物料衡算例子

1、第三章 物料衡算 3.1流程示意圖熱風(fēng)熱風(fēng)回收VCMNaOH溶液水蒸氣水蒸氣聚合釜混料槽汽提塔離 心 機(jī)氣 流 干 燥 器沸騰床干燥器篩分包裝VC 10000kg軟水分散劑其它助劑損失PVC損失VCVC、水助劑、PVC損失PVC損失VCVC、水PVC、助劑NaOHVC、水PVC、助劑NaOH損失PVC損失VC洗滌熱水去母液池PVC、水PVC、水、空氣PVC、水PVC、水、空氣PVC水PVC水畫流程示意圖 化學(xué)反應(yīng)方程式： 確定計(jì)算任務(wù)：聚合與沉析（混料槽）均屬于間歇操作，需要建立時(shí)間平衡。由設(shè)計(jì)任務(wù)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可知生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)時(shí)間、消耗定額、各步損失以及聚合配方等工藝操作條件?？梢皂樍鞒陶归_(kāi)計(jì)

2、算，并按間歇過(guò)程與連續(xù)過(guò)程分別確定基準(zhǔn)依次計(jì)算。間隙過(guò)程基準(zhǔn)：kg/釜；連續(xù)過(guò)程基準(zhǔn)：kg/h 3.2生產(chǎn)數(shù)據(jù)3.2.1全裝置生產(chǎn)數(shù)據(jù)1、生產(chǎn)規(guī)模：20000噸PVC/年2、生產(chǎn)時(shí)間：8000h3、聚合釜數(shù)據(jù)：1）體積：33m32）裝料系數(shù)：0.9 3）每釜投料量：10t 4）平均每釜產(chǎn)量：84864、生產(chǎn)周期抽真空至600mmHg充氮再抽真空至600mmHg加單體、助劑、水升溫反應(yīng)排氣、清物料清釜合計(jì)5、損耗分配聚合車間總收率為94.8?？傁臑?.2。各步驟的損失分配如下（間歇過(guò)程以單體進(jìn)料量為準(zhǔn)，連續(xù)過(guò)程以聚合釜內(nèi)反應(yīng)生成的聚合物為準(zhǔn)）：聚合釜：VC0.1；PVC0.2%；混料槽： VC

3、0.8；PVC0.8；汽提塔：VC0.1%；PVC0.2；離心： PVC0.5%氣流干燥：PVC0.1%；沸騰干燥：PVC1；包裝：PVC1.5合計(jì)：6.2（其中PVC占5.2，VC占1.0）6、聚合配方1） 單體純度：為方便起見(jiàn)，按100計(jì)算新鮮料：回收料9：12） 水油比：1.85軟水/VC3） 助劑：名稱用量引發(fā)劑：IPP（75）水溶液0.025VC分散劑：HPMC（6%水溶液）0.0365VCPVA（3水溶液）0.0365VC熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫0.025VCPH調(diào)節(jié)劑：H3PO4（50水溶液）0.046VC鐵離子螯合劑：EDTA0.02VC鏈終止劑：雙酚A0.04VC7、操作時(shí)間與控制指

4、標(biāo)聚合溫度59±0.5出料壓力6kg/cm3（表壓）轉(zhuǎn)化率90混料槽溫度為75，操作規(guī)定加42液堿14L，加堿量為0.051（母液中含NaOH量）。離心為提高產(chǎn)品質(zhì)量，用6075熱水洗滌，用水量為1500公斤。離心后濕物料含水約為20。干燥氣流干燥器出口物料含水量為5，沸騰干燥器出口物料含水量為0.2。8、原料、助劑、產(chǎn)品規(guī)格（略）。9、數(shù)據(jù)物化常數(shù)：42液堿比重1.45熱數(shù)據(jù)：鋼制設(shè)備比熱0.50 KJ/kg·；PVC比熱1.76 KJ/kg·VC比熱1.588 KJ/kg·；VC汽化熱263KJ/kg水蒸氣冷凝熱2370KJ/kg 3.3 全車間物料

5、衡算VC和PVC：每釜進(jìn)料10 t即10000kgVC時(shí)，生產(chǎn)合格產(chǎn)品8486kg，現(xiàn)年生產(chǎn)能力為20000 t，則年投料量為20000×（10000/8486）23568.23 t（其中，新鮮VC 占90，回收VC 占10。）新鮮VC23568.23×0.921211.407 t回收VC23568.23×0.12356.823 t產(chǎn)品質(zhì)量為20000 t，其中絕干樹(shù)脂質(zhì)量為20000×（1-0.2）19960 t， 產(chǎn)物含水量為200001996040 t轉(zhuǎn)化率為90，生成PVC 23568.23×9021211.407 t損失PVC2121

6、1.407-199601251.407 tVC回收量為23568.23×92121.141 tVC損失23568.2321211.4072121.141235.682 t軟水：水油比為1.85，則用水量為1.85×23568.2343601.226 t助劑：引發(fā)劑：IPP（75）水溶液0.025VCIPP23568.23×0.0255.892 t水5.892÷75×251.964 t分散劑：HPMC（6%水溶液）0.0365VCHPMC23568.23×0.03658.602 t水8.602÷6×94134.765

7、 tPVA（3水溶液）0.0365VCPVA23568.23×0.03658.602 t水8.602÷3×97278.131 t熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫0.025VC有機(jī)錫23568.23×0.0255.892 tPH調(diào)節(jié)劑：H3PO4（50水溶液）0.046VCH3PO423568.23×0.04610.841 t水10.841÷50×5010.841 t鐵離子螯合劑：EDTA0.02VCEDTA23568.23×0.024.714 t鏈終止劑：雙酚A0.04VC雙酚A23568.23×0.049.427 tN

8、aOH溶液：規(guī)格為42水溶液。每釜用量為14L。NaOH重量為1.48×1420.3kg。全年NaOH溶液用量為20.3×（20000÷8.486）/100047.844 t純NaOH用量為47.844×4220.094 t水的帶水量為47.844-20.09427.750 t混料槽水蒸氣:用量為818.48kg/h。則全年用量為818.48×7200/10001929.012t。汽提塔水蒸氣:用量為700kg/h。則全年用量為700×7200/10005054 t。離心脫水中洗滌熱水：用量為1500kg/h。則全年用量為1500&#

9、215;7200/100010800 t脫水量（離心、氣流干燥、沸騰干燥）篩分包裝損失水：總進(jìn)水量物料含水量61783.769 t全裝置物料平衡表物料名稱進(jìn)料/t出料量/tVC新鮮VC21211.407 回收VC2356.823 2147.000 損失VC(1.0%)235.682 PVC產(chǎn)物純PVC19960 損失PVC（5.2）1225.548 產(chǎn)物含水40 軟水43601.226 引發(fā)劑IPP（75水溶液）IPP5.892 5.892 水1.964 分散劑HPMC(6%水溶液)HPMC8.602 8.602 水134.765 PVA（3水溶液）PVA8.602 8.602 水278.13

10、1 熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫5.892 5.892 PH值調(diào)節(jié)劑H3PO4(50%水溶液)H3PO410.841 10.841 水10.841 鐵離子螯合劑：EDTA4.714 4.714 鏈終止劑：雙酚A9.427 9.427 NaOH水溶液(42%)純NaOH20.094 20.094 水27.750 混料槽水蒸氣1929.012汽提塔水蒸氣5040離心洗滌熱水10800 離心、干燥脫水篩分包裝損失水61783.769合計(jì)85465.98385465.983 3.4各設(shè)備物料衡算3.4.1聚合釜1)VC和PVC每釜投料量為10 t，其中新鮮VC為10000×0.99000kg，回收VC為

11、10000-90001000kg。轉(zhuǎn)化率為90，則聚合生成PVC 10000×909000 kg損失VC 0.1%，損失PVC 0.2VC損失量為10000×0.110kg，PVC損失量為9000×0.218kg則VC出料量為10000-9000-10990kg，PVC出料量為9000-188982kg2）軟水水油比為1.85，軟水進(jìn)料量為1.85×1000018500kg3)助劑引發(fā)劑：IPP（75）水溶液0.025VCIPP10000×0.0252.5kg水2.5÷75×250.833kg分散劑：HPMC（6%水溶液）0

12、.0365VCHPMC10000×0.03653.65 kg水3.65÷6×9457.183kgPVA（3水溶液）0.0365VCPVA10000×0.03653.65 kg水3.65÷3×97118.017kg熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫0.025VC有機(jī)錫10000×0.0252.5 kgPH調(diào)節(jié)劑：H3PO4（50水溶液）0.046VCH3PO410000×0.0464.6 kg水4.6÷50×504.6 kg鐵離子螯合劑：EDKGA0.02VCEDKGA10000×0.022 kg鏈終止劑

13、：雙酚A0.04VC雙酚A10000×0.044 kg水的出料量為18500+0.833+57.183+118.017+4.618680.633kg聚合釜物料平衡表物料名稱進(jìn)料/kg出料量/kgVC新鮮VC9000 990回收VC1000 損失VC(0.1%)10PVC產(chǎn)物純PVC8982損失PVC（5.2）18 軟水18500 18680.633引發(fā)劑IPP（75水溶液）IPP2.5 2.5 水0.833 分散劑HPMC(6%水溶液)HPMC3.65 3.65 水57.183 PVA（3水溶液）PVA3.65 3.65 水118.017熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫2.5 2.5PH值調(diào)節(jié)劑H3

14、PO4(50%水溶液)H3PO44.6 4.6水4.6 鐵離子螯合劑：EDTA2 2鏈終止劑：雙酚A4 4 合計(jì)28703.53328703.5333.4.2混料槽進(jìn)料除聚合釜來(lái)料外，尚需加液堿和通入直接蒸汽。按工藝條件規(guī)定加42NaOH水溶液14升，重量為1.45×1420.3 kg其中含：純NaOH 20.3×428.256 kg,水20.38.25611.774 kg假設(shè)未反應(yīng)的VC液體除在混料槽及后續(xù)的汽提操作中損失外，全部在混料槽內(nèi)氣化予以回收。堿處理時(shí)，通直接蒸汽升溫所產(chǎn)生冷凝水量可由熱量衡算求得。水的含量為18680.633+11.77418692.407 k

15、g設(shè)備及物料升溫（包括VC氣化）需熱量計(jì)算表物料名稱重量（kg）初始溫度（）終止溫度() 溫度差()比熱（KJ/(kg·)）熱量(KJ)水18692.4075975164.181250148.18PVC89825975161.76292533.12VC9905975263（KJ/kg）汽化熱260370合計(jì)1763451.3注：1、助劑所占比例甚微，并入水中一起算。2、由于去汽提塔的VC量甚微，這里并入氣化部分一起計(jì)算。H2O汽化熱2370KJ/kg。按熱損失10%, 系數(shù)1.1計(jì)算，每個(gè)混料槽在每次操作中需通入蒸汽量W為W818.48 kg水的出料量為18680.633+11.77

16、4+818.48=19510.887 kgVC損失量10000×0.880 kgPVC損失量9000×0.872 kg氣化回收VC10000×9900 kg混料槽VC出料量為990-900-8010 kgPVC出料量為8982-728910 kg助劑量為2.5+3.65+3.65+2.5+4.6+2+422.9 kg混料槽物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/kg出料量/kgVCVC99010損失VC80回收VC900PVCPVC89828910損失PVC72水18680.63319510.887NaOH水溶液純NaOH8.5268.526水11.774 水蒸汽818.48

17、助劑22.922.9 合計(jì)29514.31329514.3133.4.3汽提塔從這步操作開(kāi)始轉(zhuǎn)入連續(xù)操作過(guò)程，計(jì)算基準(zhǔn)由kg/釜，改為kg/h。質(zhì)量以聚合釜內(nèi)生成的聚合物為基準(zhǔn)。根據(jù)全年生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)時(shí)間求出每小時(shí)PVC產(chǎn)量為20000 tPVC/7200h=2777.78 kg/h產(chǎn)品中含水0.2，則絕干樹(shù)脂產(chǎn)量為2777.8×（1-0.002）2772.22 kg/h以2772.22/（1-5.2）2924.28kg/h為連續(xù)過(guò)程質(zhì)量基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算?？紤]到各步損失后，汽提塔進(jìn)料中應(yīng)含絕干樹(shù)脂量為2924.28×（1-1）2895.04kg/h其中，1為聚合釜和混料槽中PV

18、C損失百分?jǐn)?shù),按混料槽出料組成，以2895.04kg/h為基準(zhǔn)，計(jì)算各組分的含量:VC10×（2895.04/8910）3.25 kg水19510.887×（2895.04/8910）6339.48 kg助劑NaOH（22.9+8.526）×（2895.04/8910）31.426×（2895.04/8910）=10.21 kg損失PVC2924.28×0.22.92 kg/hPVC出料量為2895.04-5.85=2889.19 kg損失VC2924.28×0.15.85 kg/hVC汽提量為3.25-2.920.33 kg，進(jìn)入廢

19、氣處理系統(tǒng)或直接燃燒。水的出料量為6339.48+700=7039.48 kg汽提塔物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/（kg/h）出料量/（kg/h）VCVC3.250.33損失VC2.92PVCPVC2895.042889.19損失PVC5.85水6339.487039.48 所需蒸汽量700 助劑NaOH10.2110.21合計(jì)9947.989947.983.4.4離心進(jìn)料量為汽提塔出料量，其中VC含量可忽略不計(jì)。洗滌熱水用量為1500kg/h。離心操作損失PVC2924.28×0.514.62 kg/hPVC出料量為2889.19-14.622874.57 kg離心后濕物料仍含水分20

20、，則含水量為2874.57×（20/80）718.64 kg,母液中含水7039.48+1500-718.64=7820.84 kg。離心操作物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC2889.19 2874.57 PVC損失14.62 母液中含水7039.487820.84濕物料含水718.64 洗滌熱水1500助劑NaOH10.2210.22合計(jì)11438.8811438.883.4.5氣流干燥進(jìn)料量為離心操作出料量。氣流干燥損失PVC2924.28×129.24 kg/hPVC出料量為2874.57-29.242845.33 kg離心后濕物料仍含水分5，則含水量為2845.33×（5/95）149.75 kg脫走水718.64-149.75=568.89 kg氣流干燥物料平衡表物料名稱進(jìn)料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC2874.57 2845.33 損失PVC29.24 水7