【正文】 y5= x5= 求得 x5〈 xF,則第 5 層塔板為進(jìn)料板 ,精餾段所需理論塔板數(shù)為 51=4 塊 . 將 x5= 代入提留段操作線方程 y= 得 y6= 將 y6= 代入相平衡線方程 y= ? 得 x6= 依次交替計(jì)算得： y7=00278 x7= y8= x8= 求得 x8〈 3 塊理論板 . 全塔總效率 ET. 根據(jù)公式 ET= 根據(jù)塔頂 .塔釜液相組成 .查《化學(xué)工程手冊(cè)》得乙炔 u1= 103mpa （ 2）淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度符合 ? ?wTd hHH ??? 其中 ddlpd hhhhH ?????? 5 4 )( 220mhl Lhwsd ??????? ???????????? 得 )(1 0 4 0 0 0 4 5 4 mH d ???? 取 ?? ，板間距 mHT ? ， mhw ? 有 ? ? ? ? )(1 7 2 4 4 7 mhH wT ?????? 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 由此可見(jiàn)： ? ?wTd hHH ??? ，符合要求。 ? )( 39。39。 ho===（ m） （ 3）塔板布置及浮閥塔及排列。 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏 液控制。 具體說(shuō)明： 冷凝量相同，用相同型號(hào)冷凝器時(shí)，臥式殼程冷凝膜傳熱系數(shù)比立式管 內(nèi)或氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 管外的膜傳熱系數(shù)高數(shù)倍。 精餾塔常用控制參數(shù) 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 壓力和液 位控制是為了建立塔穩(wěn)態(tài)操作條件，液位恒定阻止了液體累積，壓力恒定阻止了氣體累積。壓力較高 ,有時(shí)降低壓力可提高處理能力 ,在高壓、相對(duì)揮發(fā)度低及相對(duì)揮發(fā)度隨壓力升高而降低很大的場(chǎng)合 ,降壓操作處理量提高較大。填料塔在接近上限負(fù)荷操作 ,很小的波動(dòng) 就會(huì)使塔超過(guò)負(fù)荷上限 ,效率下降 ,一旦效率下降 ,很難恢復(fù) ,特別是理論級(jí)。相反 ,若上段為瓶頸 ,冷進(jìn)料降低了上段的氣液相負(fù)荷 ,代價(jià)是下段填料負(fù)荷有所增加。壓力是精餾操作的主要控制參數(shù)，壓力除影響氣體累積外 ,還影響冷凝、蒸發(fā)、溫度、組成、相對(duì)揮發(fā)度等塔內(nèi)發(fā)生的幾乎所有過(guò)程。 冷卻水走管內(nèi)便于清除水垢，且水走管內(nèi)容易保持較高流速，這樣對(duì)于降低水垢的生成速度與提高水膜的傳熱系數(shù)都有好處。m ax, ? 氣相下限 smVs /018 孔速 ).( 9 100 ???? smpFu v 浮閥數(shù) n=02ud4sπ ?V = 個(gè)）（ 0 3 2 ???? ? 查《化學(xué)工程手冊(cè) 3》取 無(wú)效區(qū) 寬度 cw = 安定區(qū)寬度 sw = 開(kāi)孔區(qū)面積 aA =2[ RRXR xs in1 8 0 1222 ??? π ] R=D/2Ws= =(m) X=D/2WdWs= =（ m） 則aA =2 )( i n)(180 )()([ 21222 m??????? ? 浮閥排列方式采用三角形叉排。39。 ?Fy 39。 bA 板上液流面積 m2 。 s ET===66% 實(shí)際塔板數(shù) . 精餾塔 N 精 = )( 4 塊?? 提留段 N 提 = )( 3 塊?? 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 精餾段： 1 操作壓力為 Pm 塔頂壓力： PD=4+5 =（ kpa） 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 若取每層塔板壓降 kpap ?? 則進(jìn)料板壓 力 PF=PD+7 p? =+7 =(kpa) 精餾段平均操作壓力 Pm= )k p a( 1 22 1 1 02 ???? FD PP 2 溫度 《化學(xué)工程手冊(cè)》計(jì)算出乙炔 .氯乙烯氣壓與沸點(diǎn)溫度的關(guān)系如下表 ： 表 氯乙烯氣壓與沸點(diǎn)溫度的關(guān)系 T/℃ kpa/)( 22。 分解性：燃燒會(huì)發(fā)生 HCl,CO, 2CO 及高毒性 之光氣煙霧。 氯乙烯有較好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)異的電介性能，但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差，其化學(xué)式為 CHCLCH ?2 ,分子量為 ，熔點(diǎn)為 ，沸點(diǎn) ，臨界壓力為，臨界溫度為 C，氣化熱為 330J/g，與空氣形成爆炸性混合物，其爆炸濃度范圍為 4%22%（體積比）。對(duì)于高沸塔，我們主要取塔頂產(chǎn)品，若單體中含高沸物高時(shí)，可降低塔頂和塔底溫度，降低上升蒸汽量，從而使對(duì)應(yīng)的塔頂蒸汽中高沸物組成相應(yīng)下降，改善塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。 二、 高沸塔的生產(chǎn)原理 低沸塔塔釜排出的粗氯乙烯還含有高沸物，還需用高沸塔把它們分離出 去 。yB， P 總 =PA+PB 。X A， PB=P176。精餾依據(jù)的基本原理就是溶液的氣液平衡關(guān)系原理。 將從上述過(guò)程所得的氯乙烯進(jìn)行合理的分離。 共軛法（亦稱裂解加成一步法）：如上所述，聯(lián)合法雖然較其它單獨(dú)生產(chǎn)法合理、經(jīng)濟(jì)，但氯乙烯的制備仍在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行，仍需占用很多的設(shè)備，所以還不夠理想。 乙烯氧氯化制二氯乙烷需要在催化劑存在下進(jìn)行。 乙烯中的少量甲烷和微量丙烯亦 可發(fā)生氯代和加成反應(yīng)形成相應(yīng)的副產(chǎn)物。器主要反應(yīng)為 ： OHClHCOClHC 2322242 2424 ???? 在直接氯化反應(yīng)中，可使用低溫或高溫氯化工藝。也有使用氯化汞 氯化鋇載于活性炭的催化劑，據(jù)說(shuō)該復(fù)合催化劑的活性炭和選擇性較高，可以減少 HgCl2的升華，穩(wěn)定性得到改善。乙炔轉(zhuǎn)化為氯乙烯的選擇性可達(dá) 99%，副產(chǎn)物是 1， 1二氯乙烯、反式二氯乙烷和偏二氯乙烯。 1977 年北京化工二廠引進(jìn) 技術(shù)，建成年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸乙烯氧氯化法裝置，隨后有山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠的氧氯化法裝置投產(chǎn)。從 1940 年起，氯乙烯的生產(chǎn)原料，乙炔開(kāi)始被乙烯部分取代，首先將乙烯直接氯化成 1， 2二氯乙烷（ EDC），再加以熱裂解制得氯乙烯，裂解產(chǎn)生的氯化氫仍被用在 乙炔 氯化氫法中。硬聚氯乙烯主要用于管材、門窗型材、片材 等擠出產(chǎn)品，以及管接頭、電氣零件等注塑件和擠出吹型的瓶類產(chǎn)品，它們約占聚氯乙烯 65%以上的消耗。聚氯乙烯樹(shù)脂是我國(guó)五大基礎(chǔ)樹(shù)脂之一，我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高漲，樹(shù)脂合成技術(shù)和加工技術(shù)的進(jìn)步，使聚氯乙烯在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、汽車包裝和家電等各個(gè)領(lǐng)域的到了廣泛的應(yīng)用，尤其是我國(guó)的建筑行業(yè)對(duì)聚氯乙烯的需求強(qiáng)勁市場(chǎng)缺口較大?！笆濉逼陂g國(guó)家出臺(tái)一系列的政策，針對(duì)高耗能和高污染行業(yè)進(jìn)行清理整頓，我國(guó)氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)將進(jìn)一步提高。 精餾后氯乙烯單體純度 ≥ ％ ，乙炔 ≤ ％ （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。氯乙烯精餾塔設(shè)計(jì) :物料 恒 算，塔板數(shù)計(jì)算和確定，塔的工藝條件和物性計(jì)算，精餾和提留氣液負(fù)荷計(jì)算，塔和塔板計(jì)算，流體力學(xué)校核，塔板負(fù)荷性能， 同時(shí)對(duì)氯乙烯精餾工段的低沸塔進(jìn)行了物料衡算，塔及其附屬設(shè)備的選型，最終完成了設(shè)備的確定 ，并繪制了相應(yīng)的工藝流程圖和設(shè)備布置圖。 我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)，對(duì)聚氯乙烯的需求量很大，對(duì)原料的需求業(yè)逐漸增加。 微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多數(shù)有機(jī)溶劑。 學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)，必先了解物料性質(zhì)、原料性質(zhì)和要求，氯乙烯精餾工藝改進(jìn)和采用先進(jìn)氯乙烯先進(jìn)工藝。 粗氯乙烯氣體采用氣柜貯存，壓縮機(jī)采用活塞式一級(jí)壓縮機(jī)，尾氣采用吸附床進(jìn)行處理。 近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi) PVC 生產(chǎn)裝置規(guī)模水平雖在不斷提高，但與國(guó)外的 PVC 平均裝置規(guī)模為 1520萬(wàn)噸每年及最大裝置規(guī)模在 100萬(wàn)噸每年以上相比仍明顯的落后。 在我國(guó)氯乙 烯樹(shù)脂更是經(jīng)歷了從無(wú)到有，由少到多的歷程。聚氯乙烯制品形式十分豐富，可分為硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、聚氯乙烯糊三大類。 Klatte 于 1912 年通過(guò)乙炔與氯化氫的催化加成反應(yīng)制得了氯乙烯，成為工氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 業(yè)上氯乙烯合成的最初工藝，但在沿用將近 30 多年后，由于乙炔生產(chǎn)的高能耗而逐漸趨于淘汰。當(dāng)前仍以電石乙炔為主，使用乙烯的廠家很少。 氯乙烯的生成方法 電石乙炔法 使用乙炔作為原料生產(chǎn)乙烯單體的工藝過(guò)程是總所周知的，是將 乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯。當(dāng)溫度達(dá)到 200℃時(shí)，會(huì)有大量 HgCl2升華而使催化劑活性下降；而溫度太低時(shí)其反應(yīng)速率太慢。在世界范圍內(nèi)， 93%的聚氯乙烯樹(shù)脂都采用平衡氧氯化法生產(chǎn)的氯乙烯單體經(jīng)聚合而成；具有反應(yīng)器大、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、單體扎制含量少和可連續(xù)操作的特點(diǎn)。 副反應(yīng) ： H C lC lC H C lCHCLC lC H C lCH ??? 2222 H C lC H C LC H C lCLC L C H C lCH ??? 22222 主要生成多氯乙烷。 二氯乙烷裂解反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行，不需要催化劑。雖氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 然如此，這種方法仍較以上各種方法合理、經(jīng)濟(jì)。這個(gè)方法由下列幾個(gè)過(guò)程組成： 以石腦油的火焰裂解法 制造含有乙炔和乙烯的裂解氣； 裂解氣中的烯乙烯不經(jīng)分離，直接同氯化氫反應(yīng)制造氯乙烯； 裂解氣中的烯乙炔不經(jīng)分離，直接同氯氣反應(yīng)制造二氯乙烷； 將二氯乙烷熱裂成氯乙烯和氯化氫，并將氯化氫分離，以便能能夠在反應(yīng)（ 2）中使用。混氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 合液中較難揮發(fā)的組分 稱 為難揮發(fā)組分 ，較易揮發(fā)的組分 稱為易揮發(fā)組分。Ay A， PB=P 總 低沸塔及配套設(shè)備有低沸塔塔體、塔底再沸器，塔頂冷凝器，低塔回流 罐 ，低塔回流泵組成，塔體內(nèi)徑 ，高約 20m，塔板數(shù)32 塊，進(jìn)料板為塔頂往下數(shù)第 3 塊板，進(jìn)料板以上稱為精餾段，有 2 塊板，進(jìn)料板以下稱為提餾段，有 29 塊板，每塊塔板上有降液管和徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔盤（專利技術(shù)），塔底再沸器通過(guò)熱水加熱使釜液沸騰汽化，產(chǎn)生上升的蒸汽，進(jìn)料液（粗氯乙烯）和回流液沿著塔板一塊一塊向下流動(dòng) ， 在塔板上氣相在液相中鼓泡分散，充分接觸，部分蒸汽冷凝，放出的熱量又使部分液體汽化，冷凝時(shí)乙炔（易揮發(fā)組分）冷凝少些，氯乙烯 和高沸物冷凝多些，相反汽化時(shí)乙炔（易揮發(fā)組分）氣化 多些，氯乙烯和高沸物 氣化 少些，每塊板都一樣，這樣蒸汽每經(jīng)過(guò)一塊板，乙炔含量就增大一次，到塔頂時(shí)就幾乎是純乙炔了，塔頂冷凝器也相 當(dāng) 于一塊塔板，相當(dāng)于用水使部分蒸汽間接冷凝而非 用 板上液層，向下流的液體每經(jīng)過(guò)一塊板，乙炔（易揮發(fā)組分）含量就減少一次，到塔底時(shí)就幾乎全是氯乙烯和高沸物氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 了 ， 因此 低沸物 乙炔（包括 N2,H2）就被分離出去了。對(duì)于低沸塔，我們主要取塔底產(chǎn)品，若單體含乙炔高時(shí)，可提高塔頂和塔底溫度，提高上升蒸汽量，從而使對(duì)應(yīng)的塔釜液中 C2H2 組成相應(yīng)下降，改善塔底產(chǎn)品質(zhì)量。氯乙烯可溶于烴類、丙酮、乙醇、含氯溶劑如二氯乙烷及多種有機(jī)溶劑內(nèi)。（ 3）氯乙烯和大氣中的氧以及強(qiáng)氧化劑反應(yīng)會(huì)發(fā)生過(guò)氧化物，并會(huì)起劇烈的聚合反應(yīng)。 s 氯乙烯 u2= um= 103+() = （ 3）霧沫夾帶 . 查《塔得工藝計(jì)算 》 .霧沫夾帶公式 ?????????? fav hH ??? mmN /?? 由 )/(0329 smAA V fT sa ?????? 氣）液） (/(00 12 kgkgv ??????? ???? ? ?（氣），符合要求液 kgkg /)(? 參考《化學(xué)工程手冊(cè) .3》 泛點(diǎn)率 = % ???bfLsVLVSAkcLLV ?? ? )(3 8 4 0 7 mWDl dL ?????? )(2 1 6 0 3 2 9 8 2mAAA fTb ?????? 式中 Ll 板上流體流徑長(zhǎng)度 m 。, Cttt OWFM ????? ?提 (3) 平均摩爾質(zhì)量 M 進(jìn)料板： 39。 SmMLLmLLS ?????提? 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 （ 1）塔徑、參考表 初選板間距 mHT ? .取板上液層高度 ?Lh m 得 )( mhH LT ???? 212139。查《塔的工藝計(jì)算》，孔徑取 ，閥孔動(dòng)能氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 因子取 9。 按固定的氣液比，即氣相上限 smVs / 在殼程冷凝時(shí)，飽和氣體的壓力降比管程小。對(duì)于一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，若不阻止累積就不可能取得穩(wěn)態(tài)操作，也就不可能穩(wěn)定。 2 進(jìn)料的預(yù)熱 填料塔進(jìn)料以上填料段和進(jìn)料以下填料段通常并不是在同一泛點(diǎn)百分?jǐn)?shù)下操作 ,普通精餾通常為泡點(diǎn)進(jìn)料 ,若將進(jìn)料預(yù)熱或預(yù)冷 ,可氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計(jì) 以使塔的上下段負(fù)荷發(fā)生變化 ,若進(jìn)料段以下為操作瓶頸 ,熱進(jìn)料可降低塔釜熱負(fù)荷和下段氣液相負(fù)荷 ,代價(jià)為上段氣液相負(fù)荷有所