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氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計畢業(yè)論文-在線瀏覽

2024-10-28 19:11本頁面
  

【正文】 壓等于該 組分的摩爾 分率乘以氣體總壓,氣體的總壓等于各組分的分壓之和。y A, PB=P 總 15. 揮發(fā)度和相對揮發(fā)度:氣相中某一組分的蒸汽壓和它達(dá)到 平衡 的液相中的摩爾分率之比,稱為該組分的揮發(fā)度,如 UA=PA/XA, 兩個組分之間的揮發(fā)度之比,稱為相對揮發(fā)度,如 A 和 B 組成的溶液,則UAB=UA/UB, 顯然, UAB=PAXB/PBXA, UAB=yAXB/yBXA。 16. 氣液平衡相圖:( yx 圖):我們利用相對揮發(fā)度的公式就能 夠 很容易地 推導(dǎo)出雙組分溶液的易揮發(fā)組分 A 的氣相含量 yA 與液相含量 Xb的關(guān)系 式 : yA= yBXA UAB/ XB= UABXA/[1+(UAB1) XA ],再 把 它繪制成圖,就是氣液平衡相圖,如下圖所示。 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 氣液平衡相圖 精餾 形式 前面我們已 經(jīng)介紹了精餾的工藝流程和氣液平衡 關(guān)系 的一些基本常識,精餾塔就是利用這些基本常識并結(jié)合 物料 平衡衡算和熱量平衡衡算而設(shè)計出來的,懂得精餾塔的設(shè)計過程對于我們操作好精餾塔肯定會有所幫助,但限于篇幅和時間,我們今后再探討,現(xiàn)在重點結(jié)合現(xiàn)在這套裝置 進(jìn) 行介紹。低沸塔及配套設(shè)備有低沸塔塔體、塔底再沸器,塔頂冷凝器,低塔回流 罐 ,低塔回流泵組成,塔體內(nèi)徑 ,高約 20m,塔板數(shù)32 塊,進(jìn)料板為塔頂往下數(shù)第 3 塊板,進(jìn)料板以上稱為精餾段,有 2 塊板,進(jìn)料板以下稱為提餾段,有 29 塊板,每塊塔板上有降液管和徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔盤(專利技術(shù)),塔底再沸器通過熱水加熱使釜液沸騰汽化,產(chǎn)生上升的蒸汽,進(jìn)料液(粗氯乙烯)和回流液沿著塔板一塊一塊向下流動 , 在塔板上氣相在液相中鼓泡分散,充分接觸,部分蒸汽冷凝,放出的熱量又使部分液體汽化,冷凝時乙炔(易揮發(fā)組分)冷凝少些,氯乙烯 和高沸物冷凝多些,相反汽化時乙炔(易揮發(fā)組分)氣化 多些,氯乙烯和高沸物 氣化 少些,每塊板都一樣,這樣蒸汽每經(jīng)過一塊板,乙炔含量就增大一次,到塔頂時就幾乎是純乙炔了,塔頂冷凝器也相 當(dāng) 于一塊塔板,相當(dāng)于用水使部分蒸汽間接冷凝而非 用 板上液層,向下流的液體每經(jīng)過一塊板,乙炔(易揮發(fā)組分)含量就減少一次,到塔底時就幾乎全是氯乙烯和高沸物氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 了 , 因此 低沸物 乙炔(包括 N2,H2)就被分離出去了。這時氯乙烯又變成了易揮發(fā)組分了。而從塔底排出的則絕大部分是高沸物了。 精餾塔主要控制參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響 一、 壓力:精餾塔的操作壓力是設(shè)計時選定的,應(yīng)維持穩(wěn)定, 可通過調(diào)節(jié)尾氣流量來調(diào)節(jié)。對于低沸塔,我們主要取塔底產(chǎn)品,若單體含乙炔高時,可提高塔頂和塔底溫度,提高上升蒸汽量,從而使對應(yīng)的塔釜液中 C2H2 組成相應(yīng)下降,改善塔底產(chǎn)品質(zhì)量。溫度的 調(diào)節(jié)可控制塔頂、塔釜的冷、熱介質(zhì)流量。如單體含 C2H2高時, 可 相應(yīng)減少低沸塔回流比,提高上升蒸汽量,使塔釜中 C2H2 更多的蒸出,改善釜底產(chǎn)品質(zhì)量。 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 氯乙烯的性質(zhì) 物理性質(zhì) 氯乙烯在通常情況下為無色、易燃、有特殊香味的氣體,稍加壓力條件下,可 以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。氯乙烯可溶于烴類、丙酮、乙醇、含氯溶劑如二氯乙烷及多種有機溶劑內(nèi)。 氯乙烯蒸汽壓力和溫度的關(guān)系: 表 氯乙烯的蒸汽壓表 溫度 0 C 壓力 mmHg 溫度 0 C 壓力 mmHg 2258 3027 3789 4492 4500 5434 6676 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 7586 液體氯乙烯的密度與溫度的關(guān)系: 表 液體氯乙烯的密度 溫度 0 C 密度 g/ml 溫度 0 C 密度 g/ml 08955 潛熱即蒸發(fā)或冷凝 1g 氯乙烯所需的熱量,其與溫度關(guān)系如下: 表 氯乙烯的潛熱 溫度 0 C 潛熱 cal/g 溫度 0 C 潛熱 cal/g 20 20 溫度 0 C 潛熱 cal/g 溫度 0 C 潛熱 cal/g 10 30 0 40 10 50 氯乙烯在水中的溶解度如下: 表 常壓下氯乙烯在水中的溶解度 溫度 0 C 0 10 15 20 28 溶解度 體積 /體積水 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 化學(xué)性質(zhì) 腐蝕性:干燥態(tài)氯乙烯不具腐蝕 性,但含水狀態(tài)下會腐蝕鐵及不銹鋼。 危害性聚合:( 1)于空氣中或遇熱、日光會會產(chǎn)生危害性聚合反應(yīng)。 反應(yīng)性與不相容性:( 1)與銅、鋁和催化性不純物等金屬、空氣、氧、陽光、點火源、氧化劑接觸起激烈聚合反應(yīng)。( 3)氯乙烯和大氣中的氧以及強氧化劑反應(yīng)會發(fā)生過氧化物,并會起劇烈的聚合反應(yīng)。 氯乙烯的兩個反應(yīng)部分,氯原子和雙鍵,能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。 氯乙烯是重要的有機化工產(chǎn)品,它的主要用途是生產(chǎn)聚聚氯乙烯。由于雙鍵的存在,因此氯乙烯能發(fā)生氧化、加成、裂解、取代、均聚、共聚等一些列化學(xué)反應(yīng)。 s 氯乙烯 u2= um= 103+() = HCAp kpa/)( 22。 塔頂溫度 tD=℃ 進(jìn)料板 tF=℃ tm,精 = ℃ ???? FD tt ⒊平均摩爾質(zhì)量 M . 塔頂 xD=y1= x1= M = 26+() =(kg/kmol) )/()9 9 0 (269 9 0 k m o lkgM LD ????? 進(jìn)料板 ` ?Fy ` ?Fx VFM = 26+() =(kg/kmol) m o l )6 1 . 0 0 ( k g / k6 2 50 . 0 4 1 2 )1(260 4 1 ?????LFM 精餾段的平均摩爾質(zhì)量: )/( . k m o lkgMMM VFVDV ?????精 )/(6 7 . k m o lkgMMM LFLDL ?????精 ⒋平均密度 ( m? ) ⑴ 液相密度 mL.? BLBALAmL ...1 ????? ?? ( 為質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) 塔頂: 980 759 . ??mL?得mL.1? =(kg/m3) 精餾段平均液相密度 )/(4 5 2 02 7 6 52 3... mkgmLFmLmL ????? ??? 精 ⑵ 氣相密度 mv.? . 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 )/()( 3, mkgRTMm ??? ??? 精精? ⑶ 液體表面張力 m? . )/(4 7 0 )9 9 9 ( 9 9 . mmNDm ??????? )/()0 4 1 ( 4 1 . mmNDm ??????? )m/mN( 7 0 , ???精m? ⑷ 液體黏度 . )(0 1 6 )0 4 1 ( 4 1 3. sm p aPL ??????? ?? )(1 9 1 )9 9 9 ( 9 9 9 3. sm p aDL ??????? ?? )(1 0 4 2 ... smp aDLFLmL ?????? ??? 精 精餾段氣液負(fù)荷計算 V=(R+1)D=(+1) =(kmol/h) Vs= .. ????精精 mvVMV ? (m3/s) L=RD= =(kmol/h) LS= 0 00 3 4 203 60 0 6 10 60 0 .. ?? ??精精 mLVMV ?(m3/s) 塔和塔板 的主要工藝尺寸計算 ( 1)塔徑 表 板間距和塔徑的關(guān)系 塔徑 /m 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 板間距 /mm 200300 250350 300450 350600 400600 根據(jù)上表初選板間距 mHT ? ,取板上液層高度 mhl ? 得 )( mhH lT ???? ???????? ssVL2/1???????? vvlvPP = ?????? 2/1 ??????= 查 Smith 關(guān)聯(lián)圖得 20c = 根據(jù)式 C=C 20 202??????校核至物系表面張力為 。 ① .查《化學(xué)工程手冊 .3》第 13 篇,氣液傳質(zhì)設(shè)備,表 75, D=600mm 時 Di =568mm A T = 2 L w = W ? = L w /D= Af = ② .停留時間 符合要求),57)((00 32 97 sssL HA s T ??????? ③ .漿液管底隙高度 owh 用 Francis 公式計算 . 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 owh )( 3/23/2 mlLE wh ??????? ?????????????? )(0 4 4 7 0 5 2 mhhh owLw ????? ④ .降液管底隙高度 )(0 3 8 7 4 4 7 mhh wo ????? ( 3)塔板布置及浮閥數(shù)目排列 .查《塔得工藝計算》 孔徑 d=. 閥孔動能因子取 90?F 孔隙 )/( smF vm ??? ?? 浮閥數(shù) )()( ????? ??? ?? dVn s 查《化學(xué)工程手冊 .3》 取無效區(qū)寬度 mW ? 安全區(qū)寬度 mWs ? 開孔區(qū)面積 ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s i n1802 ? )( mWRs ????? )(1 3 2 0 7 mWWDx ds ?????? )(2 6 1 1 3 2 i n)(180)1 3 2 ()(1 3 2 21222 mA a ??????? ?????? ?? 浮閥排列方式采用三角形叉排 . 取同一橫排得孔心距 mmma 07 ?? 估算排間距 )(10 26 mnAh aa ???? 塔徑較小,可用整塊式塔板 塔板開孔率 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 %% 32)(%1004%100 22 ??? ??????? aaa A ndnA ?? 塔板流體力學(xué)校核 ( 1) .氣相通過浮閥塔板得壓力降 .查《塔得工藝計算》得公式 ?hhhh fcp ??? ① 干板阻力 )(02 )( )03 (1600 29 02 242 220lg20 muvuhc ???????? ???? ?? ② 液層阻力 取充氣系 數(shù) ?? .有 )(0 2 mhh lf ???? ? ③ 液體表面張力所造成阻力 .此項可以忽略不計 . )(0 5 4 2 2 9 mhhh fcp ????? 單板壓降 )( 8 2 00 5 4 paghP lpp ?????? ? (〈 要求)。 ( 3)霧沫夾帶 . 查《塔得工藝計算 》 .霧沫夾帶公式 ?????????? fav hH ??? mmN /?? 由 )/(0329 smAA V fT sa ?????? 氣)液) (/(00 12 kgkgv ??????? ???? ? ?(氣),符合要求液 kgkg /)(? 參考《化學(xué)工程手冊 .3》 泛點率 = % ???bfLsVLVSAkcLLV ?? ? )(3 8 4 0 7 mWDl dL ?????? )(2 1 6 0 3 2 9 8 2mAAA fTb ?????? 式中 Ll 板上流體流徑長度 m 。 FC 泛點負(fù)荷系數(shù),取 K特性系數(shù),取 泛點率 = ? ?符合要求%80%% ????? ????? 氯乙烯精餾工藝初步設(shè)計 塔板負(fù)荷性能圖 ( 1)霧沫夾帶線 .按泛點率為 80%計算 ??? ??? ss LV 整理得 Ss LV ?? sV 與 SL 分別取值獲得一條直線 .數(shù)據(jù)如下表 . )//( 2 smLs 0. 001 0. 002 )//( 2 smVs 0. 2026 0. 1976 ( 2)液泛線 .查《塔得工藝計算》 )( mhhhH dlpd ???? 泛點線方程 ? ? ???????? ??????????????????????? 3/2020220 36001000 )1( W Sww swTd L LEhhl LgvhHH ?? ??? 簡化上 式得 sV 與 SL 關(guān)系如下 3/222 sss LLV ??? 計算數(shù)據(jù)如下表 )//( 3 smLS 0. 001 0. 002 0. 003 0. 004 3/(mVs /s) 0. 052 0. 049 0.
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