【導(dǎo)讀】學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下按時完成所規(guī)定的內(nèi)容和工作量，獨立完成。選題有一定的理論意義與實踐價值，必須與所學(xué)專業(yè)相關(guān)。格式規(guī)范，嚴格按系部制定的設(shè)計格式模板調(diào)整格式。所有學(xué)生必須在規(guī)定時間交論文初稿。1學(xué)習(xí)態(tài)度努力學(xué)習(xí)，遵守紀律，作風(fēng)嚴謹務(wù)實，按期完成規(guī)定的任務(wù)。能獨立查閱文獻資料及從事其它形式的調(diào)研，析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。3工作量內(nèi)容充實，工作飽滿，符合規(guī)定字數(shù)要求。作粘合劑、涂料、絕緣材料和合成纖維，也用作化學(xué)中間體或溶劑。因此氯乙烯的發(fā)展前景很好。藝流程，對主要的設(shè)備為參數(shù)進行了計算和設(shè)計。通過對原料和中間產(chǎn)物及產(chǎn)品的各種性質(zhì)的分析。和氯乙烯單體和合成工段生產(chǎn)原理的了解和掌握，制定出了合理的生產(chǎn)方案及工藝流程。并繪制了相應(yīng)的工藝流程圖和設(shè)備圖。

　　

【正文】 HAh T F ??? ????? 故降液管設(shè)計合理。 d)降液管底隙高度 0h ?? 00 3600 ulLh Wh 由化工設(shè)計書 12P 取 smu ? 則 mho ??? ?? ????? hh w 故降液管底隙高度設(shè)計合理。 塔板布置 ? 塔板的分塊 由化工設(shè)計書 18P ，因 mmD 800800 ?? 故塔板采用整塊式。 ? 邊緣區(qū)寬度確定 由化工設(shè)計書 14P ，取 mWmWW CSS ,39。 ??? 。 ? 開孔區(qū)面積計算 開孔區(qū)面積 aA 由化工設(shè)計書 13P 式 ???????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s in1802 ? )(2/)(2/ ??????? sD WWDx mWDr C ????? 故 23 2 )0 9 8 6 2 2 (2 mA a ???? ? 篩孔計算及其排列 由化工設(shè)計書 14P ，可選用 mm3?? 碳鋼板，取篩孔直徑 mmd 5? 。篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為： 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 mmd 15533t ???? 由化工設(shè)計書 14P ，篩孔數(shù)目 n為： 22 ???? t An a 由化工設(shè)計書 14P ，開孔率為： % 2200 ????????????????? tdAAa? 氣體通過閥孔的氣速為： smAVu oso / ???? 低沸塔接管的選型 進料管的選型計算 進料流量 hKmo lF 463? 進料的平均摩爾質(zhì)量 hK mo lM L F M ? 進料的 平均密度 mKgL F M ?? ?? 由化工原理書 20P 得： uqvd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 由 hmMFq L F Mv ????? ? ，取 smu 2? 則 mmmuqvd 3600/ ????? 由化 工原理書 381P 附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用： mmmm 473 ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 65)42(73 ???? 塔頂氣體進入冷凝管的選型計算 塔頂氣體流量 hK m olV ? 塔頂氣體的平均摩爾質(zhì)量 K molKgM V D M ? 由 CTD 030? ，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊得： mKga ?? 3894 mKgb ?? ? ? 3/???? 塔頂氣體的平均密度 mKg?? 由化工原理書 20P 得： 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 uqvd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 由 hmMVq V DMv 36 1 3 ????? ?， 取 smu 20? 則 mmmuqvd 3600/ ????? 由化工原理書 381P 附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用： mmmm 8351 ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 335)82(351 ???? 塔頂回流管的選型 計算 塔頂回流量 hKm olL ? 塔頂回流的平均摩爾質(zhì)量 K molKgM L D M ? 塔頂回流的平均密度 5 1 mKgL DM ?? ?? 由化工原理書 20P 得： uqvd ? 一般液體 流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 由 hmMLqv L DM 5 6 1 ????? ?，取 smu ? 則 mmmuqvd 3600/ ????? 由化工原理書 381P 附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用： mmmm 454 ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 46)42(54 ???? 塔底出液管徑的確定 塔底 出液量 hKmolW 443? 塔底出液的平均摩爾質(zhì)量 K m o lKgM W ? 由于塔底出液含有 % 的氯乙烯，塔底出液的平均密度近似為氯乙烯在 C050 的密度。查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊得： 塔底出液的平均密度 3855 mKg?? 由化工原理書 20P 得： uqvd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 由 hmMWq Wv ????? ?，取 smu 2? 則 mmmuqvd 3600/ ????? 由化工原理書 381P 附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 確定選用： mmmm 476 ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 68)42(76 ???? 塔底蒸汽進料管的選型計算 塔底蒸汽流量 hK mo lVV /39。 ?? 塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量 K molKgMM W ?? 塔底蒸汽的平均密度 3855 mKg?? 由化工原理書 20P 得： uqvd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 由 hmMVq Wv ????? ? ，取 smu 15? 則 mmmuqvd 3600/ ????? 由化工原理書 381P 附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細則，確定選用： mmmm ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 25)(32 ???? 3 高沸精餾塔工藝設(shè)計 高沸塔的物料衡算 在高沸塔中，主要進行氯乙烯和二氯乙烷的分離。進料的原料液中含有氯乙烯 ，二氯乙烷 ，原料液中氯乙烯和二氯乙烷的質(zhì)量分數(shù)： ω氯乙烯 = %98%100 ????A? ω二氯乙烷 = %2% ????B? 根據(jù)工藝要求，塔頂餾出液組成 %，塔底釜液組成 %，為了計算方便，假定氯乙烯一次性蒸餾完全。 原料液及塔頂，塔底的摩爾分率 氯乙烯的摩爾質(zhì)量 K m o lKgM A ? 二氯乙烷的摩爾質(zhì)量 Km olKgM B 99? 進料： ???Fx 塔頂： ???Dx 塔底： ???Wx 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 F=氯乙烯 二氯烷 D=432kmol/h氯乙烯 氯乙烷 W=氯乙烯 氯乙烷 原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量 K m o lkgM F )9 8 7 ( 8 7 ?????? K m o lKgM D )9 9 9 ( 9 9 ?????? K m o lKgM W )0 0 1 4 ( 0 1 4 ?????? 物料衡算 原料液處理量： hk m olF / ?? 總物料衡算： WDF ?? WD?? 氯乙烯的物料衡算： WD ????? 0 0 1 4 9 9 8 7 3 7 解出： hKmo lD 432? hKmo lW ? 圖 31 高沸精餾塔 表 31 高沸塔物料衡算計算結(jié)果 組分 進料 F 塔頂 D 塔底 W 流量 hKmol 432 由表 31 可知物料平衡。 高沸塔塔板數(shù)的確定 氯乙烯 — 二氯乙烷的汽液相平衡數(shù) 由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊查得氯乙烯，二氯乙烷的飽和蒸汽壓如下表 32， 33 所示： 表 32 氯乙烯的飽和蒸汽壓 氯乙烯 40℃ 60℃ 80℃ 100℃ 蒸汽壓 KPa1496 KPa2214 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 表 33 二氯乙烷的飽和蒸汽壓 二氯乙烷 40℃ 60℃ 80℃ 100℃ 蒸汽壓 根據(jù)表 32， 33 氯乙烯，二氯乙烷的飽和蒸汽壓，利用泡點方程 000BABPP ppx ??? PxPy A0? 計算出氯乙烯，二氯乙烷的汽液相平衡數(shù) 據(jù)如下表 34： 表 34 氯乙烯，二氯乙烷的汽液相平衡數(shù) 溫度 T C0 液相中乙炔的摩爾分數(shù) AX 汽相中乙炔的摩爾分數(shù) AY 40 60 80 100 圖 32 最小回流比 最小回流比和操作回流比 采用圖解法求最小回流比，在圖的對角線上自 ),(e 作垂線 ef 即為進料線 q 線，該線與平衡線的交點坐標為： ?qy ?qx 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 故最小回流比 0 3 )()(m in ???? qqqD xyyxR 故取 操作回流比為 ?R （高沸塔的操作回流比為 ～ ）。 精餾塔的氣液相負荷 hK m o lRDL 2 1 64 3 ???? hK m o lDRV 6 4 84 3 2)()1( ?????? hk mo lFLL / 5 3 72 1 6 ?????? hk mo lVV /6 4 8??? 求操作線方程 精餾段操作線方程： ???? xxVDxVLy D 提餾段操作線方程： 0000 ?????????? xxVWxVLy W 圖解法求理論板層數(shù) 采用圖解法，如圖 33 所示，求得理論板層數(shù)為：總理論板層數(shù) NT=，進料板位置 NF=2。 圖 33 圖解法求取塔板數(shù) 實際板層數(shù)的求取： 考慮到二氯乙烷與氯乙烯屬于非同類化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為 30%。 所以：精餾段實際板層數(shù) N 精 =1/≈4 提餾段實際板層數(shù) N 提 =≈19 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 26 高沸塔其他物性數(shù)據(jù)的 計算 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算，以精餾段為例進行計算： 操作壓力計算 塔頂操作壓力 K P aP D 5 13 5 0 1 ??? 每層塔板壓降 KPaP ?? 進料板壓力 K P aP F ???? 精餾段平均壓力 K P aP M 5 22) 5 5 1( ??? 操作溫度的計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中氯乙烯和二氯乙烷的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下： 塔頂溫度： 20?DT ℃ 進料板溫度： 50?FT ℃ 精餾段平均溫度： 352)5020( ???MT ℃ 平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算： ?? LD YX 查平衡曲線得 ?LX K m o lKgM V D M 5 2 1 )9 9 9 ( 9 9 ?????? K m o lKgM L D M )9 9 0 ( 9 0 ?????? 進料板平均摩爾質(zhì)量計算： 由圖解理論板得： ?FY 查平衡曲線得： ?FX K m o lKgM V F M )( ?????? K m o lKgM L F M )( ?????? 精餾段平均摩爾質(zhì)量： K m o lKgM VM )( ??? K m o lKgM LM )(