#一万吨氯乙烯生产工艺Word格式.docx
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乙炔流量：
氯化氢流量
1:
1.05
混合气温度
℃
25
石墨冷却器
进料温度
出料温度
-13
盐水进口温度
-35
盐水出口温度
-20
多筒过滤器
混合气含水
%
﹤0.08
石墨预热器
75
循环水进口温度
110
循环水出口温度
95
转化器
反应温度<
新触媒）
≤150
旧触媒）
≤180
卸大盖温度
放酸
转化率
≤60
次/小时
1
≥95
2.3主要原料和产物的物化性质
⑴乙炔
分子式：
C2H2分子量：
26
性质：
在常温常压下为无色气体，具有微弱的醚味，工业用乙炔因含有氯化氢、磷化氢等杂质而具有特殊的刺激性臭气。
乙炔是一种易燃易爆的不稳定化合物。
易分解放出大量的热而发生爆炸。
压力对乙炔有特殊的意义。
压力增加时，乙炔气体分子间相密聚，因此，一旦某处乙炔分解，就能迅速扩展到全部气体中。
加工业气体乙炔的压力在147kPa（1.47bar>
以上温度超过773～823K时，使会全部分解，发生爆炸。
当温度低于723K（并有接触物质存在时，可能发生爆炸。
乙炔可以发生加成反应，聚合反应。
乙炔具有弱酸性，其分子中的氢能被某些金属取代而成盐。
例如含有水成氨的工业乙乙炔与氯化亚铜作用，生成具有爆炸性副乙炔铜。
所以，工业上乙炔发生系统不能使用铜制的旋塞及管件。
纯度：
≥98.5%不含硫、磷、砷等杂质。
⑵氯化氢
HCl分子量：
36.5
是一种无色有刺激性的气体，遇到湿空气则呈白色烟雾，鼓可做烟雾剂。
标准状况下比重为1.639kg/m2，低温低压下可以成为液体，熔点为-114℃，沸点为-85.03℃。
易溶于水，标准状况下，1升水可溶解525.2升的HCl气体。
在潮湿状态下，容易与多种金属作用生成该金属的氯化物。
属强酸，可使蛋白质凝固造成凝固性坏死，严重时可引起受损器官穿孔，斑痕形成，狭窄及畸形。
纯度≥93%水分≤0.06%
⑶氯乙烯：
CH2＝CHCl分子量：
62.50
沸点：
-13.9℃熔点：
-160.0℃
蒸汽相对密度：
2.15（空气为1>
液体相对密度：
0.9121<
20℃>
爆炸极限：
在空气中3.6～26.4%（体积>
氯乙烯在常温常压下为易燃、无色的气体，具有类似醚一般气味，溶于水，溶于乙醚、乙醇、四氯化碳、丙酮和二氯乙烷。
主要质量要求（均为重量百分数>
氯乙烯≥99.99%乙炔≤0.8ppm
乙烯≤2ppm氯甲烷≤50ppm
丁二烯≤6ppm铁≤0.5ppm
HCl≤0.5ppm水≤80ppm
重组分≤50ppm
2.4物料衡算
假设各化工单元操作连续进行，采用倒推法，根据转化率或损失率计算出原料投料，然后再按照操作顺序对各单元操作进行物料衡算。
2.4.1计算依据：
⑴计算标准
生产能力：
年产1万吨的氯乙烯
年工作日：
以300天计算
日产量：
1×
104×
103/300=3.3333×
104kg
小时产量：
3.3333×
104/24=1388.9kg
⑵化学反应式
主反应：
副反应：
⑶倒推法计算
精馏：
<
氯乙烯的收率：
99.5%）1388.9/99.5%=1395.8kg=1395.8/62.5kmol=22.333kmol
转化器：
乙炔转化率：
95%）22.333/95%=23.508kmol
∴进气中CH≡CH需23.508kmol<
611.208kg）
2.4.2计算：
⑴混合器的物料衡算
CH≡CH
HCl
O2
H2O
乙炔
氯化氢
图2混合器的物料衡算方框图
计算依据：
CH≡CH和HCl的摩尔比为：
1：
1.05～1.1
本设计选取：
nCH≡CH：
nHCl=1:
1.08
i进料气组成
表2进料气组成
进料气
组分
含量/%
乙炔气
99.9
0.1
99.95
0.01
0.04
∴进料气需乙炔气：
23.508/99.9%=23.531kmol
进料气需氯化氢：
23.531×
1.08/99.95%=25.426kmol
∴CH≡CH：
23.508kmol<
HCl：
1.08=25.413kmol<
927.575kg）
O2：
25.426×
0.04%=0.0102kmol<
0.3264kg）
H2O：
0.1%+25.426×
0.01%=0.0261kmol<
0.4698kg）
ⅱ出料：
依据：
水分以酸雾的形式进入下一层，有微量水分以浓盐酸形式流出，这里计算时忽略流出的浓盐酸的量[3]。
CH≡CH：
23.519kmol<
611.491kg）
23.519×
1.08=25.400kmol<
927.112kg）
25.413×
0.3254kg）
23.542×
0.1%+25.413×
0.4696kg）
ⅲ混合器物料衡算表
表3混合器物料衡算表
进料
质量/kg
W/%
出料
611.208kg
39.723
611.491
927.575
60.226
927.112
0.3264
0.021
0.3254
0.0261
0.031
Σ
1539.398
100.0
1539.3988
⑵石墨冷却器
混合气
盐酸
图3石墨冷却器物料衡算方框图
根据：
在石墨冷却器中，用-35℃盐水<
尾气冷凝器下水）间接冷却，混合气中水分一部分则以40%盐酸的形式排出，部分则夹带与气流中。
设混合器中水分以40%盐酸排出的量占水总量的30%。
ⅰ进料：
23.519kmol，611.491kg
25.400kmol，927.115kg
0.0102kmol，0.3293kg
0.0261kmol，0.4696kg
0.0102kmol，0.3254kg
H2O：
∵
∴
HCl:
盐酸：
ⅲ石墨冷却器物料衡算表
表4石墨冷却器物料衡算表
927.019
60.220
0.4696
0.3288
0.2347
0.015
1539.3983
⑶多筒过滤器
根据在多筒过滤器中，采用3～5%憎水性有机硅树脂的5～10um细玻璃纤维，可将大部分酸雾分离下来，以盐酸的形式排出。
[3]
设：
盐酸为38%，除水量为80%
进料：
611.491kg
927.019kg
0.3288kg
0.3254kg
出料：
0.3288×
1-80%）=0.0658kg
多筒过滤器物料衡算表
表5多筒过滤器物料衡算表
644.491
39.729
926.862
60.219
0.0658
0.004
0.4192
0.027
1573.177
⑷石墨预热器
表6石墨预热器物料衡算表
出料/出料
39.740
60.235
1538.7444
⑸转化器
图4转化器物料衡算方框图
根据转化率为95%。
644.491kg
926.862kg
0.0658kg
0.3254kg
CH2=CHCl：
kg
转化器物料衡算表
表7转化器物料衡算表
CH2=CHCl
1396.433
90.751
CH≡CH
30.574
1.987
111.345
7.236
H2O
1538.744
⑹除汞器
∵进料同出料
表8除汞器物料衡算表
⑺石墨冷却器Ⅱ
进料同出料
表9石墨冷却器Ⅱ物料衡算表
⑻水洗泡沫塔：
水洗泡沫塔回收过量的氯化氢，泡沫塔是以高位槽低温水喷淋，一次<
不循环）接触可得20%的盐酸。
[1]设回收盐酸的回收率为98%
1396.433kg
30.574kg
111.345kg
0.0658+436.7347<
水洗用水）=436.8kg
1396.433kg
30.574kg
回收的盐酸：
水洗泡沫塔物料衡算表
表10水洗泡沫塔物料衡算表
70.683
1.548
5.636
2.227
0.113
436.8
0.016
22.111
0.3265
545.592
27.618
1975.479
⑼碱洗泡沫塔：
图5碱洗泡沫塔物料衡算方框图
除去多余的氯化氢
2.227kg
0.3265kg
HCl被碱液吸收，从而出料气中不含HCl气体
0.3265kg
碱洗泡沫塔物料衡算表
表11碱洗泡沫塔物料衡算表
97.660
2.138
0.156
0.023
HCl<
除去的）
1429.887
1795.497
⑽总物料衡算表
表12总物料衡算表
30.944
70.665
46.915
1.547
0.2254
437.2043
22.124
碱洗掉的）
0.017
20%盐酸
27.609
38%盐酸
40%盐酸
0.001
1975.480
2.2热量衡算
2.2.1衡算方法
入方：
：
物料带入热；
加热剂或冷却剂带入热；
过程热效应；
出方：
物料带出热；
热损失。
设
是
的5%
“-”表示吸热，“＋”表示放热。
设混合平均热容近似等于各组分热容与质量分数乘积之和。
即
，含量少的物质对混合体系热容地方影响可不计。
同种物质的平均比热容
2.2.2标况下有关物化数据表[3]
表13标况下有关物化数据表
项目
温度/℃
比热/kcal/<
kg·
℃）
0.428
0.45
0.455
0.204
0.208
0.2085
水蒸气
0.451
0.46
0.234
0.24
0.244
氯乙烯
0.846
0.8327
0.868
盐酸<
40%）[5]
3.214
2.2.3计算：
⑴石墨冷却器：
已知表：
表14已知量表
进料温度：
25℃，出料温度：
-13℃
25℃为计算基准
C乙炔=1.352kJ（kg·
℃>
-1
C水蒸气=1.8837kJ（kg·
C氯化氢=0.8581kJ（kg·
C氧气=0.653kJ（kg·
C水<
l）=4.175kJ（kg·
C水<
冷凝热）=-2229.4636kJ（kg·
C40%盐酸=3214kJ（kg·
计算：
Q1：
进料温度25℃，则Q1=0
Q3：
HCl溶于水放出的热以及水气液化放出的热
生成40%盐酸时，HCl的水溶液的生成热：
3544kcal·
kmol-1=148351.84kJ·
kmol-1。
[4]
则HCl溶于水放出的热量为：
水液化放出的热：
kJ
∴Q3=2381.559+17.440=398.9997kJ
∴Q4=Q乙炔＋Q氯化氢＋Q氧气＋Q水蒸气＋Q盐酸=-90340.286kJ
Q2:
5%Q2=Q5
∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5
∴0＋Q2＋398.9997=-90340.286＋5%Q2
∴Q2=-95515.0378kJ
Q5=-4775.752kJ
表15石墨冷却器热量衡算表
入方/kJ
出方/kJ
-131415.952
-30229.091
-8.076
-23.534
冷凝热
41.8568
-2866.363
盐水吸热
-95515.038
损失
-4775.752
-95116.038
⑵石墨预热器
已知表
表16已知量表
-13℃，出料温度：
75℃
以-13℃计算为基准
C乙炔=1.80kJ（kg·
C水（g>
=1.884kJ（kg·
C氯化氢=0.858kJ（kg·
C=0.236kJ（kg·
进料温度-15℃，则Q1=0
Q3=0
Q4=Q乙炔＋Q氯化氢＋Q氧气＋Q水（g>
=166881.161kJ
∴0＋Q2＋0=166881.161＋5%Q2
∴Q2=175664.380kJ
Q5=8783.220kJ
表17石墨预热器热量衡算表
96860.145
69981.820
28.290
22.255
蒸汽加热
175664.380
8783.220
⑶转化器：
表18已知量表
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