【正文】 烯合成= 96% 氯乙烯精餾=94% 氯乙烯聚合收率=97% 計算 物料橫算簡圖 氯乙烯聚合工段每小時需要氯乙烯量 氯乙烯合成工段每小時需要乙炔量 1）.氯乙烯精制前的粗氯乙烯量 2）生成氯乙烯消耗的乙炔量： C2H2 + HCLCH2=CHCL 3）進入合成塔的乙炔量為： ： 因為，乙炔工段=則有：電石所產(chǎn)生的混合氣體為：又有氣體狀態(tài)方程PV=nRT 可得到：又知電石發(fā)氣電石量為265L/㎏電石量: 每年消耗的電石量為:: 電石消耗定額為: 氯乙烯合成 原料氣組成HCl收率=97% % Cl2 %H2O % N2 % FHCl：F C2H2=（）：1 取 ：1即 F HCl==故 ：氯化氫混合氣體的量為： kmol/h= kmol/h故：各組分含量為以原料氣中C2H2的O2為例說明原料氣的總摩爾流量為： kmol/h，其O2體積分?jǐn)?shù)O2%% F O2= % kmol/h= kmol/h又M O2=32㎏/ kmol，則氧氣質(zhì)量流量為：32㎏/h =㎏/h在標(biāo)況下， m3/kmol 氧氣的體積流量為： m3/h = m3/h同理，可以計算出乙炔和氯化氫混合氣體中的其他組分。見表3—1 A和 表3—1B混合氣體中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：= O2 =100%=%..3各組分混合氣體匯總名稱體積分?jǐn)?shù)%千摩爾流量kmol/h體積流量Nm3/h質(zhì)量流量㎏/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)% C2H298281597089HCl00000H2 OO2N2Cl2.00000合計100100 表31 A氯化氫混合氣體名稱體積分?jǐn)?shù)千摩爾流量 kmol/h 體積流量Nm3/h質(zhì)量流量㎏/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)C2H200000HClH2 OO200000N2Cl2合計100100 表31 B乙炔混合氣體其它組分的含量依次計算即可。結(jié)果見表31A和31B。進入石墨冷凝器中的混合氣體有：C2H2 , , H2O, CL2. N2, CL2. HCL O2將乙炔混合氣和氯化氫混合氣的各組分相加即可。. N2和H2O的含量計算為：F H2O =+ Kmol/h = Kmol/h \ F N2 =+ Kmol/h =其余各組分不變。. 石墨冷凝器中損失的HCL和H2O的量的計算。1）進入石墨冷凝器的混合氣體各組分的含量見表32所示：氣體名稱CL2.HCLN2,H2OO2CL2千摩爾流量Kmol/h 表32 進入石墨冷凝器的混合氣體各組分的含量 2）計算。 設(shè)在石墨冷凝器中損失了x Kmol/h H2O和y Kmol/h HCL 出石墨冷凝器的混合氣體總物質(zhì)的量為: F=+++++ y Kmol/h=270 x y Kmol/h 進入石墨冷凝器的含水量表示為：=%鹽酸的濃度為40%則有：=40%解得：F H2O = x= Kmol/h F HCL= y= Kmol/h 3）進入轉(zhuǎn)化器中的氣體含量計算。 F HCL= Kmol/h= Kmol/h F H2O = Kmol/h= Kmol/h1）相關(guān)說明，乙炔轉(zhuǎn)化率為98%，又有一部分乙炔發(fā)生副反應(yīng)生成CH3CHO C2H2CL2 2）相關(guān)反應(yīng)式 主反應(yīng)式：C2H2+HCLCH2=CHCL 副反應(yīng)式：C2H2 + 2 HCL CH2CLCHCL C2H2 + H2OCH3CHO 3）相關(guān)計算。 與生成耗的量計算： C2H2 + H2OCH3CHO Kmol/h C2H2 , Kmol/h CH3CHO C2H2 + HCLCH2=CHCL Kmol/h C2H2， Kmol/h CH2=CHCL 參加反應(yīng)的乙炔為： Kmol/h = Kmol/h 則生成C2H2CL2 耗乙炔： Kmol/h = Kmol/h C2H2 + 2 HCL C2H2CL2 4）余下HCL量的計算 F HCL= O2 Kmol/h= Kmol/h5）出轉(zhuǎn)化器的氣體量匯總見表33. 名稱C2H2HCLH2ON2,O2CL2CH2=CHCLCH2CLCHCLCH3CHO合計摩爾流量Kmol/h0質(zhì)量流量Kg/h07540質(zhì)量分?jǐn)?shù)%0100摩爾分?jǐn)?shù)%0100 表 33出轉(zhuǎn)化器的氣體 熱量衡算 ：=1+反2 1為進口氣體帶入反應(yīng)器的總熱量，單位是Kcal/h2出口氣體帶出反應(yīng)器的總熱量，單位是Kcal/h反反應(yīng)生成的總熱量,單位是Kcal/h： 氣體名稱C2H2HCLH2ON2,O2CL2CH2=CHCLCH2CLCHCLCH3CHO千摩爾流量Kmol/h000質(zhì)量流量Kg/h000比熱Kcal/kg 0C000 表34進轉(zhuǎn)化器氣體含量 出轉(zhuǎn)化器的氣體含量見表33，這里不在累述。 進轉(zhuǎn)化器氣體熱量計算1)1 = t t進轉(zhuǎn)化器氣體溫度，單位是0C 單一氣體的比熱容，單位Kcal/kg 0C 氣體的質(zhì)量流量，單位Kg/h 2)1= t （ ++3595072+） 900C= 同理2 = t = Kcal/h 3) 反=反應(yīng)產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱 ，單位是 Kcal/Kmol 反應(yīng)產(chǎn)物的摩爾流量 ，單位是Kmol/h 反總 = 反C2H2 + 2 HCL C2H2CL2 = 反1 =Kcal/h=Kcal/hC2H2 + HCLCH2=CHCL = Kcal/mol 反2 = Kcal/h=Kcal/hC2H2 + H2OCH3CHO = Kcal/mol 反3 = Kcal/h =Kcal/h 反總 = 反 = =Kcal/h 冷卻水的用量的確定 假定水吸收的熱量與轉(zhuǎn)換器損失的熱量相等： 水 = 反總 = 反 = 為水的比熱，單位是 Kcal/kg 0C 為水的質(zhì)量流量，單位是Kcal/kg 0C 為水的溫度變化 單位是0C Kg/h=Kg/h又化工原理上冊，附錄五：，在1000C時， Kg/m3 冷卻水的溫度在950C到980C之間， + Kg/m3 = Kg/m3 水的體積流量為：m3/h= m3/h 轉(zhuǎn)化器直徑。 已知每臺列管式換熱器的有799根列管，（d0為管子外徑），轉(zhuǎn)化器壁厚為=50，其潤濕表面積為At=nt2sin60 0At =2 mm2 = mm2 轉(zhuǎn)化器直徑 圓整為：2600 催化劑用量=是乙炔氣體的體積流量，單位是Nm3/h 乙炔氣體的線速度，取，40Nm3/. m3== cal. m3= cal. m3 轉(zhuǎn)化器臺數(shù)及催化劑床層高度確定。 假定 催化劑全部裝滿列管，其高度為 L=3000mm ，內(nèi)徑為d= mm=50 mm 則 每臺轉(zhuǎn)化器催化劑體積為： 列管的長度 單位是m 列管的內(nèi)徑m 列管的根數(shù) m3 需要的轉(zhuǎn)化器臺數(shù)為：= 所有是催化劑用量 單位是cal. m3 每臺轉(zhuǎn)化器催化劑體積m3 圓整取 15臺實際高度有可計算得到： 由于反應(yīng)要達到一定的轉(zhuǎn)化率，可用2臺串聯(lián)。所需轉(zhuǎn)化器為30臺，分15個組，用15個水泵，和一個備用水泵。 每臺水泵的流量為： 各個字母含義見前面 =查化工原理上冊 附表十八 可選 2 多級分段式離心泵85674 其流量為85，揚程為268m 汽蝕余量為4 泵效率65%。 電機功率為110 Kw 傳熱面積為傳熱系數(shù) 取35 Kcal/Hm2 0C 傳熱面積單位是m2 溫度差 單位是0C 水與氣體并流方式傳熱 1500C 980C 950C=1500C950C=550C=1500C980C=520C==然而，15臺轉(zhuǎn)化器所提供的傳熱面積為：A實際 = 15799573000= 管徑的計算 管徑計算進口氣體的速度，水的速度。管徑的計算公式：為流體的體積流量 為流體的流速氣體進口管徑：氣體出口管徑：又化工原理上冊，附錄五95℃；98℃ 95℃水的體積流量為：m3/h= m3/h 98℃水的體積流量為：= m3/h 95℃進口水的管徑為：： 98℃出口水的管徑為：因此 ，冷卻水管進出口管徑分別為，進口管113mm ，出口管114mm