【正文】 k)1 25— 80℃ 25— 160℃ 25— 80℃ 25— 160℃ C2H2 H2 HCl CH2CHCl — H2O CH3CHCl2 — O2 放熱反應(yīng)衡算式 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5 298k 時(shí) , 反應(yīng)生成 CH2CHCl 為 （ g/mol） = CH3CHCl2為 故 Q3=– ∑△ HΘ R =(+) ( %+ %) = (+) = =75997530KJ 加入的， C2H2為 20852kg/26（ g/mol） =802 kmol HCl為 （ g/mol） = kmol H2O為 （ g/mol） = O2為 （ g/mol） = kmol Q1=[C1CP,M(C2H2)+C2CP,M(HCl)+C3CP,M(H2O)+C4CP,M(O2)] (7525) =(802 + + + ) 50 =（ +++） 50 = 式中 , C1 CP,M(C2H2) —— 分別為純 C2H。 k)1 物質(zhì)名稱 摩爾定壓熱容CP,M/J k)1 30 物質(zhì)名稱 摩爾定壓熱容CP,M/J 已知 :298k 標(biāo)準(zhǔn)生成熱如下 : △ HΘ f(CH2CHCl)=△ HΘ f(C2H2)=△ HΘ f(HCl)= kJ/mol △ HΘ f(CH3CHCl2)=反應(yīng)混合氣 進(jìn)口溫度 75℃ ，出口 溫度 110℃ ， 反應(yīng)溫度 160℃ . 298k 的反應(yīng)熱效應(yīng) △ HΘ 主 =△ HΘ f(CH2CHCl) – [△ HΘ f(C2H2)+△ HΘ f(HCl)] =– () =– kJ/mol △ HΘ 副 =△ HΘ f(CH3CHCl2) – [△ HΘ f(C2H2)+2△ HΘ f(HCl)] =– – (– 2 ) =– kJ/mol 表 標(biāo)準(zhǔn)生成熱表 (單位 :摩爾定壓熱容 CP,M/J ℃ )1 C 氧氣 = kJ(kg ℃ )1 C 水 (g)= kJ(kgkmol 1。 ℃ )1 計(jì)算： Q1：進(jìn)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(shí)， HCl 的水溶液的生成熱： 3544kcal ℃ )1 C 水（冷凝熱） = kJ(kg ℃ )1 C 氧氣 = kJ(kg ℃ )1 C 水蒸氣 = kJ(kg 同種物質(zhì)的平均比熱容2121lnppppCCCCCp ?? 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 表 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 項(xiàng)目 溫度 /℃ 比熱 /kcal/（ kg 設(shè)混合 物 平均熱容近似等于各組分熱容與質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積之和。－ M3＝ 103kg － 103kg－ ＝ 103kg 表 聚合段主要物料衡算結(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(jìn)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 五、熱量衡算 在熱量衡算中 ，如果無軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)加熱量與離開系統(tǒng)的熱量應(yīng)平衡，即在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)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(yīng)； 聚氯乙烯 水 助劑 離心機(jī) 聚氯乙烯 水 水 助劑 26 出方： 4Q ：物料帶出熱； 5Q ：熱損失。 表 出料槽的 物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 / kg 出料 質(zhì)量 /kg 氯乙烯 103 聚氯乙烯 103 水 103 氯乙烯回收 103 助劑 103 水 103 聚氯乙烯 103 助劑 103 Σ 103 Σ 103 離心機(jī) 聚氯乙烯 氯乙烯 水 助劑 氣提塔 聚氯乙烯 水 助劑 氯乙烯回收 25 圖 離心機(jī) 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。39。+ M2+ M3＝ 103＋ 103＋ ＝ 103kg 因?yàn)? M 除 39。 除去的氯乙烯單體的質(zhì)量： M 除 39。39。= M 留 +M2+ M3+ M139。 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。+ M239。+ M339。= 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。= M1－ M139。= M1 88%= 103kg 88%=103kg 未反應(yīng)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。 （ 1） 進(jìn)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 堿洗泡沫塔物料衡算表 進(jìn)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 21 Σ Σ 總物料衡算表 表 合成段 總物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH≡CH HCl CH2=CHCl 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。 圖 物料衡算方框圖 （ 1） 進(jìn)料 CH2=CHCl： CH≡CH ： O2： CH3CHCl2： HCl: H2O: + 98% %30%70 = 水洗塔 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 40%鹽酸 H2O CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 19 （ 2） 出料 CH2=CHCl： CH≡CH ： O2： CH3CHCl2： HCl: (198%)= 回收的鹽酸 ： 98%/30%= H2O： 70%= （ 3） 水洗泡沫塔物料衡算表 表 水洗泡沫塔物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2=CHCl CH2=CHCl CH≡C H CH≡CH HCl HCl O2 O2 H2O H2O CH3CHCl2 CH3CHCl2 鹽酸 Σ Σ 堿洗泡沫塔 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 20 圖 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖 根據(jù)： 用 5%～ 10%的 NaOH 溶液 除去余 下 的氯化氫 氣體。 除汞 器物料衡算表 CH≡ CH HCl O2 H2O 轉(zhuǎn)化器 CH2=CHCl HCl CH≡ CH O2 H2O CH3CHCl2 18 表 除汞器物料衡算表 進(jìn)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 水洗泡沫塔 根據(jù)：水洗泡沫塔回收過量的氯化氫，泡沫 塔 是以高位槽低溫水噴淋，一次（不循環(huán)）接觸可得 40%的鹽酸。 99） = O2： H2O： (3)轉(zhuǎn)化器物料衡算表 表 轉(zhuǎn)化器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH≡CH 20852 CH2=CHCl HCl CH≡CH O2 HCl H2O O2 H2O CH3CHCl2 Σ Σ 誤差分析：（ ） / 100%=% 故可行。 26） 95% % 99= HCl： （ 247。 [3] (1)進(jìn)料 組成為 CH≡CH ： 20852kg HCl： O2： H2O： (2)出料 組成為 CH2=CHCl： （ 20852247。 （ 1） 進(jìn)料 CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： O2： H2O： (2)出料 CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h O2： H2O ： （ 130%） =∵ %40%100mm mH C l H C l ??? 水 ∴ HCl ? HCl： ()=鹽酸： ()+ ()=(3)石墨冷卻器物料衡算表 表 石墨冷卻 器物料衡算表 進(jìn)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 多筒過濾器 根據(jù)在多筒過濾器中 ，采用 3%～ 5%憎水性有機(jī)硅樹脂的 5～ 10um 細(xì)玻璃纖維，可將大部分酸霧分離下來，以鹽酸的形式排出。 CH≡CH ： 802kmol/h=20852kg/h HCl： O2： H2O： (3)混合器物料衡算表 表 混合器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg/h W/% 出料 質(zhì)量 /kg/h W/% CH≡CH 20852 CH≡CH 20852 HCl HCl O2 O2 H2O H2O 總物料 總物料 石墨冷卻器 圖 石墨冷卻器物料衡算方框圖 根據(jù)：在石墨冷卻器中，用 35℃ 鹽水（ 尾氣冷凝器下水）間接冷卻， 來自混合氣 石墨冷卻器 CH≡ CH HCl O2 H2O 鹽酸 15 混合器的 混合氣中水分一部分 以 40%鹽酸的形式排出， 其它的 則夾帶 于 氣流中。8 8% 10 4 kg x=10 4/88%=10 4 kg ∴ 每小時(shí)要合成氯乙烯 10 4 kg （ 2） 化學(xué)反應(yīng)式 主反應(yīng)： C H C lCHH C lCHCH Hg C l ??? ???? 22 副反應(yīng)： H 2 C C H C l + H C l C H C l 2 C H 3 C H C H H 2 O H g C l 2+ H g 2 C l2 C H 3 C H O（產(chǎn)量非常小，可忽略不計(jì)） （ 3） 倒推法計(jì)算 精餾：（氯乙烯的收率 ： %） 10 4/%=10 4kg=轉(zhuǎn)化器：（乙炔轉(zhuǎn)化率： 95%） ∴ 進(jìn)氣中 CH≡CH 需 802kmol= 104kg/h 混合器的物料衡算