电解盐水预热器的有关计算

电解用精盐水预热器的有关计算
项荣海
福建省龙岩龙化化工有限公司364000
摘要：介绍了电解用精盐水预热系统的有关计算过程，以便采用相应的换热器，保证精盐水的预热效果。

关键词：精盐水；预热；
电解盐水预热在氯碱生产中占有重要的地位，影响着电解槽的生产效率及安全运行。

龙岩龙化化工有限公司烧碱生产规模为5万吨/年，采用8型金属阳极隔膜电解槽，电解产生的氢气部份供给生产盐酸和双氧水外，其余排空。

为了进一步做好节能降耗工作，龙岩龙化化工有限公司对原有的精盐水预热系统进行技术改造，决定采用三段式预热系统，第一段为采用冷却盐酸合成炉热水循环预热，第二段为采用电解槽产生的湿热氢气预热，第三段采用蒸气预热。

工艺流程如下：
结合龙岩龙化化工有限公司的实际生产情况，对电解用的精盐水预热系统的热量进行计算，以便采用相应的换热器，保证精盐水的预热效果。

1、计算依据
至电解的精盐水温度：40℃，预热温度至：75℃，比热：0.93Kcal/l.℃；精盐水耗用9.427m2/t.碱（根据氯碱计算）；按当前300台电解槽，平均电流12300A，电解槽电流效率96%计算，则：
碱产为1.492×300×12300×96%×10-6=5.29t/h（100%碱）
精盐水耗用流量为5.29×9.427=49.8m 3/h
2、预热器的计算
2.1一段盐酸合成炉热水预热，采用螺旋板换热器
盐酸合成炉循环热水70℃，精盐水40℃，预热至50℃，螺旋板换热器换热
系数为2500KJ/m 2.h.℃。

所需热量：Q 1=49.8×0.93×（50-40）×103=463140Kcal/h
传热推动力：△t 1=70℃-50℃=20℃
△t 2=70℃-40℃=30℃ 69.2420
30lg 3.22030lg 3.21212=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃ 所需传热面积：215.3169.242.42500463140m F =⨯=
2.2三段电解槽湿热H 2预热，采用列管式换热器
列管式换热器传热系数为300Kal/m 2.h.℃，电解槽湿热H 280℃，冷却加热
盐水至55℃，按目前供盐酸、双氧水生产用氢气量的电解槽数为200台计算，则产碱为：
1.492×200×12300×96%×10-6=3.52t/h （100%碱）
根据氯碱计算：砘碱（100%碱）产H 2中：
H 2 12.5Kmol （25Kg ）
水蒸汽 11.39Kmol （205Kg ）
其它 0.52Kmol （15.06Kg ）
查表55℃ H 2饱和水蒸汽分压为0.15973kg/cm 2 ,则冷凝水量ω按道尔顿
分压定律： 15973.0115973.096.0225
18
ω
205-=⨯- ω=160.45Kg
则预热器入口总热量为:
ΣQ 入 = Q H2 + Q 水蒸汽 + Q 气
=80×25×3.45+205×631.3+80×15.06×0.244
=136610KCal
预热器出口总热量: ΣQ 出 = Q H2’ + Q 水蒸汽’ + Q 气’ + Q ω
=55×25×3.42+（205-160.45）×620.1
+55×15.06×0.243+160.45×55×0.9975
=41332KCal
预热器换热功当量损失按5%计，则H 2预热器预热精盐水有效热量为：
Q=（ΣQ 入 -ΣQ 出 ）×95%
=90514.1KCal/t.100%NaOH ×3.52t/h
=318609.63KCal/h
盐水预热温差：9.69308.4963
.318609=⨯=∆t ℃
即：预热器盐水出口温度为56.9℃
传热推动力：△t 1=80℃-50℃=30℃
△t 2=80℃-56.9℃=23.1℃
43.261
.2330lg 3.21.2330lg 3.21212=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃ 所需传热面积：2218.4043.2630063
.318609m F =⨯=
2.3三段蒸汽预热，采用螺旋板换热器
查4Kgf/cm2表压过热蒸汽热焓i=656KCal/Kg ，温度t=130℃（减压后），
精盐水56.9℃预热至75℃，所需热量：
Q 3 = 49.8×103×0.93×（75-56.9）
=838283.4KCal/h
传热推动力：△t 1=130℃-75℃=55℃
△t 2=130℃-56.9℃=73.1℃
67.6355
1.73lg 3.2551.73lg 3.21212=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃ 所需传热面积：231.2267.632
.425004.838283m F =⨯= 3、结束语
龙岩龙化化工有限公司根据以上计算，电解用精盐水预热系统分别采用：第 一段为35m 2螺旋板换热器，第二段为45m 2列管式换热器，第三段为25m 2螺旋板换热器。

经过近半年的运行情况来看，效果显著，达到了预期的目的，节约了大量的蒸汽，但在生产运行中应注意以下几个问题：①做好精盐水的断电，减少由于精盐水的带电对换热器的电腐蚀，否则会影响换热器的使用寿命；②做好各个换热器的保温工作，减少换热器的热量损失；③定期取样分析，一段换热器盐酸合成炉循环水、二段氢气冷凝水和三段蒸汽冷凝水中氯离子的含量，便于及时发现异常情况，以此来判断换热器是否会漏，并及时对换热器进行更换，不至于影响电解槽的生产效率及安全运行；④各换热器应安装旁路阀，以便于各换热器会漏并进行更换时不影响电解槽的运行。