【正文】 W/%出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHClCH2=CHClCH≡CH CH≡CH HCl HClO2H2OO2H2O 鹽酸ΣΣ⑼ 堿洗泡沫塔：CH2=CHClCH≡CHHClO2H2O堿洗泡沫塔CH2=CHClCH≡CHO2H2O圖7 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖根據(jù)：除去多余的氯化氫進(jìn)料：CH2=CHCl： kgCH≡CH： kgHCl： kgO2： kgH2O： kg出料：HCl被堿液吸收，從而出料氣中不含HCl氣體CH2=CHCl： kgCH≡CH： kgO2： kgH2O： kg堿洗泡沫塔物料衡算表表13 堿洗泡沫塔物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHClCH2=CHClCH≡CH CH≡CH HCl O2O2H2O H2OHCl（除去的） ΣΣ⑽ 總物料衡算表表14 總物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CHCH2=CHClHClCH≡CH O2H2OH2OO2HCl（堿洗掉的）20%鹽酸38%鹽酸40%鹽酸ΣΣ 熱量衡算 衡算方法入方： ：物料帶入熱；：加熱劑或冷卻劑帶入熱；：過(guò)程熱效應(yīng)；出方：：物料帶出熱；：熱損失。設(shè)是的5%“”表示吸熱，“＋”表示放熱。設(shè)混合平均熱容近似等于各組分熱容與質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積之和。即，含量少的物質(zhì)對(duì)混合體系熱容地方影響可不計(jì)。同種物質(zhì)的平均比熱容 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表[3]表15 標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表項(xiàng)目溫度/℃比熱/kcal/（kg℃）乙炔2575110HCl2575110水蒸氣2575110O22575110氯乙烯2575110鹽酸（40%）[5]35 計(jì)算：⑴ 石墨冷卻器：已知表：表16 已知量表進(jìn)料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH≡CHCH≡CHHClHClO2O2H2OH2O40%鹽酸ΣΣ進(jìn)料溫度：25℃，出料溫度：13℃25℃為計(jì)算基準(zhǔn)C 乙炔= kJ(kg℃)1C 水蒸氣= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1C 水（l）= kJ(kg℃)1C 水（冷凝熱）= kJ(kg℃)1C40%鹽酸=3214 kJ(kg℃)1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度25℃，則Q1=0Q3：HCl溶于水放出的熱以及水氣液化放出的熱生成40%鹽酸時(shí)，HCl的水溶液的生成熱：3544kcalkmol1= kJkmol1。[4]則HCl溶于水放出的熱量為：水液化放出的熱：kJ∴Q3=+=∴Q4=Q乙炔＋Q氯化氫 ＋Q氧氣＋Q水蒸氣＋Q鹽酸 =（1325）＋（1325）＋（1325）＋（1325）＋3214（1325）= = kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋=＋5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ表17 石墨冷卻器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH≡CH0CH≡CHHCl0HClO20O2H2O0H2O冷凝熱鹽酸鹽水吸熱損失ΣΣ⑵ 石墨預(yù)熱器已知表表18 已知量表出料/出料質(zhì)量/kgCH≡CHHClO2H2OΣ進(jìn)料溫度：13℃，出料溫度：75℃以13℃計(jì)算為基準(zhǔn)C 乙炔= kJ(kg℃)1C 水(g)= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg℃)1C = kJ(kg℃)1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度15℃，則Q1=0Q3=0Q4 =Q 乙炔＋Q氯化氫 ＋Q氧氣＋Q水(g) = （75＋13）＋（75＋13）＋（75＋13）＋（75＋13）=＋＋＋= kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋0=＋5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ 表19 石墨預(yù)熱器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH≡CH0CH≡CHHCl0HClO20O2H2O0H2O蒸汽加熱損失ΣΣ⑶ 轉(zhuǎn)化器：已知表表20 已知量表進(jìn)料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH≡CHCH2=CHClHClCH≡CHO2HClH2OO2H2OΣΣ根據(jù)：此處熱損失率為：%進(jìn)口溫度：75℃，出口：110℃，以75℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C 乙炔=(kg℃)1C 水 (g)= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1C 氯乙烯= kJ(kg℃)1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度75℃，則Q1=0Q3=103= kJQ4 =Q 氯乙烯＋Q 乙炔＋Q氯化氫 ＋Q水(g)＋Q氧氣 =（11075）＋（11075）＋（11075）＋（11075）＋（11075）=＋＋＋＋ = kJQ2:%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋=＋%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ表21 轉(zhuǎn)化器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH≡CH0CH2=CHClHCl0CH≡CHO20HClH2O0O2反應(yīng)熱H2O循環(huán)水損失∑∑⑷ 石墨冷卻器已知表表22 已知量表出料/出料質(zhì)量/kgCH2=CHClCH≡CHHClO2H2OΣ進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：25℃以110℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C 氯乙烯= kJ(kg℃)1C 乙炔= kJ(kg℃)1C 水 (g)= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度110℃，則Q1=0Q3=0Q4 =Q氯乙烯+Q乙炔+Q氯化氫 +Q水(g)+Q氧氣 =（25110）+（25110）+（25110）+（25110）+（25110） = = kJQ2: 5%Q2=Q5∵Q1+Q2+Q3=Q4+Q5∴0+Q2+0=+5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ表23 石墨冷卻器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH≡CH0CH2=CHClHCl0CH≡CHO20HClH2O0O2循環(huán)水H2O損失∑∑⑸ 冷卻水消耗ⅰ 鹽水：已知：鹽水用于石墨冷卻器除去水氣，進(jìn)口溫度：35℃，出口溫度：20℃40%鹽水的比熱容：C鹽水=3214 kJ(kg℃)1。[5]∴Q=3214m[20（35）]= kJ∴m= kgⅱ 循環(huán)水：在石墨預(yù)熱器時(shí)，進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：95℃。95℃時(shí)，C水蒸氣= kJ(kg℃)1110℃時(shí)，C水蒸氣= kJ(kg℃)1C平均=（＋）247。2= kJ(kg℃)1Q= kJ∴需水量m=247。247。（11095）= kg① 在轉(zhuǎn)化器中，進(jìn)口溫度：95℃，出口溫度：110℃。Q=∴需水量m=247。247。（11095）= kg② 在石墨冷卻器Ⅱ中，進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃95℃時(shí)，C水氣= kJ(kg℃)115℃時(shí)，C水氣= kJ(kg℃)1C平均=（＋）247。2=4. 2 kJ(kg℃)1Q= kJ∴需水量m=247。247。（9515）= kg表24 水消耗綜合表項(xiàng)目分相熱量/kJ質(zhì)量/kg鹽水石墨冷卻器循環(huán)水石墨預(yù)熱器轉(zhuǎn)化器石墨冷卻器Ⅱ∑∵石墨預(yù)熱器中的水可以由轉(zhuǎn)化器的出水來(lái)提供；石墨冷卻器出口處的水又可以提供給轉(zhuǎn)化器?！?kg 。3 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 石墨冷卻器的選型 已知條件總熱負(fù)荷：Q= kJ/h鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度：35℃出口溫度：20℃混合氣進(jìn)口溫度：25℃出口溫度：13℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[5]得查文獻(xiàn)[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值設(shè)K=100w/（m2℃）查文獻(xiàn)[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考查文獻(xiàn)[3]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為625根，型號(hào)：CHA1100260（F），A型。 石墨預(yù)熱器的選型： 已知條件：總熱負(fù)荷：Q= kJ/h鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度：110℃出口溫度：95℃混合氣進(jìn)口溫度：75℃出口溫度：13℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[5]，圖417，得℃查文獻(xiàn)[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)植設(shè)K=100w/（m2℃）查文獻(xiàn)[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)[3]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為721根，型號(hào)：CHA1200305（F），A型。 石墨冷卻器Ⅱ的選型 已知條件：總熱負(fù)荷：Q= kJ/h鹽水流量： kg/h進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃混合氣進(jìn)口溫度：25℃出口溫度：110℃ 計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[5]，得（四殼程）℃查文獻(xiàn)[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)植設(shè)K=100w/（m2℃）查文獻(xiàn)[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)[3]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為313根，型號(hào)：CHA900105（F），A型Φ32mm。 轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì) 已知條件：空速為25～40m3/m3催化劑h時(shí)，轉(zhuǎn)化率最大[1]反應(yīng)溫度：新觸媒：150℃，舊觸媒：180℃HgCl2含量：%～%水分含量：%松裝粒度：540～640 g/L粒度：～（大于92%）采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法[6]空間速度：，V0——原料混合氣進(jìn)料流量，m3（STP/h）VR——催化劑床層體積，m3SV——空間流速，h1∴，表25 已知量表進(jìn)料質(zhì)量kg物質(zhì)的量kmolCH≡CHHClH2OO2∑ 計(jì)算：∴混合氣的體積流量：V0 = = m3（STP/h）∴VR= m3（STP/h）選管子[6]，∴管子內(nèi)徑為，管長(zhǎng)為6m，∴ 分為8個(gè)轉(zhuǎn)化器，則每個(gè)用2401根管子,℃K取100，∵A實(shí)際﹥A需要∴能滿足要求殼體大于400mm用鋼板卷焊而成[7]，殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)n，排列方式和管心距式中：t——管心距，t=d0——換熱管外徑nc——橫過(guò)管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列有關(guān)本設(shè)計(jì)采用正三角排列，則t==圓整到4000mm參考文獻(xiàn)[3]，為了滿足及時(shí)轉(zhuǎn)移反應(yīng)放出的熱，從而保證反應(yīng)溫度不超過(guò)最高限額，采用把轉(zhuǎn)化器換熱分為三層，三層同時(shí)進(jìn)行散熱。附簡(jiǎn)圖：圖8 轉(zhuǎn)化器 手孔[4]∵∴選用平焊法蘭手孔, 公稱直徑DN250mm,H1=190mm采用Ⅱ類材料，墊片采用石棉橡膠板其標(biāo)記為：手孔Ⅱ（AG） HG2152995. 泡沫水洗塔的設(shè)計(jì)[9] 已知條件：混合氣流量：鹽酸溶液表面張力=71dyN/cm混合氣溫度：25℃混合氣進(jìn)口壓力：混合氣出口壓力：氯乙烯密度： kg/ m3鹽酸溶液密度：1100 kg/ m3 塔徑的計(jì)算：得泡沫塔空塔氣速：m