【正文】 = Q1＋ Q3=Q5＋ Q4+Q2 Q2= Q5= 表 泡沫水洗系統(tǒng)熱量衡算 類型 傳入熱量（ kJ） 傳出熱量（ kJ） 物料帶入的熱量 Q1 — 冷卻劑帶出的熱 Q2 — 過程熱效應(yīng) Q3 — 物料帶出熱 Q4 — 熱損失 Q5 — ∑ 水量消耗狀況 鹽水冷卻水 (1) 石墨冷卻器 進(jìn)口溫度 – 35℃ ，出口溫度 – 20℃ 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 【 4】 得 40%鹽水比熱 C 鹽水 = kJ/kg℃ 進(jìn)料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 HCl C2H3Cl C2H4Cl2 O2 H2O 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 Q=m ? ?2035? = kJ M= kg (2) 石墨冷卻器 進(jìn)口溫度 0℃ ，出口溫度 5℃ 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 【 4】 得： C 鹽水 = kJ/kg℃ Q=m5= kJ M = kg 工業(yè)水消耗 (1) 石墨預(yù)熱器 進(jìn)口溫度 110℃ ，出口溫度 95℃ 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 【 4】 得： 95℃ 時(shí) ()2HOgC= kJ/kg℃ 110℃ 時(shí) ()2HOgC= kJ/kg℃ ()2HOgC 平均 =（ +） 247。kmol 1。 設(shè)混合平均熱容近似于各組分熱容與質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積之后和，即： C=∑C iWi（量少的可以忽略） 主設(shè)備熱量衡算如下： 石墨冷卻器 由之前物料衡算算得石墨冷卻器的物料衡算表為： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 石墨冷卻器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 C2H2 HCl HCl H2O H2O O? O? 40％鹽酸 ∑ 100 ∑ 100 混合氣進(jìn)口溫度 25℃ 出口溫度 – 14℃ 以 25℃ 為計(jì)算基準(zhǔn)，查閱《 化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 【 4】 有 ()2HOgC =?℃ HClC = kJ/kg?℃ 22CHC=?℃ 2OC= kJ/kg?℃ 40%C 鹽酸 =?℃ 2HOQ 冷 凝 熱=– ?℃ 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%鹽酸水溶液的生成熱： 3544kcal℃ ） 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 計(jì)算以１小時(shí)為基準(zhǔn)： 54321 Q ???? 其中： Q1—— 物料帶入的熱量， kJ； Q2—— 加熱劑或冷卻劑帶入的熱， kJ； Q3—— 過程熱效應(yīng)， kJ； Q4—— 物料帶出熱， kJ； Q5—— 熱損失， kJ。O2 = kg 出料： HCl 被堿液吸收，從而出料氣中不含 HCl 氣體 CH2=CHCl = kg C2H4Cl2 = CH≡CH = 。 石墨冷卻器物料衡算表如下： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 石墨冷卻器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 C2H2 HCl HCl C2H3Cl C2H3Cl C2H4Cl2 C2H4Cl2 O2 O2 ∑ 100 ∑ 100 (7) 堿洗塔 堿洗塔用于除去殘余微量 HCl，為便于設(shè)計(jì)，設(shè) HCl 全部被吸收。一次（不循環(huán)）接觸可得 20％鹽酸，設(shè) HCl 吸收率為 98%.+ ① 進(jìn)料各組分的量 22CHm=， 水洗用水 = 1 1 9 1 1 1 3 2 4 ???? kg 額外進(jìn)水量 =－ = =（ ） 2CH CHClm ?= 32CHCHClm= 2Om= HClm = ② 出料各組分的量 22CHm= HClm = ? ? 4 8 0 3 2 4 ??? kg =（ ） 2CH CHClm ?= 32CHCHClm= 2Om= 20％鹽酸 = ??? kg ③ 水洗凈化系統(tǒng)物料衡算表 表 水洗凈化系統(tǒng)物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料（ 20%鹽酸） 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 C2H2 HCl 20 HCl HCl H2O 80 C2H3Cl C2H3Cl C2H4Cl2 C2H4Cl2 O2 O2 水洗用水 ∑ 100 ∑ 100 ∑ 100 (6) 石墨冷卻器 進(jìn)過石墨冷卻器主要是將其中多余的水分冷凝排除，使其中的水分在要求的范圍之內(nèi)，是物料純度變高。 ① 進(jìn)料各組分的量 22CHm= =（ ） HClm = =（ ） 2HOm= =（ ） 2Om= =（ ） ② 出料各組分的量 22CHm= HClm = ? ? 2 4 2 ][ 2 4 5 2 ????? kg 2HOm= %)801( ??? kg 2Om= 40%m鹽酸 = ])[( ?????? kg ③ 多筒過濾器物料衡算表 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 多筒過濾器物料衡算 進(jìn)料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料（ 40%鹽酸） 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 C2H2 HCl 40 HCl HCl H2O 60 H2O H2O O? O? ∑ 100 ∑ 100 ∑ 100 (4) 轉(zhuǎn)化器 本設(shè)計(jì)取乙炔轉(zhuǎn)化率 97％，氯乙烯選擇率 ％ ① 轉(zhuǎn)化器物料流 圖 轉(zhuǎn)化器物料流程 ② 進(jìn)料各組分的量 22CHm= =（ ） HClm = =（ ） 2HOm= =（ ） 2Om= =（ ） ③ 出料各組分的量 22CHm= ? ? ??? kg =（ kmol） 2HOm= =（ kmol） ?；旌掀髦兴忠徊糠忠?40%鹽酸的形式排出，一部分夾帶在氣流中，設(shè)水分以 40%鹽酸排出的量占總水分含量的 32%。 （ 97%% ） = kmol ∴ 進(jìn)氣中 CH≡CH 需 kmol（ kg） 主設(shè)備計(jì)算 （ 1） 混合器 圖 混合器的物料衡算方框圖乙炔 氯化氫 混合器 CH≡ CH HCl O2 H2O 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 混合器進(jìn)料組成 乙炔氣組成 含量 % 氯化氫氣組成 含量 % C2H2 HCl H2O H2O O2 CH≡CH和 HCl的摩爾比為： 1： ～ [1]。（ 88%96%） = kg 每小時(shí)合成 kg 倒推法計(jì)算 精餾：（氯乙烯的收率： %） 247。24= ∵ 聚合 物一般進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為 85%～ 90%[2]，再加上在洗滌樹脂、包裝工段的損失，這里取轉(zhuǎn)化率為 88%，聚合物損失率為 4%。 計(jì)算依據(jù)： 生產(chǎn)能力：年產(chǎn) 20 萬噸的聚氯乙烯 年工作日：以 300 天計(jì)算 日產(chǎn)量 20104103247。致死量為 29 mg/kg (2) 規(guī)格（質(zhì)量按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） 含量 ≥% 水中不溶物＜ % 鐵＜ % 砷＜ % 硫化氫沉淀物＜ % HgCl2觸媒 符合中華人民共和國有色金素行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YS/T3192 技術(shù)要求： HgCl2 含量為 %－ %；水分含量應(yīng)小于 %；松裝密度為 540－ 640 g/L 外觀為圓柱形顆粒狀 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 顆粒試樣經(jīng)一定的機(jī)械磨損、碰撞和篩分：篩分上部分的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)大于 90%。 氯化汞 (1) 理化性質(zhì) 分子式： HgCl2 分子量： 白色易碎結(jié)晶體，比重 。 屬強(qiáng)酸，可使蛋白質(zhì)凝固造成組織壞死，嚴(yán)重可以引起受損器官穿孔，瘢痕及畸形。 易溶于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下， 1L 水可溶解 的氣體。 (2) 規(guī)格 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 純度 ≥% S、 P 含量用硝酸銀試紙檢驗(yàn)不變色，即： S＜ 50mg/m3,P＜ 20mg/m3 Cl2 含量＜ 50mg/m3 氯化氫 (1) 理化性質(zhì) 分子式： HCl 分子量： 熔點(diǎn)： 114℃ ， 沸點(diǎn)為 ℃ ；比熱容： cp= kJ/kg?℃ 是一種無色有刺激性的氣體，遇濕空氣則成白色煙霧，故可做煙霧劑。 化學(xué)性質(zhì)很活潑，能起取代、加成、聚合和氧化反應(yīng)。 稍溶于水，溶于乙醇，易溶于丙酮。 乙炔在高溫加壓下，或與某些物質(zhì)接觸時(shí)具有強(qiáng)烈的爆炸能力，表壓力為 MPa得 C2H4，若溫度超過 550℃ 時(shí)能產(chǎn)生劇烈爆炸反應(yīng)，濕乙炔的爆炸能力低于干乙炔氣，并隨 濕度的升高而減弱。 (2) 產(chǎn)品純度規(guī)格 VC 單體純度 % 異丁烷 2104% 1,3丁二烯 103% 氯甲烷 3103% 氧 104% 水 6104% 3乙烯基乙烷 5104% 氯化氫 104% 1， 2二氯乙烷 104% 偏氯乙烯 2104% 1,1二氯乙烷 104% 乙炔 2104% 丙烯 4104% 乙炔 (1) 理化性質(zhì) 分子式為： C2H2 分子量： 26 比重（密度） (0℃ ， ) 比重： （對空氣）， （對氧氣） 熔點(diǎn)： ℃ ，凝固點(diǎn)： 85℃ ；沸點(diǎn)： 84℃ 臨界溫度（ Tc） ： ℃ ，臨界壓力（ Pa） :(絕壓 ) 生成熱： △ H=+比熱： cp=?℃ ?燃燒熱： 1308kJ/mol(常壓 ) 折光率： 自燃點(diǎn)： 335℃ 常溫常壓下為無色氣體，工業(yè)乙炔因含有 H2S， PH3 等雜質(zhì)而具有刺激性臭味。 氯乙烯性質(zhì)活潑，它能起 加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，能與丁二烯、乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯、丙烯酸脂等共聚。它與空氣形成爆炸混合物 ，爆炸極限 4％～ 22％（體積），在壓力下更易爆炸，貯運(yùn)時(shí)必須注意 容器 的密閉及氮封，并應(yīng)添加少量阻聚劑。為無色、易 液化氣體 ，沸點(diǎn) ℃ ，臨界溫度 142℃ ，臨界壓力。 氯乙烯（ VCM） (1) 理化性質(zhì) 分子式為： C2H3Cl 分子量： 常溫常壓下為無色，帶有甜香氣味。 PVC 的電絕緣性優(yōu)良，一般不會燃燒，在火焰上能燃燒并放出 HCl，但離開火焰即自熄，是一種 ―自熄性 ‖、 ―難燃性 ‖物質(zhì)。它的化學(xué)穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。 緩沖器 乙炔砂封 混 合 器 石墨冷卻器 酸霧過濾器 石墨預(yù)熱器 轉(zhuǎn)化器 除汞器 水洗塔 堿洗塔 冷卻器Ⅱ 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第四章 工藝計(jì)算 主要原材料及產(chǎn)品性質(zhì) 聚氯乙烯（ PVC） 密度 熔點(diǎn) 212 176。粗氯乙烯在高溫下容易帶上升華的氯化汞，在填活性炭吸附器中除去，接著粗氯乙烯進(jìn)入水洗泡沫塔回收過量的氯化氫。2 ℃ ，乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，部 分水分以 40%鹽酸排出，部分則夾帶于氣流中，進(jìn)入串聯(lián)的酸霧過濾器中，由硅油玻璃棉捕集器分離，然后混合氣經(jīng)石墨冷卻器，由流量計(jì)控制進(jìn)入串聯(lián)的第一組轉(zhuǎn)化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯，第一組