【正文】 CH2=CHClHClCH≡CHO2HClH2OO2————H2OΣΣ根據(jù)：此處熱損失率為：%進(jìn)口溫度：75℃，出口：110℃，以75℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C 乙炔=(kg℃)1C 水 (g)= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1C 氯乙烯= kJ(kg℃)1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度75℃，則Q1=0Q3=103=Q4 =Q 氯乙烯＋Q 乙炔＋Q氯化氫 ＋Q水(g)＋Q氧氣 =（11075）＋（11075）＋（11075）＋（11075）＋（11075）=＋＋＋＋ = kJQ2:%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋=＋%Q2∴Q2=19630023kJ Q5= 轉(zhuǎn)化器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH≡CH0CH2=CHClHCl0CH≡CHO20HClH2O0O2反應(yīng)熱H2O循環(huán)水19630023損失∑∑⑷ 石墨冷卻器 已知量表出料/出料質(zhì)量/kgCH2=CHClCH≡CHHClO2H2OΣ進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：25℃以110℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C 氯乙烯= kJ(kg℃)1C 乙炔= kJ(kg℃)1C 水 (g)= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度110℃，則Q1=0Q3=0Q4 =Q氯乙烯+Q乙炔+Q氯化氫 +Q水(g)+Q氧氣 =（25110）+（25110）+（25110）+（25110）+（25110） = =Q2: 5%Q2=Q5∵Q1+Q2+Q3=Q4+Q5∴0+Q2+0=+5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ 石墨冷卻器熱量衡算表 項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH≡CH0CH2=CHClHCl0CH≡CHO20HClH2O0O2循環(huán)水H2O損失∑∑⑸ 冷卻水消耗ⅰ 鹽水：已知：鹽水用于石墨冷卻器除去水氣，進(jìn)口溫度：35℃，出口溫度：20℃40%鹽水的比熱容：C鹽水= kJ(kg℃)1。[5]∴Q=m[20（35）]= kJ∴m=ⅱ 循環(huán)水：在石墨預(yù)熱器時(shí)，進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：95℃。95℃時(shí)，C水蒸氣= kJ(kg℃)1110℃時(shí)，C水蒸氣= kJ(kg℃)1C平均=（＋）247。2= kJ(kg℃)1Q= kJ∴需水量m=247。247。（11095）= kg① 在轉(zhuǎn)化器中，進(jìn)口溫度：95℃，出口溫度：110℃。Q=∴需水量m=247。247。（11095）= kg② 在石墨冷卻器Ⅱ中，進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃95℃時(shí)，C水氣= kJ(kg℃)115℃時(shí)，C水氣= kJ(kg℃)1C平均=（＋）247。2=4. 2 kJ(kg℃)1Q=∴需水量m=247。247。（9515）= kg 水消耗綜合表項(xiàng)目分相熱量/kJ質(zhì)量/kg鹽水石墨冷卻器循環(huán)水石墨預(yù)熱器轉(zhuǎn)化器石墨冷卻器Ⅱ∑ ∵石墨預(yù)熱器中的水可以由轉(zhuǎn)化器的出水來(lái)提供；石墨冷卻器出口處的水又可以提供給轉(zhuǎn)化器。∴ kg 。第四章 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 石墨冷卻器的選型 已知條件總熱負(fù)荷：Q=鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度：35℃出口溫度：20℃混合氣進(jìn)口溫度：25℃出口溫度：13℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[7]得查文獻(xiàn)[12]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值設(shè)K=100w/（m2℃）查文獻(xiàn)[6]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考查文獻(xiàn)[6]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為512根，型號(hào)：CHA1200305（F），A型。 石墨預(yù)熱器的選型： 已知條件：總熱負(fù)荷：Q=鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度：110℃出口溫度：95℃混合氣進(jìn)口溫度：13℃出口溫度：75℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[7]，圖417，得℃查文獻(xiàn)[12]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)植設(shè)K=100w/（m2℃）查文獻(xiàn)[6]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)[6]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為450根，型號(hào)：CHA1300350（F），A型。 石墨冷卻器Ⅱ的選型 已知條件：總熱負(fù)荷：Q=鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃混合氣進(jìn)口溫度：150℃出口溫度：25℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[14]，得（四殼程）℃查文獻(xiàn)[12]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)植設(shè)K=100w/（m2℃）查文獻(xiàn)[6]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)[6]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為761根，型號(hào)：CHA1000150（F），A型Φ32mm。 轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)化器的主要工藝參數(shù) 選擇氯乙烯轉(zhuǎn)化器反應(yīng)管材質(zhì)為A3鋼,轉(zhuǎn)化器內(nèi)有Φ57mm3m(直徑壁厚長(zhǎng)度)的列管613根,。管間距a=84mm,反應(yīng)混合氣進(jìn)口溫度為75℃,反應(yīng)溫度為150℃,循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為95℃,出口溫度為99℃,。 對(duì)數(shù)平均溫差(以逆流計(jì)算) 計(jì)算：Δt2=150－99=51℃, Δt1=95－75=20℃因此ΔtM=(Δt2－Δt1)/㏑(Δt2/Δt1)=(51－20)/㏑(51/20)=33按工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，取K=40W/(m2.℃)S=Q/KΔtM=(247。)/4033= (m2)N=S/= 圓整取15臺(tái)，同時(shí)設(shè)1臺(tái)備用，則總轉(zhuǎn)化器的臺(tái)數(shù)為16臺(tái)，分兩組，每組8臺(tái)。 ∵A實(shí)際﹥A需要∴能滿足要求，且物料未占滿整個(gè)轉(zhuǎn)化器。殼體大于400mm用鋼板卷焊而成[7]，殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)n，排列方式和管心距式中：t——管心距，t=d0——換熱管外徑nc——橫過(guò)管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列有關(guān)本設(shè)計(jì)采用正三角排列，則t==圓整到2400mm厚度計(jì)算： S=PcDi/(2[σ]tΦ－ Pc) 式中：Pc—計(jì)算壓力，取Pc=；Di=2400 mm；采用雙面焊，局部無(wú)損檢測(cè) Φ=；查文獻(xiàn) [7]得Q235B在100℃的[σ]150=113MPa S=2400/(2113－)= mm取腐蝕余量C2=2 mm，鋼板厚度負(fù)偏差C1=，則Sn=S+C1+C2=+2+=圓整后取Sn=15mm參考文獻(xiàn)[3]，為了滿足及時(shí)轉(zhuǎn)移反應(yīng)放出的熱，從而保證反應(yīng)溫度不超過(guò)最高限額，采用把轉(zhuǎn)化器換熱分為三層，三層同時(shí)進(jìn)行散熱。 手孔[4]∵∴選用平焊法蘭手孔, 公稱直徑DN140mm,H1=280mm采用Ⅱ類材料，墊片采用石棉橡膠板其標(biāo)記為：手孔Ⅱ（AG） 。 轉(zhuǎn)化器 泡沫水洗塔的設(shè)計(jì)[9] 泡沫水洗塔的已知量表進(jìn)料質(zhì)量kg物質(zhì)的量kmolCH=CHCLCH≡CHHClH2OO2∑ 塔內(nèi)液體表面張力= N/cm混合氣密度V =m/VS=(*)= kg/ m3液體密度L：1000 kg/ m3混合氣流速：VS=n = m3/h=液體流速2） 塔徑的計(jì)算 m, m. 則查表得C20=則經(jīng)驗(yàn)系數(shù)C=WG（MAX）=W′= WG（MAX）== m/s初估塔徑D′= m=1040mm圓整后取塔徑為D= m厚度為10mm，實(shí)際內(nèi)徑D0=1080mm操作空塔氣速μ=（）=3） 塔徑的初步驗(yàn)算 查表堰長(zhǎng)lW=== m 塔截面積AT=02== m2 Af / AT =% 降液管面積Af=AT%=%= m2則允許的有效空塔速度WG=霧沫夾帶量eV= hf=eV== kg/kg氣﹤ kg/kg氣 ﹥5 s m是合適的。4） 塔板結(jié)構(gòu)形式的選取由化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)選用單流型5） 霧沫夾帶eV=== kg/kg氣﹤ kg/kg氣6）孔的布置Ⅰ篩板孔按取mm,t/d=3 則孔間距t=12mm。查圖得Ao/Aa=Ao為每層板上篩孔的面積Aa為每層板上開孔區(qū)面積Ⅱ邊緣區(qū)確定 取 ，X=D/2（+）=(＋)=X/r=查化工工藝手冊(cè)得Aa=Ao== m2Ⅲ孔數(shù)n查得n=8500=10625個(gè)根據(jù)以上計(jì)算及驗(yàn)算，可知從理論上該塔完全符合操作條件結(jié)構(gòu)如下：塔身：， 材料：A3鋼 內(nèi)有10mm的噴涂層塔板：厚度為30mm，材料：酚醛層壓板 共6塊。溢流管：Dg=125mm，材料：耐酸酚醛管。 主要設(shè)備一覽表（） 主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)及規(guī)格數(shù)量1乙炔砂封Φ120030012HCl緩沖罐V=20 m213混合器Φ900400014石墨冷卻器CHA1200－305(F)15多筒過(guò)濾器Φ1600400016石墨預(yù)熱器CHA1300－350(F)17廢酸貯罐V= m228轉(zhuǎn)化器Φ24005020189除汞器Φ24004850110石墨冷卻器IICHA1000－150(F)111泡沫水洗塔Φ11005450112堿洗塔Φ240070001第五章 主要管道管徑計(jì)算和選型根據(jù)文獻(xiàn)[12]，采用最經(jīng)濟(jì)管徑的選擇：管道投資費(fèi)用與克服管道阻力所消耗的動(dòng)力費(fèi)用有關(guān)，管徑越大，管道的投資越大，但動(dòng)力消耗可以降低；管徑小，管道的投資降低，但動(dòng)力消耗增加，因此，選擇管徑時(shí)，應(yīng)將管道投資費(fèi)用與動(dòng)力消耗（即生產(chǎn)費(fèi)用）同時(shí)考慮，并使二者費(fèi)用之和最低，對(duì)于長(zhǎng)距離管道或大直徑管道應(yīng)根據(jù)最經(jīng)濟(jì)管徑選擇；對(duì)于較小直徑的管道，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定也可用計(jì)算式，近似地估算經(jīng)濟(jì)管徑其計(jì)算式為：——最經(jīng)濟(jì)管徑，mmG——流量，kg/s——密度，kg/mP——壓力，atm HCl進(jìn)料管摩爾分?jǐn)?shù)的乘積之和，即∴圓整為332mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ350，材料： 的無(wú)縫鋼管。 乙炔氣進(jìn)料管 圓整到304mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ350，材料的無(wú)縫鋼管。 石墨冷卻器I的進(jìn)料管石墨冷卻器進(jìn)料總物質(zhì)的量=+++=圓整到457mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ500，材料16Mn的無(wú)縫鋼管 多筒過(guò)濾器進(jìn)料管圓整到434mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ450，材料的無(wú)縫鋼管。 轉(zhuǎn)化器進(jìn)料管圓整到115mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ1254mm，材料的無(wú)縫鋼管。 轉(zhuǎn)化器出料管 已知量表出料質(zhì)量kg物質(zhì)的量kmol物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)%CH2=CHClCH≡CHHClH2OO2Σ圓整到94mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ1004mm，材料的無(wú)縫鋼管。 石墨冷卻器II進(jìn)口管圓整到277mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ3004mm，材料的無(wú)縫鋼管。 40%鹽水進(jìn)料管 圓整到37mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ40，材料的無(wú)縫鋼管。 循環(huán)水管 石墨預(yù)熱器圓整到53mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ654mm，材料16Mn的無(wú)縫鋼管。 轉(zhuǎn)化器圓整到53mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ654mm，材料16Mn的無(wú)縫鋼管。 石墨冷卻器圓整到40mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ403mm，材料16Mn的無(wú)縫鋼管。 總進(jìn)水管圓整到216mm查文獻(xiàn)[12]，選型。選用Φ2257mm，材料16Mn的無(wú)縫鋼管。 部分管道一覽表（） 部分管道一覽表管道名稱管徑mm材料氯化氫進(jìn)料管