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乘风破浪,世界就在眼前液氯生产装置公用工程方案组员：吴炯，许佳杰，唐超，许懿鑫任务0301-1根据氯气的饱和蒸汽压，确定液氯生产装置冷冻温度0301-2比较压缩式制冷、吸收式制冷的特点，以及压缩式制冷剂、冷冻介质特性，选择合适的制冷工艺方案0301-3压缩制冷系统中压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀在工艺过程中的作用0301-4阐述溴化锂制冷工艺流程、特点及工业应用制冷•制冷定义：制冷是用人为方法从被冷却对象(物体或空间)中移出热量，以便其温度降低到环境温度以下的技术。制冷技术应用范围一般可分为三个温区：•低温区(约-120℃以下)主要用于气体分离、气体液化、超导和宇航等。•中温区(-120～5℃)主要用于冷藏、冷冻、化工生产工艺过程，生化制品的生产等。•高温区(5～80℃)主要用于空调、除湿、热泵蒸发和热泵干燥等。制冷的温度范围是从环境温度开始，一直可达接近绝对零度。液氯的理化性质气态氯为黄绿色有刺激性气味的气体;蒸汽压506.62kPa(10.3℃);熔点-101℃;沸点-34.5℃;溶解性：易溶于水、碱液;密度：相对密度(水=1)1.47；相对密度(空气=1)2.48;稳定性：稳定;沸点-34.6℃，溶点-100.98℃；在常压下即气化成气体，吸入人体能严重中毒，有剧烈刺激作用和腐蚀性，在日光下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸，氯是很活泼的元素，可以和大多数元素(或化合物)起反应。液氯为黄绿色的油状液体，有毒，在15℃时比重为1.4256，在标准状况下，-34.6℃沸腾。在-101.5℃时凝固，如遇有水份对钢铁有强烈腐蚀性。液氯为基本化工原料，可用于冶金、纺织、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药的原料。用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg，贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。液氯的生产方法生产液氯，就是将原料氯气降温使之液化，冷量有制冷系统提供。所有的砌体都能变成液体，但需要一定的条件，即在该气体的临界点一下加压，降温或加压与降温并用。目前氯气的液化方法主要有四种：1）低温低压法：是在压力为0.01---0.02MPa(表压）于-45~-60℃，使氯气液化的方法，由于这种方法所需要的温度太低，需配三级制冷系统，因而能耗较高，所以各国均不采用。2）中温中压法：是将氯气加压到0.10---0.25MPa(表压）于-20~35℃液化的方法，这种方法在国内外，尤其是在国内应用极为广泛，这种方法对氯气加压设备要求不算高，但能耗仍然偏高。3）高温高压法：此法是将氯气加压到0.75MPa以上，在温度12~~30℃液化的方法，此法对氯气加压设备要求较严，制作比较复杂，对氯气的清洁要求也较高。但其主要优点是单位能耗大大降低，在工业迅速发展的今天。此法在氯气液化中极有发展前途的。4）低温吸收法：是有低温四氯化碳吸收不纯氯气。然后将吸收所得的富液加压加热，热解吸得高纯度高压氯气，并使之液化的方法，此法的优点是单位能耗较低，适合各种纯度的氯气，但对设备有特殊要求，还要注意正确解决吸收系统含氢高的问题，总的来说，目前此法应用不多，但很有发展前途。综合考虑，主要看设备、操作是否方便，特别是安全问题尤为重要。我们组选择的是高温高压法。0301-1根据氯气的饱和蒸汽压，确定液氯生产装置冷冻温度根据氯气的蒸汽压,我们组选择低温低压法，也就是在压力0.3MP时，温度在-15度。0301-2压缩式制冷单级压缩蒸气制冷机的流程图单级压缩蒸气制冷机在图中，从压缩机出来的高压高温制冷剂气体（D）进入冷凝器被冷却去过热，并进一步冷凝成液体（A）后，进入节流装置如膨胀阀减压，部分液体闪发成蒸气，这些气液两相的混合物（B）进入蒸发器，在里面吸热蒸发成蒸气（C）后回到压缩机重新被压缩，从而完成一个循环。单级压缩蒸气制冷循环压缩比一般不超过8～10。氨因为绝热指数比氟利昂要大，我国规定氨的单级压缩比最大不允许超过8，而氟利昂不允许超过10。因此，不同冷凝温度下，在允许压缩比范围的最大值时，常用的中温制冷剂一般只能获得-20～-40℃的低温。0301-2压缩式制冷蒸气压缩制冷循环具有如下的特点：①制冷设备需组成一个封闭的系统，制冷剂在其中循环流动，在一次循环中连续两次发生相变（一次冷凝、一次蒸发）。②实现制冷循环的推动力来自压缩机，在它同节流机构的配合作用下，将制冷系统分为低压和高压两个部分，通过蒸发器向被冷却物体吸热；在高压部分中，通过冷凝器向环境介质放热。③制冷剂蒸气只经一次压缩，从蒸发压力po压缩到冷凝压力pk。吸收式制冷•吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。•吸收制冷的基本原理•吸收制冷的基本原理一般分为以下五个步骤：•（1）利用工作热源（如水蒸气、热水及燃气等）在发生器中加热由溶液泵从吸收器输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来。•（2）制冷剂蒸气进入冷凝器中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流器降压到蒸发压力。•（3）制冷剂经节流进入蒸发器中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气。•（4）在发生器A中经发生过程剩余的溶液（高沸点的吸收剂以及少量未蒸发的制冷剂）经吸收剂节流器降到蒸发压力进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压制冷剂蒸气相混合，并吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度。•（5）吸收过程往往是一个放热过程，故需在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液。在吸收器中恢复了浓度的溶液又经溶液泵升压后送入发生器中继续循环。吸收式制冷•吸收式制冷工质的与工质对•吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成制冷循环。目前吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工质，习惯上称低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂，二者组成工质对。•人们经过长期的研究，获得广泛应用的工质对只有氨——水和溴化锂——水溶液，前者用于低温系统，后者用于空调系统。具体有如下：•（1）以水作为制冷剂的工质对：水——溴化锂、水——氯化锂、水——碘化锂、水——氯化钙。•（2）以氨作为制冷剂的工质对：氨——水、乙胺——水、甲胺——水以及硫氰酸钠——氨等。•（3）以醇作制冷剂的工质对：制冷剂通常选用甲醇，主要有甲醇——溴化锂、甲醇——溴化锌、及甲醇——溴化锂——溴化锌三元溶液工质对等。•（4）以氟利昂作为制冷剂工质对：其中主要是R21、R22与四乙醇二甲基乙醚等有机物组成的工质对。•吸收式制冷机•吸收式制冷机与上述往复式或离心式制冷机截然不同，它没有运动的原动机。目前吸收式制冷机有两种，即氨--水吸收式和溴化锂—水吸收式。•溴化锂--水吸收式制冷装置主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器4个部分组成。这4个部分分别装在两个圆柱形筒内。冷凝器和发生器装在上部圆筒内；蒸发器和吸收器装在下都的圆筒内，两圆筒之间用管路和泵连接。•制冷原理•发生器中充有溴化锂溶液，且压力较低，稍加热时，水便从溴化锂溶液中蒸发由来(水比溴化锂易蒸发)。蒸发出来的水蒸汽在冷凝器中冷凝，成为制冷剂水，经节流阀在蒸发器中蒸发。带走箱内的热量，蒸发出的水气又被吸收器中的溴化锂溶液吸收(溴化锂溶液特易吸收水气)，此溶液再在发生器中加热蒸发，就这样不断循环，实现制冷循环。吸收式制冷•吸收式制冷机的特点•(1)无原动力，直接使用热原理，因此机器坚固亦无震动，少噪音，能安装于任何地点，从地室一直到屋顶均可。•(2)以水为制冷剂，获得容易，安全性高。•(3)可直接利用热源，它可利用低压蒸汽、热水，甚至废汽、废热，耗电极少，只相当于同容量离心式机的2%--9%。•(4)变负荷容易，调节范围广(能在10%--100%范围内调节制冷量)。•(5)结构简单，运行方便。•其不足之处是，溴化锂水溶液在大气下对金属有很强的腐蚀性，因而对设备管道的要求较高，另外冷却负荷较大。•吸收式系统的优缺点•(1)优点•1、夏天需供应冷气，冬天需供应暖气的全年候空气调节地区，最适合使用吸收式系统。目前美国、日本的中央空调系统，吸收式系统的约占80%以上。•2、运转安静，可减少磨损至最小(除液体泵运转外)，故障较少、维护简单。•3、不依赖电力。•4、容量控制容易，仅需控制发生器的热源。•5、系统安全性高，无爆炸。•6、系统满载与轻载效果相同，当负载改变时，只需调节发生器热源和水循环量即可。•7、当蒸发温度及压力减低时，吸收式容量仅有限度地减少，运转稳定。•(2)缺点•1、以水为冷媒时，无法获得低温（水冰点为0℃）。•2、操作不当时，溴化锂易生结晶。•我们组选择的是吸收式制冷。0301-3压缩式制冷系统各组成的作用压缩机作用：从蒸发器内吸出蒸气，将其压缩，并使压缩终了的高压气体排入冷凝器。冷凝器作用：冷凝器是制冷设备向制冷系统放出热量的换热装置，制冷剂在冷凝器中放出的热量包括两部分：一是在蒸发器中吸收的被冷却物体的热量，二是制冷剂蒸气在制冷压缩机中被压缩时，由压缩机消耗的机械功转化的热量。蒸发器作用：蒸发器是制冷剂从系统外吸收热量即制冷的换热器，制冷剂液体在蒸发器的换热管内流动，并在低温下蒸发，变为蒸气，制冷剂在蒸发的过程中吸收被冷却物体或介质的热量，蒸发器位于制冷系统的节流阀和压缩机的吸气管之间。膨胀阀作用：将冷凝器中冷凝压力下的饱和液体或过冷液体节流后降至蒸发压力和蒸发温度，同时根据负荷的变化，调节进入蒸发器制冷剂的流量。溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。可见溴化锂吸收式制冷机主要是由吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器四部分组成的。0301-4溴化锂制冷工艺吸收式制冷机的溶液循环在吸收器中吸收了低压水蒸汽的溴化锂溶液浓度变小，温度也较低，被溶液泵送往使之浓缩的发生器中，被管内流动的高压工作蒸汽加热至对应压力下的沸点，使之沸腾并产生冷剂蒸汽，因发生器中的压力较高，所以冷剂蒸汽的压力也较高，通过泵的升压和工作蒸汽的加热，使低压蒸汽的压力升高。溶液沸腾产生出冷剂蒸汽后，浓度和温度都有所升高，又具有了吸收水蒸汽的能力。因发生器中的压力比吸收器中的压力要高得多，故在送往吸收器中让其吸收水蒸汽时必须通过节流阀降压。在吸收器中，溶液被喷淋在内通冷却水的传热管管簇上，因溶液在吸收水蒸汽时要放出大量的吸收热，故需大量的冷却水进行冷却。溶液的浓度越高、温度越低，吸收水蒸汽的能力就越强，所以，在实际中，要努力提高其浓度、降低其温度，但要注意避免因浓度过高、温度过低而结晶。有溶液热交换器的吸收式制冷机的溶液循环从图中可以看出，一方面稀溶液温度较低，送往发生器后需消耗能量对其加热；而另一方面，浓溶液的温度较高，在吸收器中需冷却才能有较强的吸收水蒸汽的能力，所以，如能使浓溶液和稀溶液进行热交换，无疑可提高机组的性能系数。因此，在实际的溴化锂吸收式制冷机中，一般都设有溶液热交换器在溶液热交换器中，稀溶液在管内流动，而浓溶液的管外（壳程）流动，从而达到热交换的目的。溴化锂吸收式制冷机的优点1234溴化锂吸收式制冷机的优点以热能为动力，勿需耗用大量电能，而且对热能的要求不高。整个制冷装置除功率很小的屏蔽泵外，振动小、噪声低，运行比较安静。以溴化锂溶液为工质，制冷机又在真空状态下运行，无臭、无毒、无爆炸危险，安全可靠，有利于满足环境保护的要求。冷量调节范围宽。对外界条件变化的适应性强。制造简单，操作、维修保养方便。11溴化锂吸收式制冷机的缺点1(1)在有空气的情况下，溴化锂溶液对普通碳钢具有较强的腐蚀性。这不仅影响机组的寿命，并且影响机组的性能和正常运行。(2)制冷机在真空下运行，空气容易漏人。实践证明，即使漏人微量的空气，也会重地损害