при конденсации чистого пара (а) и смеси пара с инертным газом (б):
1 — стенка трубки; 2 — пленка конденсата; 3 — пар; 4 — диффузионная поверхность раздела; 5 — смесь пара с инертным газом.
состояния конденсируемой смеси газов и охлаждающей среды-Для получения окончательных результатов и совпадения материальных и тепловых балансов расчеты приходится многократно повторять. Такие расчеты трудоемки и облегчаются лишь при использовании современной вычислительной техники.
Для расчета конденсаторов могут быть также использованы данные по промышленным теплообменникам сходной коцструкции, используемым для сжижения хлораГ
Основное количество тепла обычно отводится в начальной зоне конденсации, где концентрация инертных газов мала и влияние их на коэффициент теплоперадачи невелико [66]. Для увеличения коэффициента теплопередачи принимаются меры к созданию турбули-зации потока газа, что позволяет снизить диффузионное сопротивление в пленке инертного газа, а также применяют многоходовые теплообменники, ступенчатую конденсацию, охлаждение конденсаторов непосредственно испаряющимся хладоагентом и др.
Для конденсации хлора могут быть использованы любые промышленные теплообменники. Конденсаторы должны быть рассчитаны на работу под давлением в зависимости от принятой схемы.
Толщина стенок трубок и аппаратов увеличивается с учетом возможных коррозионных процессов. Ранее для конденсации хлора широко применялись аппараты, совмещавшие испаритель хладоагента (обычно аммиака) и конденсатор хлора в одной емкости, заполненной раствором хлористого кальция или хлористого натрия, которые служили передатчиком холода от испарителя к поверхности
Ac'газ
Хлоргаз
Жидкий хлор
Рис. 6-22. Схема устройства совмещенного конденсатора хлора:
1 — корпус конденсатора; 2 — испарители аммиака; S — змеевики хлорного конденсатора; 4 — коллектор жидкого хлора; 5 — сепаратор; 6 — мешалка для рассола.
конденсатора хлора. Схема устройства такого совмещенного конденсатора показана на рис. 6-22. Для улучшения теплопередачи создавали интенсивную циркуляцию рассола внутри аппарата. Как испаритель аммиака, так и конденсатор хлора могут состоять из секций. Такой многосекционный конденсатор с поверхностью конденсации 78 м2 имеет производительность 15 т/сут жидкого хлора.
Открытое зеркало рассола способствует усилению коррозии поверхности конденсатора, соприкасающейся с рассолом. Для снижения потерь холода аппарат покрывают слоем изоляции. Подобные конденсаторы применяются на ряде заводов и в настоящее время, однако в новых мощных цехах сжижения начали преимущественно использоваться кожухотрубчатые конденсаторы. Схема установки такого конденсатора, охлаждаемого рассолом, показана на рис. 6-23. Применяются как вертикальная, так и горизонтальная установка кожухотрубчатых конденсаторов. При вертикальной установке обеспечивается лучшая сепарация жидкого хлора от абгазов и наблюдается меньшее загрязнение поверхности теплопередачи, так как
