【正文】 醛 。 一般，原料氣含水分 ≤%，能滿足生產(chǎn)需要。作為生產(chǎn)安全措施，一 般 借游離氯自動測定儀或 在 混合器出口安裝氣相溫度報(bào)警器，設(shè)定該溫度超過 56℃ 時(shí)即關(guān)閉原料乙10 炔氣總閥，作臨時(shí)緊急停車處理，待游離氯分析正常時(shí)再通入乙炔氣開車。 V 含氧量 原料氣 (主要存 在于氯化氫中 )中含量用較高時(shí)，將威脅安全生產(chǎn)、特別當(dāng)合成轉(zhuǎn)化率較差，造成尾氣放空中含乙炔量較高時(shí)，氧在放空氣相中也被濃縮．就更有潛在的危險(xiǎn)，系統(tǒng)中的氧能與活性碳在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳，使精餾系統(tǒng)出現(xiàn)問題。 因此，原則上應(yīng)盡量將原料氣中含氧量降低到最低值甚至零。 氯乙烯 生產(chǎn)工藝流程簡述 生產(chǎn)工藝流程 圖 生產(chǎn)工藝流程 由乙炔工段送來的精制乙炔氣，經(jīng) 乙炔 砂封，與氯化氫工序送來的氯化氫氣體經(jīng)緩沖罐通過孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比（乙炔 /氯化氫 =1/～ ）在混合 器中充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器，用 35℃ 鹽水間接冷卻，冷卻到 14℃ 177。合成反應(yīng)放出的熱量通過離心泵送來的 95～ 100℃ 左右的循環(huán)水移去。泡沫塔頂是以高位槽低溫水噴淋，一次（不循環(huán)）接觸得 20%鹽酸，裝大貯槽供罐裝外銷，氣體再經(jīng)堿洗泡沫塔，除去殘余的微量氯化氫后，送至氯乙烯氣柜，最后去精餾工段。 標(biāo)準(zhǔn)狀況下比重為 ，低溫低壓下可以成為液體，熔點(diǎn)為 114℃ ，沸點(diǎn)為 ℃ 。 在潮濕狀態(tài)下，容易與多種金屬作用生成該金屬的氯化物。 規(guī)格：純度 ≥93%水分 ≤% II 乙炔 分子式： C2H2 分子量： 26 性質(zhì)：在常溫常壓下為無色氣體，具有微弱的醚味，工業(yè)用乙炔因含有氯化氫、磷化氫等雜質(zhì)而具有特殊的刺激性臭 氣。易分解放出大量的熱而發(fā)生爆炸。壓力增加時(shí)，乙炔氣體分子間相密聚，因此，一旦某處乙炔分解，就能迅速擴(kuò)展到全部氣體中。當(dāng)溫度低于 723K(并有接觸物質(zhì)存在時(shí)，可能發(fā)生爆炸。 乙炔具有弱酸性，其分子中的氫能被某些金屬取代而成鹽。所以，工業(yè)上乙炔發(fā) 生系統(tǒng)不能使用銅制的旋塞及管件。 III 氯乙烯 分子式： CH2＝ CHCl 分子量： 沸點(diǎn) ： ℃ 熔點(diǎn)： ℃ 蒸汽相對密度： (空氣為 1) 液體相對密度： （ 20℃ ) 爆炸極限：在空氣中 ～ %(體積 ) 13 第二章 工藝計(jì)算 物料衡算 由于各化工單元操作連續(xù)，故采用倒推法，根據(jù)轉(zhuǎn)化率或者損失率計(jì)算出原料的投入量，再按順序?qū)Ω鱾€(gè)單元操作進(jìn)行衡算。 330= 105 kg （ 21） 小時(shí)產(chǎn)量： 105247。 II 化學(xué)反應(yīng)式： 主反應(yīng)： ll 2H gC l22 2 C H CCHHCHC ?? ??? （ 23） 副反應(yīng)： 232 lll C H CCHHCC H CCH ? ??? （ 24） lgllg 2H g C l222 CC H HH C CCHHC ?? ??? （ 25） 222 lgllglgl CHCHC H CCHCC H C H HC ?? ??? （ 26） III 倒推法計(jì)算： 精餾（氯乙烯的收率 [1]： %）： 25379247。 95%= kmol （ 28） 因此，進(jìn)氣中 C2H2 需 kmol （ kg） 各單元的物料衡算 （ 1）混合器的物料衡算 圖 混合器的物料衡算簡圖 乙炔 氯化氫 混合器 C2H2 HCl O2 H2O 14 C2H2 和 HCl 的最適宜的摩爾比是： 1:～ [2] 本設(shè)計(jì)選?。?nC2H2 : nHCl = 1: I 進(jìn)料氣組成： 表 進(jìn)料氣組成 進(jìn)料氣 組分 含量 /% 乙炔氣 C2H2 H2O 氯化氫 HCl H2O 惰性氣體（以 O2 計(jì)算） 因此，進(jìn)料氣所需乙炔氣： 247。 % = kmol （ 210） 即， C2H2 ： kmol （ kg） HCl ： kmol （ kg） O2 ： % = kmol （ kg） （ 211） H2O ： %+ % = kmol （ kg） （ 212） II 出料氣組成： 極少量的水分以濃鹽酸的 形式流出，此時(shí)課忽略流出的濃鹽酸量。 查閱相關(guān)資料，即設(shè)混合器中水分以 40%鹽酸排 出的量占水總量的 30%[2]。 ） OH2m = （ 247。 假設(shè)鹽酸為 38%，出水量為 80%。 ） OH2m =（ 247。 表 石墨預(yù)熱器物料衡算表 進(jìn)料 /出料 質(zhì)量 /kg W/% C2H2 HCl O2 H2O Σ 100 （ 5）轉(zhuǎn)化器 圖 轉(zhuǎn)化器物料衡算簡圖 由前面的敘述知，此轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化率為 95%[3]。 ∴ 除汞器的物料衡算： 表 除汞器的物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2CHCl CH2CHCl C2H2 C2H2 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ 100 Σ 100 （ 7） 石墨冷卻器 19 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/% CH2CHCl CH2CHCl C2H2 C2H2 HCl HCl O2 O2 H2O H2O Σ 100 Σ 100 （ 8）水洗泡沫塔 [4] 查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，水洗泡沫塔用來回收過量的氯化氫，泡沫塔是以高位槽低溫水噴淋，一次（不循環(huán)）接觸可得 20%的鹽酸。 I 進(jìn)料氣組成： CH2CHCl ： kg C2H2 : kg HCl ： kg O2 ： kg H2O ： + 7910 = （ 225） II 出料氣組成： CH2CHCl ： kg C2H2 : kg 回收的鹽酸： 98%247。 CH2CHCl ： kg C2H2 : kg O2 ： kg H2O ： kg III 堿洗泡沫塔的物料衡算 CH2=CHCl CH≡ CH HCl 堿洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡ CH 21 表 堿洗泡沫塔的物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量 /kg W/% 出料 質(zhì)量 /kg W/% CH2CHCl CH2CHCl C2H2 C2H2 HCl HCl（除去的） O2 O2 H2O H2O Σ 100 Σ 100 熱量衡算 熱量衡算式 54321 Q ???? （ 229） Q1 : 物料帶入熱 Q2 : 加熱劑或冷卻劑帶入熱 Q3 : 過程熱效應(yīng) Q4 : 物料帶出熱 Q5 : 熱損失 假設(shè) Q5 是 Q2 的 5% 此衡算式中，“ +”表示放熱，“ ”表示吸熱。 同種物質(zhì)的平均比熱容 2121lnPPPPPCCCCC ?? （ 230） 有關(guān)物化數(shù)據(jù)表 [5] 22 表 物化數(shù)據(jù)表 項(xiàng)目 溫度 /℃ 比熱 /kcal/（ kg℃ ） C 水蒸氣 = kJ/（ kg℃ ） 23 C 氧 氣 = kJ/（ kg℃ ） γ 水（冷凝熱） = kJ/（ kg℃ ） 計(jì)算： Q1 : 進(jìn)料溫度為 25℃，即 Q1 =0 Q3 : Q3= + （ 231） ：生成 40%的鹽酸時(shí)， HCl 的水溶液生成的熱， 35430 kcal/kmol[5] 則冷卻器只能中 HCl溶于水放出的熱量為： （ ）247?！?） C 水蒸氣 = kJ/（ kg℃ ） C 氧 氣 = kJ/（ kg℃ ） 計(jì)算： Q1 : 進(jìn)料溫度為 75℃，即 Q1 =0 Q3 : 由反應(yīng)式， Q4 : Q4 = Q 乙炔 ＋ Q 氯化氫 ＋ Q 氧氣 ＋ Q 水蒸氣 = （ 75+13） + （ 75+13） + （ 75+13） + （ 75+13） = +++ （ 238） Q2： Q5 = Q2 5% ∵ Q1＋ Q2＋ Q3 = Q4＋ Q5 ∴ 0+ Q2+0 = + Q2 ∴ Q2 = 3208000 kJ Q5 ： Q5 = Q2 5% = 3208000 = 160400 kJ （ 239） 表 石墨預(yù)熱器熱量衡算表 物料 入口 /kJ 物料 出口 /kJ C2H2 0 C2H2 HCl 0 HCl O2 0 O2 H2O 0 H2O 蒸汽加熱 3208000 損失 160400 Σ 3208000 Σ 3208000 （ 3） 轉(zhuǎn)化器 由前面計(jì)算可知，轉(zhuǎn)化器的物料核算 25 此處的熱損失為 %?！?） C 水蒸氣 = kJ/（ kg℃ ） C 氧 氣 = kJ/（ kg℃ ） 計(jì)算： Q1 : 進(jìn)料溫度為 75℃，即 Q1 =0 Q3 : 由反應(yīng)式， Q3 = 103 = kJ （ 240） Q4 : Q4 = Q 氯乙烯 +Q 乙炔 ＋ Q 氯化氫 ＋ Q 氧氣 ＋ Q 水蒸氣 = （ 11075） + （ 11075） + （ 11075） + （ 11075） + （ 11075） = ++++ = kJ （ 241） Q2 ： Q5 = Q2 % ∵ Q1＋ Q2＋ Q3 = Q4＋ Q5 ∴ 0+ Q2+ = + Q2 ∴ Q2 = kJ Q5 ： Q5 = Q2 5% = = kJ 26 表 轉(zhuǎn)化器熱量衡算表 物料 入口 /kJ 物料 出口 /kJ C2H2 0 CH2CHCl HCl 0 C2H2 O2 0 HCl H2O 0 O2 反應(yīng)熱 H2O 循環(huán)水 損失 Σ Σ （ 4） 石墨冷卻器 進(jìn)料溫度： t1 = 110℃ 出料溫度： t2 = 25℃ 以進(jìn)料溫度 t1 = 110℃為計(jì)算基準(zhǔn)： C 乙炔 = kJ kJ/（ kg℃ ） C 氯化氫 = kJ kJ/（ kg℃ ） C 氯乙烯 = kJ kJ/（ kg1