環(huán)氧乙烷固定床反應(yīng)器物量衡算(編輯修改稿)
2025-06-19 18:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 氯化氫的分壓，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)器單位容積的產(chǎn)率，以強化生產(chǎn)。但應(yīng)看到，由于提高反應(yīng)壓力，反應(yīng)速度加快，相應(yīng)就要提高反應(yīng)器的換熱速率，這樣對反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)就提出更高的要求。 空速空間速度簡稱空速，所謂空速是指單位時間內(nèi)，通過單位體積催化劑的反應(yīng)物的體積數(shù)量。通常用每小時每升(或m3)催化劑通過的原料氣的升(或m3)數(shù)來表示。對于乙炔加成過程，實踐證明，提高空速，轉(zhuǎn)化率會略有下降，而選擇性將有所上升，在一定范圍內(nèi)提高空速可提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。但空速也不宜太高，因此雖然產(chǎn)量提高，然而環(huán)氧乙烷在反應(yīng)氣體中的含量很低，造成分離困難，動力消耗增加。空速也不宜太低，因此時雖然轉(zhuǎn)化率增加，但選擇性下降，生產(chǎn)能力也下降。另外，空速大小還要根據(jù)催化劑的活性及制造方法、反應(yīng)溫度、壓力和反應(yīng)氣體的組成等因素而定。 原料配比 原料中乙炔與氯化氫的配比對反應(yīng)過程影響很大，其值主要決定于原料混合氣的爆炸極限。％，~33％的乙炔濃度范圍內(nèi)氯化氫含量不得大于71％。實際生產(chǎn)中一種是選取低氯化氫高乙炔配比，另一種是高氯化氫低乙炔配比。本設(shè)計乙炔和氯化氫的配比為1:。 穩(wěn)定劑的選擇世界上生產(chǎn)氯乙烯的專利很多，使用的致穩(wěn)劑有：氮氣、甲烷、二氧化碳、乙烷等。選擇致穩(wěn)劑需要根據(jù)生產(chǎn)安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益情況來確定。目前世界上環(huán)氧乙烷專利商都先后將氮氣致穩(wěn)更新為甲烷致穩(wěn)。它與氮氣致穩(wěn)相比，不僅增加了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，而且有顯著的經(jīng)濟效益。 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的工藝流程氯乙烯生產(chǎn)裝置的主要設(shè)備有反應(yīng)器、吸收塔、反應(yīng)系統(tǒng)的氣氣換熱器和循環(huán)氣冷卻器。其設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)8萬噸環(huán)氯乙烯，設(shè)計運轉(zhuǎn)時間為7200小時／年。 工藝流程概述第4章 工藝計算工藝參數(shù)計算包括物料衡算和熱量衡算兩部分。物料衡算以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)，主要計算所需物料量和產(chǎn)品量，還可以算出物料的組成，確定物料中各組分在化學(xué)反應(yīng)過程中的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，并通過衡算求得原料的定額消耗。其計算依據(jù)是工藝流程圖、在工廠采集的數(shù)據(jù)及設(shè)計時要求的和查得的各種參數(shù)。 熱量衡算以能量守恒定律及物料衡算為基礎(chǔ)，計算傳入、傳出的熱量，從而確定公用工程的能耗以及傳熱面積。其計算依據(jù)與物料衡算相同。1 反應(yīng)的設(shè)計條件?年產(chǎn)量12萬噸/年，年工作日：300天（即年工作日7200小時）?原料組成（wt%)乙炔氣（wt%)：氯化氫（wt%)：?合成反應(yīng)設(shè)計條件：乙炔氣/氯化氫=1:，空速40，合成氯乙烯的乙炔轉(zhuǎn)化率：%，生成VC選擇性：99%，乙炔轉(zhuǎn)化二氯乙烷的選擇性：%。串聯(lián)轉(zhuǎn)化，一次轉(zhuǎn)化率68%，溫度150℃，進料溫度80℃，轉(zhuǎn)化后溫度110℃；%，溫度為140℃，進料和出料溫度設(shè)110℃，進口水溫97℃，出口水溫102℃，不急熱損失，導(dǎo)出液對管壁的傳熱系數(shù)為：④催化劑為圓柱狀，Φ3mm6mm，~，反應(yīng)器內(nèi)催化劑填充高度為管長的95%，每根管長3000mm,轉(zhuǎn)化器的直徑有Φ2400、Φ3000、Φ3200.2 反應(yīng)原理在氯化汞做催化劑，：⑴主反應(yīng)：+⑴⑵副反應(yīng)：⑵⑶3物料衡算⑴由原料組成（wt%)乙炔氣（wt%)：氯化氫（wt%)：得：表4—1 乙炔氣的組成組分,總量mol%表4—2 氯化氫的組成組分總量mol%⑵反應(yīng)部分的基礎(chǔ)計算由乙炔氣/氯化氫=1:，以進料氣中乙炔氣為100kmol/h為基準，則氯化氫為110kmol/h。由此易得：表4—3 原料混合氣的組成組分總量kmol/h根據(jù)反應(yīng)方程式及已知數(shù)據(jù)，計算反應(yīng)器出口的氣體量。主反應(yīng)：⑴副反應(yīng)：⑵?已知一次轉(zhuǎn)化率68%，生成VC選擇性：99%，乙炔轉(zhuǎn)化二氯乙烷的選擇性：%，,，，所以消耗乙炔量：68%=由反應(yīng)式⑴有消耗乙炔量：68%99%=生成VC量：消耗氯化氫量：由反應(yīng)式⑵有消耗乙炔量：68%%=生成二氯乙烷量：消耗氯化氫量：2=則可知未反應(yīng)的乙炔量：－=未反應(yīng)的氯化氫量：－－=氮氣在反應(yīng)中不發(fā)生反應(yīng)，所以第一次反應(yīng)后出口氣體中各組分的量如表4—4所示。表4—4 第一個反應(yīng)器入口和出口的氣體量（kmol/h)組分氯乙烯二氯乙烷入口00出口?合成氯乙烯的乙炔轉(zhuǎn)化率：%，生成VC選擇性：99%，乙炔轉(zhuǎn)化二氯乙烷的選擇性：%，,，，所以消耗乙炔量：%=由反應(yīng)式⑴有消耗乙炔量：%99%=生成VC量：消耗氯化氫量：由反應(yīng)式⑵有消耗乙炔量：%%=生成二氯乙烷量：消耗氯化氫量：2=則可知未反應(yīng)的乙炔量：－=未反應(yīng)的氯化氫量：－－=出反應(yīng)器的水蒸汽量：氮氣在反應(yīng)中不發(fā)生反應(yīng)，所以第二個反應(yīng)器反應(yīng)后出口氣體中各組分的量如表4—5所示。表4—5 第二個反應(yīng)器入口和出口的組成組成氯乙烯二氯乙烷入口出口⑶實際裝置每小時生產(chǎn)的氯乙烯可折算為綜上所述，進料氣體中乙炔氣為100kmol/h,，則*100/=摩爾流量表組分
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