【文章內(nèi)容簡介】 0 ??? 水mm mH C l H C l ∴ HCl ? HCl： ()=鹽酸： 80%+ ()=(3)多筒過濾器物料衡算表 表 4 多筒過濾器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 石墨預熱器 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 15 表 5石墨預熱器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ Σ 轉(zhuǎn)化器 圖 3 轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖 根據(jù) 氯乙烯產(chǎn)率為 %，二氯乙烷產(chǎn)率 %，乙炔 轉(zhuǎn)化率為 95%。 [3] (1)進料 組成為 CH≡CH ： 20852kg HCl： O2： H2O： (2)出料 組成為 CH2=CHCl： （ 20852247。 26） 95% % = CH≡CH ： 20852（ 195%） = CH3CHCl2:：（ 20852247。 26） 95% % 99= HCl： （ 247。 +2 247。 99） = O2： H2O： (3)轉(zhuǎn)化 器物料衡算表 表 6 轉(zhuǎn)化器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH2=CHCl HCl CH≡CH O2 HCl CH≡ CH HCl O2 H2O 轉(zhuǎn)化器 CH2=CHCl HCl CH≡ CH O2 H2O CH3CHCl2 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 16 H2O O2 H2O CH3CHCl2 Σ Σ 誤差分析：（ ） / 100%=% 故可行。 除汞器 催化劑在物料中含量很少，而且不會影響整個物料平衡。 除汞 器物料衡算表 表 7 除汞器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2=CHCl CH2=CHCl CH≡CH CH≡CH HCl HCl O2 O2 H2O H2O CH3CHCl2 CH3CHCl2 Σ Σ 堿洗泡沫塔 圖 4 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖 CH2=CHCl CH≡ CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 堿洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡ CH O2 H2O CH3CHCl2 NaOH 溶液 NaCl 溶液 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 17 根據(jù)： 用 5%～ 10%的 NaOH 溶液 除去余 下 的氯化氫 氣體。取 10%的 NaOH 溶液除氯化氫氣體。 （ 1） 進料 NaOH 溶液 :（ ） 40/10%= CH2=CHCl： kg CH≡CH ： HCl： kg O2 ： kg H2O： CH3CHCl2 ： （ 2） 出料 HCl 被堿液吸收，從而出料氣中不含 HCl 氣體 NaCl 溶液： += CH2=CHCl： kg CH≡CH ： kg O2 ： kg H2O： kg CH3CHCl2 ： （ 3） 堿洗泡沫塔物料衡算表 表 9 堿洗泡沫塔物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2=CHCl CH2=CHCl CH≡CH CH≡CH HCl O2 O2 H2O H2O CH3CHCl2 CH3CHCl2 NaOH 溶液 NaCl 溶液 Σ Σ 總物料衡算表 表 10 合成段 總物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH HCl CH2=CHCl 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 18 O2 O2 H2O H2O NaOH 溶液 NaCl 溶液 CH3CHCl2 30%鹽酸 40%鹽酸 （多筒） 40%鹽酸 （石墨） Σ 100 Σ 誤差分析：（ ） / 100%=%，在允許范圍，故可行。 聚合工段的物料計算 聚合釜 設生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量： 30 萬噸；設一年開工 300 天，每天分三批生產(chǎn)， 聚合物一般進行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%（本設計中取 88%） 圖 5 聚合釜 物料衡算方框圖 （ 1）進料計算 聚合總共所需單體量： M0=300000t/88%=每批生產(chǎn)所需的單體量： M1= 103kg/(330 3)= 103kg 其中無離子水：氯乙烯單體＝ ： 1 （參照?；纳a(chǎn)資料的數(shù)據(jù)） 所以：無離子水的質(zhì)量 ： M2= 103 = 103kg 此外：助劑質(zhì)量：氯乙烯單體質(zhì)量＝ ： 100 （參照海化數(shù)據(jù)） 所以：助劑質(zhì)量： M3= 103kg 5 104= 進 料 的 總 質(zhì) 量 ： M= M1+ M2+ M3= 103kg+ 氯 乙烯 水 助劑 聚合釜 pvc 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯單體損失 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 19 103kg+ = 103kg （ 2）出料的計算 產(chǎn)生的聚合物的質(zhì)量： M139。= M1 88%= 103kg 88%=103kg 未反應的氯乙稀單體損失約為 1%（由懸浮液液相吸附，懸浮液故固相吸附，清釜用料） 所以：損失的單體質(zhì)量： M239。= M1 1%= 103kg 1%= 103kg 剩 余的氯乙烯單體質(zhì)量： M339。= M1－ M139。－ M239。= 103kg 103kg= 103kg 其中無離子水和助劑的質(zhì)量沒有變化 出料的樹脂懸浮液質(zhì)量： M39。= M139。+ M339。+ M2+ M3＝ 103kg＋ 103kg＋ 103kg＋ ＝ 103kg 可得 M39。+ M239。= 103kg+ 103kg= 103kg=M （ 3） 聚合 釜的 物料衡算表 表 11 聚合釜的 物料衡算表 進料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 pvc 103 水 103 氯乙烯 103 助劑 103 水 103 助劑 103 氯乙烯單體損失 103 Σ 103 Σ 103 出料槽 圖 6 出料槽 物料衡算方 框圖 pvc 氯乙烯 水 助劑 出料槽 pvc 氯乙烯 水 助劑 氯乙烯回收 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 20 在此過程中進料為樹脂懸浮液，在此過程是除去未反應的 9%氯乙烯單體（以總量來計算）將起回收至單體氣柜中。 回收的氯乙烯單體的質(zhì)量： M 除 = 103kg 9%= 103kg 剩余聚氯乙稀單體質(zhì)量： M 留 ＝ 103kg－ 103kg＝ 103kg 出料為聚氯乙稀溶液，其質(zhì)量： M39。39。= M 留 +M2+ M3+ M139。= 103kg＋ 103kg＋ ＋ 103kg= 103kg 因為 M39。39。＋ M 除 ＝ 103kg＋ 103kg= 103kg=M’ 物料平衡 表 12 出料槽的 物料衡算表 進料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 pvc 103 水 103 氯乙烯 103 助劑 103 水 103 pvc 103 助劑 103 氯乙烯回收 103 Σ 103 Σ 103 汽提塔 圖 7 氣提塔 物料衡算方框圖 此 過程中回收剩余的占總量的 2％的氯乙烯單體，出料為料漿。 除去的氯乙烯單體的質(zhì)量： M 除 39。= 103kg 2%= 103kg 料漿的質(zhì)量： M 料 ＝ M139。+ M2+ M3＝ 103＋ 103＋ ＝ 103kg 因為 M 除 39。＋ M 料 ＝ 103kg＋ 103kg＝ 103kg＝ M39。39。 pvc 氯乙烯 水 助劑 氣提塔 pvc 水 助劑 氯乙烯回收 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 21 所以物料平衡。 表 13 出料槽的 物料衡算 表 進料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 pvc 103 水 103 氯乙烯回收 103 助劑 103 水 103 pvc 103 助劑 103 Σ 103 Σ 103 離心機 圖 8 離心機 物料衡算方框圖 此過程主要是 除去中間的 90％的無離子水和助劑 除去的水的質(zhì)量： M 水 39。= 103kg 90％＝ 103kg 剩余的為聚氯乙稀溶液的質(zhì)量為 M 溶 ＝ M 料 － M 水 39。－ M3＝ 103kg － 103kg－ ＝ 103kg 表 14 聚合工段主要物料衡算結(jié)果總表 （ 單位 : kg/p） 氯乙烯單體 聚氯乙稀 無離子水 助 劑 注 釋 聚合釜進料 103 103 樹脂懸浮液 103 103 103 損失單體 103 出料槽出料 103 103 103 除去單體 103 汽提塔出料 103 103 除去單體 103 pvc 水 助劑 離心機 pvc 水 水 助劑 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 22 五、熱量衡算 衡算方法 在熱量衡算中，如果無軸功條件下，進入系統(tǒng)加熱量與離開系統(tǒng)的熱量應平衡，即在實際中對傳熱設備的熱量衡算可表示為： 54321 Q ???? 入方： 1Q ：物料帶入熱； 2Q ：加熱劑或冷卻劑帶入熱； 3Q ：過程熱效應； 出方： 4Q ：物料帶出熱； 5Q ：熱損失。 設 5Q 是 2Q 的 5% “ ” 表示吸熱， “ ＋ ” 表示放熱。 設混合 物 平均熱容近似等于各組分熱容與質(zhì)量分數(shù)乘積之和。即 ?? iiwcC ，含量少的物質(zhì)對混合體系熱容地方影響可不計。 同種物質(zhì)的平均比熱容2121lnppppCCCCCp ?? 標況下有關物化數(shù)據(jù)表 項目 溫度 /℃ 比熱 /kcal/（ kg ℃ ） 乙炔 25 75 110 HCl 25 75 110 水蒸氣 25 75 110 O2 25 75 110 氯乙烯 25 75 110 鹽酸（ 40%） [5] 35 年產(chǎn) 30 萬噸 PVC 聚氫乙烯 _課程設計 23 主要設備熱量衡算 石墨冷卻器 已知表： 表 15 石墨冷卻器物料衡算表 進料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 鹽酸 Σ Σ 進料溫度： 25℃ ，出料溫度： 13℃ 25℃ 為計算基準 C 乙炔 = kJ(kg ℃ )1 C 水蒸氣 = kJ(kg ℃ )1 C 氯化氫 = kJ(kg ℃ )1 C 氧氣 = kJ(kg ℃ )1 C 水（ l） = kJ(kg ℃ )1 C 水（冷凝熱） = kJ(kg ℃ )1 C40%鹽酸 =3214 kJ(kg ℃ )1 計算： Q1：進料溫度 25℃ ，則 Q1=0 Q3： HCl 溶于水放出的熱以及水氣液化放出的熱 生成 40%鹽酸時， HCl 的水溶液的生成熱： 3544kcalkmol