【正文】 能得到電石乙炔和乙烯的地區(qū)，或者是乙炔和乙烯價(jià)格較高的地區(qū)。因此，不需添置分離設(shè)備。此法的缺點(diǎn)是一次投資費(fèi)用較大。混合液中較難揮發(fā)的組分 稱(chēng) 為難揮發(fā)組分 ，較易揮發(fā)的組分 稱(chēng)為易揮發(fā)組分。下面就 先 簡(jiǎn)單介紹 一 下氣液平衡關(guān)系原理。 12. 理想溶液：溶液中不同組分分子 之 間的吸引力和純組分分子之間的吸引力完全相同的溶液。 13. 拉烏爾定律：對(duì)于理想溶液，在某 一 溫度下 ， 溶液上方蒸汽中某一組分的分壓，等于 該 組分在該溫度下的飽和蒸汽壓乘以該組分在溶液中的摩爾分率。ABB 14． 道爾頓分壓定律：對(duì)于理想氣體，某組分的分壓等于該 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(duì)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(chēng)為該組分的揮發(fā)度，如 UA=PA/XA， 兩個(gè)組分之間的揮發(fā)度之比，稱(chēng)為相對(duì)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(duì)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。 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(shí)，精餾塔就是利用這些基本常識(shí)并結(jié)合 物料 平衡衡算和熱量平衡衡算而設(shè)計(jì)出來(lái)的，懂得精餾塔的設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)于我們操作好精餾塔肯定會(huì)有所幫助，但限于篇幅和時(shí)間，我們今后再探討，現(xiàn)在重點(diǎn)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(chēng)為精餾段，有 2 塊板，進(jìn)料板以下稱(chēng)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(pán)（專(zhuān)利技術(shù)），塔底再沸器通過(guò)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(dòng) ， 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(shí)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(shí)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(guò)一塊板，乙炔含量就增大一次，到塔頂時(shí)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(guò)一塊板，乙炔（易揮發(fā)組分）含量就減少一次，到塔底時(shí)就幾乎全是氯乙烯和高沸物了 ， 因此 低沸物 乙炔（包括 N2,H2）就被分離出去了。這時(shí)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響 一、 壓力：精餾塔的操作壓力是設(shè)計(jì)時(shí)選定的，應(yīng)維持穩(wěn)定， 可通過(guò)調(diào)節(jié)尾氣流量來(lái)調(diào)節(jié)。對(duì)于低沸塔，我們主要取塔底產(chǎn)品，若單體含乙炔高時(shí)，可提高塔頂和塔底溫度，提高上升蒸汽量，從而使對(duì)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(shí)， 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。 氯乙烯的性質(zhì) 物理性質(zhì) 氯乙烯在通常情況下為無(wú)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(lèi)、丙酮、乙醇、含氯溶劑如二氯乙烷及多種有機(jī)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 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 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(huì)腐蝕鐵及不銹鋼。 危害性聚合：（ 1）于空氣中或遇熱、日光會(huì)會(huì)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(yáng)光、點(diǎn)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(qiáng)氧化劑反應(yīng)會(huì)發(fā)生過(guò)氧化物，并會(huì)起劇烈的聚合反應(yīng)。 氯乙烯的兩個(gè)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(jī)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) )/()( k m olkgM LD ????? 進(jìn)料板 ` ?Fy ` ?Fx VFM = 26+() =(kg/kmol) m ol )6 1 . 0 0 (k g / k6250 . 0 4 1 2 )1( ?????LFM 精餾段的平均摩爾質(zhì)量： )/( . k m olkgMMM VFVDV ?????精 )/( . k m olkgMMM 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：. ??mL?得mL.1? =(kg/m3) 精餾段平均液相密度 )/( 3... mkgmLFmLmL ????? ??? 精 ⑵ 氣相密度 mv.? . )/()( 3, mkgRTMm ??? ??? 精精? ⑶ 液體表面張力 m? . )/()(. mmNDm ??????? )/()(. mmNDm ??????? )m/mN( , ???精m? ⑷ 液體黏度 . )(0 1 6 )0 4 1 ( 4 1 3. sm paPL ??????? ?? )()( 3. sm paDL ??????? ?? )( ... sm paDLFLmL ?????? ??? 精 精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 V=(R+1)D=(+1) =(kmol/h) Vs= .. ????精精 mvVMV ? (m3/s) L=RD= =(kmol/h) LS= .. ?? ??精精 mLVMV ?(m3/s) 塔和塔板 的主要工藝尺寸計(jì)算 （ 1）塔徑 表 板間距和塔徑的關(guān)系 塔徑 /m 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(cè) .3》第 13 篇，氣液傳質(zhì)設(shè)備，表 75， D=600mm 時(shí) Di =568mm A T = 2 L w = W ? = L w /D= Af = ② .停留時(shí)間 符合要求）,57)(( sssL HA s T ??????? ③ .漿液管底隙高度 owh 用 Francis 公式計(jì)算 . 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 0 4 4 7 0 mhh wo ????? （ 3）塔板布置及浮閥數(shù)目排列 .查《塔得工藝計(jì)算》 孔徑 d=. 閥孔動(dòng)能因子取 90?F 孔隙 )/( smF vm ??? ?? 浮閥數(shù) )()( 031 ????? ??? ?? dVn s 查《化學(xué)工程手冊(cè) .3》 取無(wú)效區(qū)寬度 mW ? 安全區(qū)寬度 mWs ? 開(kāi)孔區(qū)面積 ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s i n1802 ? )( mWRs ????? )(1 3 2 0 7 mWWDx ds ?????? )( i n)(180)()( 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 ?? 估算排間距 )( mnAh aa ???? 塔徑較小，可用整塊式塔板 塔板開(kāi)孔率 %% 32)(%1004%100 22 ??? ??????? aaa A ndnA ?? 塔板流體力學(xué)校核 （ 1） .氣相通過(guò)浮閥塔板得壓力降 .查《塔得工藝計(jì)算》得公式 ?hhhh fcp ??? ① 干板阻力 )()( )( 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(xiàng)可以忽略不計(jì) . )( 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(jì)算 》 .霧沫夾帶公式 ?????????? fav hH ??? mmN /?? 由 )/( smAA V fT sa ?????? 氣）液） (/( kgkgv ??????? ???? ? ?（氣），符合要求液 kgkg /)(? 參考《化學(xué)工程手冊(cè) .3》 泛點(diǎn)率 = % ???bfLsVLVSAkcLLV ?? ? )( mWDl dL ?????? )(2 1 6 0 3 2 9 2mAAA fTb ?????? 式中 Ll 板上流體流徑長(zhǎng)度 m 。 FC 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，取 K特性系數(shù)，取 泛點(diǎn)率 = ? ?符合要求%80%%1002 1 6 0 3 8 4 0 0 3 1 ????? ????? 塔板負(fù)荷性能圖 （ 1）霧沫夾帶線(xiàn) .按泛點(diǎn)率為 80%計(jì)算 ??? ??? ss LV 整理得 Ss LV ?? sV 與 SL 分別取值獲得一條直線(xiàn) .數(shù)據(jù)如下表 . )//( 2 smLs 0． 001 0． 002 )//( 2 smVs 0． 2026 0． 1976 （ 2）液泛線(xiàn) .查《塔得工藝計(jì)算》 )( mhhhH dlpd ???? 泛點(diǎn)線(xiàn)方程 ? ? ???????? ??????????????????????? 3/2020220 36001000 )1( W Sww swTd L LEhhl LgvhHH ?? ??? 簡(jiǎn)化上 式得 sV 與 SL 關(guān)系如下 3/222 0 5 0 3 sss LLV ??? 計(jì)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． 045 0． 041 （ 3）液相負(fù)荷上限線(xiàn) 降液管內(nèi)停留時(shí)間 s3?? .則 )/(3 a x 3