【正文】 吸收器作二級(jí)吸收，降膜吸收器未完的尾氣進(jìn)入尾氣塔進(jìn)行二級(jí)吸收然后排空。對(duì)氯化氫氣的吸收效率可達(dá) %。 ③ 阻力小。 ④ 吸收過(guò)程同時(shí)對(duì)溶液進(jìn)行冷卻，一則允許進(jìn)氣溫度相對(duì)較高如 170℃，二則不需要對(duì)濃酸溶液另行冷卻。 ⑥ 制造、安裝、維修方便。 (4)解吸塔 由于鹽酸具有腐蝕性，所以 解吸塔選用 填料塔。 ② 有利于氯乙烯合成實(shí)現(xiàn)分子比自控，可使氯乙烯合成的過(guò)量氯化氫降低，從而減少原料氯化氫的消耗定額。由于氯化氫氣體純度高，合成反應(yīng)完全，則帶入于精餾系統(tǒng)的二氧化碳等不凝性氣體少，因此精餾系統(tǒng)的尾凝器每次排空量及排空次數(shù)低。鹽酸脫 吸法生產(chǎn)的氯化氫幾乎不含其他氣體，在精餾系統(tǒng)的全凝器、塔頂冷卻器及尾凝器的傳熱管壁面不會(huì)形成傳熱系數(shù)極地的氣膜，而以傳熱系數(shù)很高的液膜進(jìn)行傳熱，因此使精餾效率提高 。合成氯化氫只要含要氯氣就很容易在與乙炔反應(yīng)過(guò)程中生成極易爆炸的氯乙炔。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 說(shuō)明 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析依據(jù) 本技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析主要依據(jù)國(guó)家紀(jì)委頒發(fā)的計(jì)算 [1987]1359 號(hào)《關(guān)于印發(fā)建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)的通知》以及 1988 年有國(guó)家經(jīng)委印發(fā)試行的《工業(yè)企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法教程》，同時(shí)參照了化工部有關(guān)文件的規(guī)定確定的。 總投資估算 (1)基本建設(shè)投資 4000 萬(wàn)元 ，資金全部由信托公司和財(cái)政貸款，利息 %。 職工人數(shù)及工資總額 本項(xiàng)目職工定員為 70 人，根據(jù)勞動(dòng)局工資管理?xiàng)l例，工資額按每人每年 12021元計(jì)算。 由前面知，此項(xiàng)目初始投資為 4000 萬(wàn)元，年銷售收入為 17902 萬(wàn)元，年折舊費(fèi)為 萬(wàn)元，計(jì)算期為 14 年，年經(jīng)營(yíng)成本 萬(wàn)元，綜合稅率為 50%，年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸 PVC— 氯化氫合成工藝設(shè)計(jì) 7 計(jì)算內(nèi)部收益率（ IRR）為： (1)方案第 t 年（ t= 1 1 1 14）的凈現(xiàn)金流量 CFt 為： CFt=()(150%)+= 萬(wàn)元 而方案第零年的凈現(xiàn)金流量 CF0 為： CF0=4000 萬(wàn)元 (2)對(duì)應(yīng)于收益率 I 的方案凈現(xiàn)值計(jì)算公式為： NPV=2828(P/A,i,14)40000=2828[(1+i)141]/[i(1+i)14]4000 (3)取不同的收益率進(jìn)行試算 i1=70%,NPV1= 萬(wàn)元 i2=71%,NPV2= 萬(wàn)元 由計(jì)算結(jié)果知，令 i1=70%,i2=71%,則有 NPV1= 萬(wàn)元， NPV2= 萬(wàn)元，i2i1=1%，說(shuō)明滿足線性插值法條件。 投資回收期 靜態(tài)評(píng)價(jià) 第一年到第三年： ∑CFt=4000+2828=1172 萬(wàn)元 第一年到第四年： ∑CFt=4000+2=1656 萬(wàn)元 所以 T=3+1172/（ 1172+1656） = 年 故投資回收期（靜態(tài)）為 4 年 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià) 由公式 T=[㏒ R㏒ (RKi0)]/㏒ (1+i0)得 T=[㏒ 2828㏒ (282840001 %)]/㏒ (1+%)= 年 加上建設(shè)期 2 年，則動(dòng)態(tài)回收期為 年（ 4 年） 盈虧平衡分析 計(jì)算變動(dòng)成本如下： Cr=(1r)PCF/Q=(150%)盈虧平衡圖見(jiàn) 圖 11 西南石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 圖 11 盈虧平衡圖 總圖運(yùn)輸 設(shè) 計(jì)基礎(chǔ)資料 地形、地貌 該裝置建在四川金路集團(tuán)樹(shù)脂廠，場(chǎng)地為廣闊的平地 氣象 (1)土壤最大凍結(jié)深度為 0m，雪的最大深度為 2mm (2)全年及夏季主導(dǎo)風(fēng)向頻率為 西北 風(fēng) (3)全年平均溫度為 ℃ ，平均壓力為 765mmHg，最低溫度為 ℃ 化工工藝 生產(chǎn)制度 本車間為連續(xù)操作、連續(xù)生產(chǎn)的車間、 8000 小時(shí)計(jì)，每日三班，每班 8 小時(shí)的連續(xù)生產(chǎn)。如果太低將 會(huì)影響產(chǎn)品的純度并且會(huì)使原料用量增加，具體要求見(jiàn)表 13。分子式 Cl2， 分子量 。 熔點(diǎn) 101℃ 。 蒸氣密度 。溶于水和易溶于堿液。氯與一氧化碳在高熱條件下 ， 可生成光氣。在日光下與易燃?xì)怏w混合時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒爆炸。 主要危害： 主要經(jīng)呼吸道侵入 ， 損害上呼吸道 ； 空氣中氯濃度較高時(shí)也侵入深部呼吸道。 氫氣 物化性質(zhì)：通常情況下無(wú)色無(wú)味的氣體 ， 密度小于空氣。常溫常壓下氫氣性質(zhì)穩(wěn)定，在加熱或點(diǎn)燃條件下與許多物質(zhì)發(fā)生 反應(yīng)。 產(chǎn)品說(shuō)明 及其簡(jiǎn)介 產(chǎn)品說(shuō)明 表 14 產(chǎn)品物性表 物質(zhì) 純度 外觀 狀態(tài) 氯化氫 % 無(wú)色有刺激性氣味、透明 氣體 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 性質(zhì)：純度 ％ 。氣體密度 (℃ )；液體密度 842kg/m3(℃ )。熔點(diǎn) ℃ 。高純氯化氫用于電子工業(yè)中外延生長(zhǎng)前硅和砷西南石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 化鎵高溫氣相刻蝕，清除鈉離子；還用于金屬表面化學(xué)處理；激光用混合氣，膠片生產(chǎn)及碳纖維表面處理。合成反應(yīng)放出的熱借合成 爐外壁的冷卻水 帶走 ，氣體到爐頂部位的溫度降到 350℃ 400℃左右，在經(jīng)石墨 冷卻管 被冷卻到 170℃左右，進(jìn)入 降 膜式吸收塔頂部，氣體在塔內(nèi)自上而下流動(dòng)，與來(lái)自尾氣塔的沿 降膜式吸收 管壁呈膜狀流下的稀酸，進(jìn)行并流接觸吸收，由低部排出的酸濃度達(dá) 31%36%，借位差進(jìn)入濃酸槽供解吸用。 濃鹽酸脫吸生產(chǎn)氯化氫 濃鹽酸經(jīng)濃酸泵送入填料式解吸塔進(jìn)行氯化氫 的 脫吸，解吸塔 低部排出的物料進(jìn)入與之相連接的再沸器，借管外通入的蒸汽加熱，使物料中的氯化氫和少量水蒸汽蒸發(fā)上升，與塔頂向下流的濃鹽酸進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換，將酸中的氯化氫脫吸出來(lái)，直至塔底及再沸器處達(dá)到恒沸物的平衡態(tài)為止。解吸塔低部排出的稀酸是濃度為 20%22%的氯化氫與水的恒沸物，經(jīng)與濃酸換熱后，冷卻至 40℃以下進(jìn)入稀酸槽，以供再吸收制備鹽酸，循環(huán)利用 。主要自控原料氣進(jìn)料的溫度和壓力、合成爐出口溫度和壓力、吸收氯化氫所用的稀酸的量，均選擇滿足 DⅡ AT 2 要求的電汽儀表，其余的則采用就地指示儀表。 (2)在控制室，控 制箱與計(jì)算機(jī)操作臺(tái)應(yīng)用玻璃隔開(kāi)，同時(shí)還應(yīng)具有空調(diào)與電力設(shè)施。 通訊 全車間設(shè)置四部電話與總機(jī)相連，某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題互相用電話聯(lián)系。 該設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)，包含有眾多條款，如工廠建筑，生活設(shè)施設(shè)計(jì)，最后還包括建筑材料的選擇。 建設(shè)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)車間，生活設(shè)施的設(shè)計(jì)根據(jù)總體分布要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，技術(shù)裝備的分布將在下面分別解釋說(shuō)明。 (2)根據(jù)生產(chǎn)的需要，生產(chǎn)領(lǐng)域含有兩層，并卻具有天窗，工廠建筑結(jié)構(gòu)采取了傳統(tǒng)的防洪增強(qiáng)欄，生活設(shè)施采用了兩層磚。 抗震設(shè)計(jì) 按 7 裂度設(shè)計(jì) 西南石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 施工要求 按規(guī)范執(zhí)行 電力供應(yīng) 設(shè) 計(jì)范圍 該設(shè)計(jì)包括車間電力，照明設(shè)施，建筑防雷接地，工藝設(shè)備防靜電 ，車間防暴 。 負(fù)荷等級(jí) Ⅲ類負(fù)荷 電源狀況 電源為： 380/220V，三相四線制進(jìn)線。 配線方式 放射式，控制線選用 塑料控制電纜。 防雷、接地及防靜電 二類防雷建筑物，屋頂采用接閃器避雷和網(wǎng)格避雷，輔助接地與防雷接地相關(guān)（包括設(shè)備金屬外殼）等電位防靜電。 通風(fēng) (1)車間有害物質(zhì)：氯化氫、氯氣 (2)與空氣混合發(fā)生爆炸的物 質(zhì) ： 氫氣、氯氣 (3)換風(fēng)量的確定 生產(chǎn)崗位上換風(fēng)為： 21600m3/h— 86400m3/h，換氣次數(shù)： 8 次 /h (4)在 生產(chǎn)車間 中采用排煙 通風(fēng) 裝置 使空氣流通 供水、排水 氣象資料 年平均氣溫 ℃，最高 ℃，最低 ℃ 夏季平均最大相對(duì)溫度 ℃ 最熱月平均氣壓 ，最熱月平均風(fēng)速 年平均降雨量 設(shè)計(jì)原則 按化工生產(chǎn)車間要求設(shè)計(jì) 水源及輸水管道 (1)水源：城市自來(lái)水 (2)輸水管道：地下部分采用給水鑄鐵管，地上采 用鍍鋅鋼管 西南石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 (3)給水設(shè)施采用自動(dòng)補(bǔ)氣式 ZQS2 型全自動(dòng)氣壓給水設(shè)備 消防給水管道設(shè)施及設(shè)計(jì)原則 (1)車間內(nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓 (2)單獨(dú)放置消防給水管道 循環(huán)冷卻水 工業(yè)上水石墨冷卻器，進(jìn)水 27℃，出水 32℃，溫差 4℃ 鹽水石墨冷卻器，進(jìn)口 15℃，出口 12℃，溫差 3℃ 排水 (1)排水系統(tǒng)室內(nèi)采用鑄鐵管，室外采用缸瓦管 (2)污水排入污水站處理后在排入生活污水管網(wǎng) 安全及消防 勞動(dòng)安全 ① 氫氣有爆炸性 ，因此我們必須嚴(yán)格 的防止氫氣泄露， 如果 氫氣濃度達(dá)到爆炸極限 就有可能發(fā)生爆炸。在車間中，如果我們直接接觸原料和產(chǎn)品，我們的身體就會(huì)受到嚴(yán)重的傷害。 ④ 嚴(yán)禁設(shè)備中的壓力超標(biāo)，否則會(huì)引起爆炸。 消防 氯化氫合成是一個(gè)可爆炸的過(guò)程，氫氣與氯氣和空氣混合都會(huì)發(fā)生爆炸，前面已述爆炸極限。 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸 PVC— 氯化氫合成工藝設(shè)計(jì) 15 工業(yè)健康與勞動(dòng)保護(hù) (1)設(shè)備平臺(tái)、操作地板、梯子及各種機(jī)械設(shè)備都應(yīng)有安全屏障。 (3)高于 70℃的設(shè)備管線應(yīng)采用木制設(shè)備來(lái)防止?fàn)C傷。 (5)為保證工人們有適當(dāng)?shù)牟僮鳝h(huán)境，給車間供熱和通風(fēng)，通風(fēng)次數(shù)根據(jù)國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)決定。 (7)配備工作服、帽子和手套，衣服上無(wú)釘狀物且工作時(shí)不允許攜帶火種 。 能源利用 合理地使用能量 車間應(yīng)合理地選擇能量來(lái)使用。 采用新技術(shù)合理地使用能量 水溫 的高低 、水蒸氣再沸加熱 可采用自動(dòng)控制儀表來(lái)合理地供應(yīng)和使用能量，這樣能避免能量損失和人力浪費(fèi)。 西南石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 2 計(jì)算部分 概述 生產(chǎn)工藝 流程框圖 如圖 21 所示 H 2氫氣緩沖罐氯氣緩沖罐 合成爐冷卻水噴淋管 吸收塔濃酸槽解吸塔冷卻器酸霧分離器稀酸槽尾氣塔H C L 去氯乙烯Cl 2H C L泵塔頂塔底 圖 21 生產(chǎn)工藝流程框圖 原料氯氣和氫氣經(jīng)過(guò)合成爐底部燃燒后，合成氣從塔頂出來(lái)經(jīng)冷卻后進(jìn)入降膜式吸收器被吸收后得到 31%～ 35%的濃鹽酸溶液，該溶液進(jìn)入濃酸儲(chǔ)罐后用泵打入再沸解吸塔，解吸后得到的氯化氫氣體經(jīng)冷卻干燥后純度為 %去氯乙烯合成車間，恒沸酸去稀酸儲(chǔ)罐供吸收用。 氯化氫用量計(jì)算 由資料可查 得 樹(shù)脂干燥后成品要求揮發(fā)份（包括水分）含量在 %%之間，這里取樹(shù)脂中含其他組分的量為 %（質(zhì)），則 10 萬(wàn)噸 PVC 中雜質(zhì)的量： 10108%=105kg 那么純樹(shù)脂的量為 107kg。這里取 氯乙烯 (VC)的年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸 PVC— 氯化氫合成工藝設(shè)計(jì) 17 轉(zhuǎn)化率為 85%（質(zhì)） ， 則 VC 的量為： (107)/=107kg 根據(jù)生產(chǎn)條件可得每小時(shí)所需的 氯乙烯的 量為： (107)/ (8000)=在合成 VC 中由于乙炔與氯化氫 是按 1:～ 1:，所以氯化氫是過(guò)量的 ，在計(jì)算所需氯化氫是應(yīng)以乙炔為計(jì)算基準(zhǔn) .合成 VC 過(guò)程中，一般控制未轉(zhuǎn)化的乙炔量在 1%～ 3%(摩爾 )。取乙炔的轉(zhuǎn)化率為 ， 選擇性為 ,則乙炔轉(zhuǎn)化為 VC 的乙炔的量為， 那么每小時(shí)合成 VC 是進(jìn)料的乙炔量為： ()=采用鹽酸脫吸法生產(chǎn)的氯化氫純度很高，其純度可達(dá) %， 可使乙炔：氯化氫 由 1:～ 1: 降到 1:～ 1:， 取比值為 ， 則每小時(shí)所需的氯化氫的量為： ()/= 合成爐的相關(guān)計(jì)算 原料氣的組成和用量 因合成氯化氫時(shí)氯氣與氫氣比為 1:～ 1:， 氫氣是過(guò)量的 ,這里取比值為。 熱量衡算 合成爐內(nèi)兩個(gè)反應(yīng) 反 的相關(guān)計(jì)算 ① 合成爐內(nèi)兩個(gè)反應(yīng) 反應(yīng)熱 的計(jì)算式 H2+Cl2 2HCl mo lKJH /?? 2H2+O2 2H2O mo lKJH / 4 1?? 合成反應(yīng)放出的熱量計(jì)算式為： ]10)()([ 10 1 ?? ? dTCKHGQ TK K PmmHC lr ]10)()([ 20 239。rr Q ??總 式中： Qr—— 合成氯化氫的反應(yīng)熱、 KJ/h GHCl—— 反應(yīng)生成氯化氫氣體氣摩爾流量、 kmol/h 西南石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 T—— 合成爐燈頭溫度、 K ΔH0m1()—— 氯化氫合成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩 爾反應(yīng)熱焓、 KJ/h ΔCPm1—— 氯化氫合成反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物與原料的摩爾比熱容系數(shù)差值、J/ Q’r—— 氧氣燃燒的反應(yīng)熱、 KJ/h G 水 — — 反應(yīng)生成的水蒸汽的摩爾流量、 kmol/h ΔH0m2()—— 水蒸汽合成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱焓、 KJ/mol ΔCPm2—— 水蒸汽合成反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物與原料的摩爾比熱容系數(shù)差值、J/ ② 合成爐內(nèi)兩個(gè)反應(yīng)的 摩爾反應(yīng)熱 恒壓比熱容的計(jì)算式為： CP=a+bT+cT2， 式中： a、 b、 c 為常數(shù)，由文獻(xiàn) [3]查得各物質(zhì)的 a、 b、 c 見(jiàn)表 22。???????????????????????????????????TTTTTTTTTQ rr 此時(shí)得到一個(gè)熱量與合成爐燈頭溫度的關(guān)系試，而燈頭溫度有下面 的關(guān)系式：