#一萬噸氯乙烯生產(chǎn)工藝

10000噸氯乙烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：U200710481班級(jí)：化工0703班姓名：孫海龍緒論氯乙烯聚氯乙烯為世界五大通用塑料之一，氯乙烯是生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的原料，在國(guó)民生產(chǎn)中占有重要地位。我國(guó)2004年氯乙烯產(chǎn)量503萬噸，進(jìn)口211萬噸，表觀消費(fèi)714噸。根據(jù)各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展計(jì)劃及其消費(fèi)量的增長(zhǎng)情況，預(yù)測(cè)我國(guó)2018年和2018年我國(guó)氯乙烯的求量將分別達(dá)到1150萬噸和1540萬噸左右，氯乙烯項(xiàng)目市場(chǎng)前景廣闊。氯乙烯的合成工藝平衡氧氯化法此法以乙烯、氧氣和氯化氫反應(yīng)生成二氯乙烷，和直接氯化過程結(jié)合在一起，兩者所生成的二氯乙烷一并進(jìn)行裂解得到氯乙烯。整個(gè)反應(yīng)過程中氯化氫始終保持平衡，既不增加也不減少。反應(yīng)式CH2=CH2+2HC1+O2-CH2C1CH2cl+%0。是目前世界上公認(rèn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)較合理的方法，全世界93%以上的氯乙烯是采用平衡氧氯化法生產(chǎn)?；旌蠚怏w法原料乙烯及乙炔是石腦油裂解得到的混合氣。此法雖然擺脫了電石原料，省去了分離乙炔和乙烯的費(fèi)用，但是其工藝過程復(fù)雜，基建投資大，成本高。二氯乙烷法以乙烷為原料與氯氣反應(yīng)生成二氯乙烷，二氯乙烷熱裂化制備氯乙烯。該法副產(chǎn)品氯化氫，如果不利用，成本太高。直接合成法目前尚處于研究階段，可由乙烯或乙烷合成，還沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。電石乙炔法電石乙炔法是最早的生產(chǎn)方法。主要利用乙炔和氯化氫為原料，用氯化汞作催化劑進(jìn)行加成反應(yīng)，生產(chǎn)氯乙烯。該法設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，投資低，可以小規(guī)模經(jīng)營(yíng)，但是電石耗電大，成本上升，反應(yīng)中使用的催化劑污染嚴(yán)重。但是因?yàn)槲覈?guó)電石資源豐富，被廣泛采用。1.3工藝選定本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)一萬噸，屬于較小規(guī)模，又鑒于國(guó)內(nèi)實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)效益，因而本設(shè)計(jì)選定電石乙炔法生產(chǎn)工藝。反應(yīng)方程式：CH三CH+HClHgCl2.CH2=CHCl+124.8kJ/mol2工藝計(jì)算2.1生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述圖1生產(chǎn)工藝流程圖精制乙炔氣，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=1/1.05?1.1）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℃±2℃,乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，部分水分以40%鹽酸排出，部分則夾帶于氣流中，進(jìn)入串聯(lián)的酸霧過濾器中，由硅油玻璃棉捕集器分離，然后混合氣經(jīng)石墨冷卻器，由流量計(jì)控制進(jìn)入串聯(lián)的第一組轉(zhuǎn)化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯，第一組出口氣中尚有20?30%未轉(zhuǎn)化的乙炔，再進(jìn)入第二級(jí)轉(zhuǎn)化器繼續(xù)轉(zhuǎn)化，使出口處未轉(zhuǎn)化的乙炔控制在3%以下，第二組轉(zhuǎn)化器填裝活性較高的新催化劑，第一組則填裝活性較低的，即由第二組轉(zhuǎn)化器更換下來的舊催化劑即可。合成反應(yīng)放出的熱量通過離心泵送來的95?100c左右的循環(huán)水移去。粗氯乙烯在高溫下帶逸的氯化汞升華物，在填活性炭吸附器中除去，接著粗氯乙烯進(jìn)入水洗泡沫塔回收過量的氯化氫。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。主要工藝參數(shù)本設(shè)計(jì)工藝參數(shù)如表1所示表1本設(shè)計(jì)工藝參數(shù)設(shè)備名稱指標(biāo)名稱單位指標(biāo)壓力atm<1.5混合器乙炔流量：氯化氫流量混合氣溫度℃1:1.0525進(jìn)料溫度℃25石墨冷卻器出料溫度鹽水進(jìn)口溫度℃℃-13-35鹽水出口溫度℃-20多筒過濾器混合氣含水%<0.08進(jìn)料溫度℃-13石墨預(yù)熱器出料溫度循環(huán)水進(jìn)口溫度℃℃75110循環(huán)水出口溫度℃95反應(yīng)溫度＜新觸媒）℃150反應(yīng)溫度＜舊觸媒）℃180卸大蓋溫度℃60轉(zhuǎn)化器循環(huán)水進(jìn)口溫度℃95循環(huán)水出口溫度℃110放酸次/小時(shí)1轉(zhuǎn)化率%95主要原料和產(chǎn)物的物化性質(zhì)⑴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。乙炔是一種易燃易爆的不穩(wěn)定化合物。易分解放出大量的熱而發(fā)生爆炸。壓力對(duì)乙炔有特殊的意義。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。加工業(yè)氣體乙炔的壓力在147kPa（1.47bar＞以上溫度超過773?823K時(shí)，使會(huì)全部分解，發(fā)生爆炸。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。乙炔可以發(fā)生加成反應(yīng)，聚合反應(yīng)。乙炔具有弱酸性，其分子中的氫能被某些金屬取代而成鹽。例如含有水成氨的工業(yè)乙乙炔與氯化亞銅作用，生成具有爆炸性副乙炔銅。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。純度：98.5疥含硫、磷、砷等雜質(zhì)。⑵氯化氫分子式：HCl分子量：36.5性質(zhì)：是一種無色有刺激性的氣體，遇到濕空氣則呈白色煙霧，鼓可做煙霧劑。標(biāo)準(zhǔn)狀況下比重為1.639kg/m2,低溫低壓下可以成為液體，熔點(diǎn)為-114℃,沸點(diǎn)為-85.03℃。易溶于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1升水可溶解525.2升的HCl氣體。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。屬?gòu)?qiáng)酸，可使蛋白質(zhì)凝固造成凝固性壞死，嚴(yán)重時(shí)可引起受損器官穿孔，斑痕形成，狹窄及畸形。純度93冰分0.06%

⑶氯乙烯：分子式：CH2=CHCl分子量：62.50性質(zhì)：沸點(diǎn)：-13.9℃熔點(diǎn)：-160.0℃蒸汽相對(duì)密度：2.15(空氣為1>液體相對(duì)密度：0.9121<20℃>爆炸極限：在空氣中3.6?26.4%(體積〉氯乙烯在常溫常壓下為易燃、無色的氣體，具有類似醚一般氣味，溶于水，溶于乙醚、乙醇、四氯化碳、丙酮和二氯乙烷。主要質(zhì)量要求(均為重量百分?jǐn)?shù)>氯乙烯99.99%乙炔0.8ppm乙烯2ppm乙烯2ppm丁二烯6ppmHCl0.5ppm氯甲烷50Ppm鐵0.5ppm水80Ppm重組分50ppm物料衡算假設(shè)各化工單元操作連續(xù)進(jìn)行，采用倒推法，根據(jù)轉(zhuǎn)化率或損失率計(jì)算出原料投料，然后再按照操作順序?qū)Ω鲉卧僮鬟M(jìn)行物料衡算。計(jì)算依據(jù)：⑴計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力：年產(chǎn)1萬噸的氯乙烯年工作日：以300天計(jì)算日產(chǎn)量：1x104x103/300=3.3333x104kg小時(shí)產(chǎn)量：3.3333x104/24=1388.9kg⑵化學(xué)反應(yīng)式主反應(yīng)：CH三CH+HClHgCl2>CH2=CHCl副反應(yīng)：H2C=CH—Cl+HCl——CHC12CH3CH三CH+H2OClCHCHHgCl+HgClCH三CH+H2OClCHCHHgCl+HgCl2Hg2cl2 3 CH三CH+HgCl2HgCl2aHCClCHHgCl*CHC1CH2+ HgCl2⑶倒推法計(jì)算精餾：<氯乙烯的收率：99.5%)1388.9/99.5%=1395.8kg=1395.8/62.5kmol=22.333kmol轉(zhuǎn)化器：〈乙炔轉(zhuǎn)化率：95%)22.333/95%=23.508kmol，進(jìn)氣中CH三CH需23.508kmol<611.208kg)計(jì)算：⑴混合器的物料衡算本設(shè)計(jì)選取：nCH三CH：nHCl=1:1.08i進(jìn)料氣組成表2進(jìn)料氣組成進(jìn)料氣組分含量/%乙炔氣CH三CH99.9H2O0.1氯化氫HCl99.95HO0.01 O 0.04.??進(jìn)料氣需乙炔氣：23.508/99.9%=23.531kmol進(jìn)料氣需氯化氫：23.531x1.08/99.95%=25.426kmol..?CH三CH：23.508kmol<611.208kg)HCl：23.531x1.08=25.413kmol<927.575kg)O2：25.426x0.04%=0.0102kmol<0.3264kg)H2O：23.531x0.1%+25.426x0.01%=0.0261kmol<0.4698kg)ii出料:依據(jù)：水分以酸霧的形式進(jìn)入下一層，有微量水分以濃鹽酸形式流出，這里計(jì)算時(shí)忽略流出的濃鹽酸的量［3］。CH三CH：23.519kmol<611.491kg)HCl：23.519x1.08=25.400kmol<927.112kg)O2：25.413x0.04%=0.0102kmol<0.3254kg)H2O：23.542x0.1%+25.413x0.01%=0.0261kmol<0.4696kg)iii混合器物料衡算表表3混合器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH三CH611.208kg39.723CH三CH611.49139.723HCl927.57560.226HCl927.11260.226O20.32640.021O20.32540.021H2O0.02610.031H2O0.02610.0311539.398100.01539.3988100.0⑵石墨冷卻器的形式排出，部分則夾帶與氣流中。設(shè)混合器中水分以40%鹽酸排出的量占水總量的30%。i進(jìn)料：CH三CH：23.519kmol,611.491kgHCl：25.400kmol，927.115kgO2：0.0102kmol，0.3293kgH2O：0.0261kmol，0.4696kgii出料:CH三CH：23.519kmol,611.491kgO2：0.0102kmol，0.3254kgH2O：m hci-x100%=40%..m+m.HCl水0.4m= m.HCl0.6水(927.112—0.3286)+04x(0.4696—0.3286)=927.019kg=25.306kmolHCl: 0.6鹽酸：

(0.4696-0.3286)+04x(0.4696-0.3286)=0.2347kg

0.6iii石墨冷卻器物料衡算表表4石墨冷卻器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH三CH611.49139.723CH三CH611.49139.723HCl927.11260.226HCl927.01960.220O20.32540.021O20.32540.021H2O0.46960.031H2O0.32880.021鹽酸0.23470.0151539.3983100.01539.3983100.0⑶多筒過濾器根據(jù)在多筒過濾器中，采用3?5%憎水性有機(jī)硅樹脂的5?10um細(xì)玻璃纖維，可將大部分酸霧分離下來，以鹽酸的形式排出。[3]設(shè)：鹽酸為38%，除水量為80%進(jìn)料：CH三CH：611.491kgHCl：927.019kgH2O：0.3288kgO2：0.3254kg出料：CH三CH：611.491kgO2：0.3254kgH2O：0.3288x<1-80%)=0.0658kgm???mHClhc—x100%???mHCl+mmHClmHCl m0.62水HCl：927.019-竺(0.3288-0.0658)=926.862kg0.62鹽酸：0.3288x80%+竺(0.3288-0.0658)=0.4192kg0.62多筒過濾器物料衡算表表5多筒過濾器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH三CH611.49139.723CH=CH644.49139.729HCl927.01960.220HCl926.86260.219O20.32540.021O20.32540.021H2O0.32880.021H2O0.06580.004鹽酸0.41920.0271573.177100.01573.177100.0⑷石墨預(yù)熱器表6石墨預(yù)熱器物料衡算表出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH=CH611.49139.740HCl926.86260.235O0.32540.021

H2O 0.0658 0.0041538.7444 100.0⑸轉(zhuǎn)化器圖4圖4轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖根據(jù)轉(zhuǎn)化率為95%。進(jìn)料：CH三CH：644.491kgHCl：926.862kgH2O：0.0658kg根據(jù)轉(zhuǎn)化率為95%。進(jìn)料：CH三CH：644.491kgHCl：926.862kgH2O：0.0658kgO2：0.3254kg出料：CH2=CHCl：CH三CH：23.519x95%x62.5:1396.433611.491xG-95%)=30.574,kgkgHCl：926.862—23.519x95%x36.5=111.345kgO2：0.0658kgH2O：0.3254kg轉(zhuǎn)化器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH三CH611.49139.740CH2=CHCl1396.43390.751HCl926.86260.235CH三CH30.5741.987O20.32540.021HCl111.3457.236H2O0.06580.004O20.32540.021H2O0.06580.0041538.744100.01538.744100.0表7轉(zhuǎn)化器物料衡算表⑹除汞器???進(jìn)料同出料出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl1396.43390.751CH=CH30.5741.987HCl111.3457.236O20.32540.021H2O0.06580.0041538.744100.0表8除汞器物料衡算表⑺石墨冷卻器II進(jìn)料同出料出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl1396.43390.751CH=CH30.5741.987HCl111.3457.236O20.32540.021表9石墨冷卻器I物料衡算表⑻水洗泡沫塔： H2O 0.0658 0.004根據(jù)：水洗泡沫塔回收過2 1538.⑻水洗泡沫塔： H2O 0.0658 0.004根據(jù)：水洗泡沫塔回收過2 1538.744 100.0 量的氯化氫，槽低溫水噴淋，一次〈不循環(huán)）接觸可得20%的鹽酸。［1］設(shè)回收鹽酸的回收率為98%進(jìn)料：CH2=CHCl：1396.433kgCH三CH：30.574kgHCl：111.345kgO2：0.3254kgH2O：0.0658+436.7347〈水洗用水）=436.8kg出料：泡沫塔是以高位CH2=CHCl：1396.433kgCH三CH：30.574kg111.345x98%/20%=545.592kgHCl：回收的鹽酸：11L345義98%/20%=545592kgo00.0658+436.747—(596.613—(596.613x20%)]=0.3265kgHO：水2洗泡沫塔物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl1396.43370.683CH2=CHCl1396.43370.683CH三CH30.5741.548CH三CH30.5741.548HCl111.3455.636HCl2.2270.1130.32540.016O20.32540.016O2436.822.111H2O0.32650.016H2O鹽酸545.59227.6181975.479100.01975.479100.0表10水洗泡沫塔物料衡算表⑼堿洗泡沫塔：圖5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：1396.433kgCH三CH：30.574kgHCl：2.227kgO2：0.3254kgH2O：0.3265kg出料：HCl被堿液吸收，從而出料氣中不含HCl氣體CH2=CHCl：1396.433kgCH三CH：30.574kgO2：0.3254kgH2O：0.3265kg堿洗泡沫塔物料衡算表

表11堿洗泡沫塔物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl1396.43397.660CH2=CHCl1396.43397.660CH三CH30.5742.138CH三CH30.5742.138HCl2.2270.156O20.32540.023O20.32540.023H2O0.32650.023H2O0.32650.023HCl＜除去的）2.2270.1561429.887 100.01795.497100.0⑽總物料衡算表表12總物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH三CH611.49130.944CH2=CHCl1396.43370.665HCl927.11246.915CH=CH30.5741.547O20.22540.016H2O0.32650.113H2O437.204322.124O20.32540.016HCl＜?jí)A洗掉的）2.2270.01720%鹽酸545.59227.60938%鹽酸0.41920.02140%鹽酸0.23470.0011975.480100.01975.480100.02.2熱量衡算2.2.1衡算方法QJQ2+Q3=Q4+Q5入方：Q1:物料帶入熱；Q2:加熱劑或冷卻劑帶入熱；Q3:過程熱效應(yīng)；出方：Q4:物料帶出熱；Q5:熱損失。設(shè)Q5是Q2的5%“-”表示吸熱，“＋”表示放熱?！竬Ccw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Cciwi,含量少的物質(zhì)對(duì)混合體系熱容地方影響可不計(jì)。C—CCp=J1 P2in*C同種物質(zhì)的平均比熱容 Cp22.2.2標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表[3]表13標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表項(xiàng)目溫度/℃比熱/kcal/<kg「℃)250.428乙炔750.451100.455250.204HCl750.2081100.2085水蒸氣250.45750.4511100.46250.234O2750.241100.244250.846氯乙烯750.83271100.868鹽酸<40%)[5]-353.2142.2.3計(jì)算：⑴石墨冷卻器：已知表：表14已知量表進(jìn)料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH三CH611.491CH三CH611.491HCl927.112HCl927.019O20.3254O20.3254H2O0.4696H2O0.328840%鹽酸0.23471539.3981539.398進(jìn)料溫度：25℃，出料溫度：-13℃25℃為計(jì)算基準(zhǔn)C乙炔=1.352kJ(kg?℃>-iC水蒸氣=1.8837kJ(kg-℃>-iC氯化氫=0.8581劃陪℃>-1C氧氣=0.653kJ(kg-℃>-iC,=4.175kJ(kg-℃>-i水<i)C水〈冷凝熱)=—2229.4636kJ(kg?℃>-iC/=3214kJ(kg^℃>—140%鹽酸計(jì)算：Qj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：3544kcaCkmol；=148351.84kJ-kmol-1。⑷則HCl溶于水放出的熱量為：148351.84x(927.112-927.019)/36.5=381.559kJ水液化放出的熱：Q=381,559*0.046=17,440kJ.??Q3=2381.559+17.440=398.9997kJ???Q4=Q乙快+Q氯化氫+Q氧氣+Q水蒸氣+Q鹽酸=-90340.286kJQ2:5%Q2=Q5*，Q1+Q2+Q3=Q4+Q5.0＋Q2＋398.9997=-90340.286＋5%Q2.Q2=-95515.0378kJQ5=-4775.752kJ表15石墨冷卻器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH=CH0CH=CH-131415.952HCl0HCl-30229.091O2HO0O2HO-8.0760-23.534

冷凝熱41.8568鹽酸-2866.363鹽水吸熱-95515.038損失-4775.752-95116.038-95116.038⑵石墨預(yù)熱器已知表表16已知量表出料/出料質(zhì)量/kgCH三CH611.491HCl926.862O20.3254H2O0.06581538.7444進(jìn)料溫度：-13℃，出料溫度：75℃以-13℃計(jì)算為基準(zhǔn)C乙炔=1.80kJ(kg-℃>-1C,=1.884kJ(kg-℃>-1水(g>C氯化氫=0.858kJ(kg-℃>-1C=0.236kJ(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水西:166881」61kJQ2:5%Q2=Q57Q1+Q2+Q3=Q4+Q5.??0+Q2+0=166881.161+5%Q2沁=175664.380kJQ5=8783.220kJ表17石墨預(yù)熱器熱量衡算表項(xiàng)目kJ項(xiàng)目kJCH三CH0CH三CH96860.145HCl0HCl69981.820O20O228.290HO20HO222.255蒸汽加熱175664.380損失8783.220175664.380175664.380⑶轉(zhuǎn)化器：表18已知量表進(jìn)料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH三CH611.491CH2=CHCl1396.433HCl926.862CH三CH30.574O20.3254HCl111.345H2O0.0658O20.3254H2O0.06581538.7441538.744根據(jù)：此處熱損失率為：1.5%進(jìn)口溫度：75℃，出口：110℃，以75℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C =1.894kJ(kg?℃>-1乙炔C水(g>=1.907kJ(kgJ℃>-1C氯化氫=0.872kJ(kg?℃>-1C氧氣=0.242kJ(kg?℃>-1C氯乙烯=0.8502kJ(kg.℃>-i計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度75℃,則Q1=0Q3=124.8x131.376x103=2788388.571kJq4=Q氯乙烯+q乙炔+q氯化氫+q水jqm=43920.680kJQ2:1.5%Q2=Q5*，Q1+Q2+Q3=Q4+Q5.??0+Q2+2788388.571=43920.684+1.5%Q2.??Q2=-2786261.82kJQ5=-41793.9273kJ表19轉(zhuǎn)化器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH三CH0CH2=CHCl41553.667HCl0CH=CH2026.782O20HCl2037.585H2O0O2.756反應(yīng)熱2786261.7352H2O0.4388循環(huán)水-2786261.735損失-41793.9272126.7532126.753⑷石墨冷卻器已知表表20已知量表出料/出料質(zhì)量/kgCH2=CHCl1396.433CH=CH30.574HCl111.345O20.3254H2O436.81538.744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=0.857kJ(kg-℃>-iC乙炔=1.846kJ(kg?℃>-iC水(g>=1.9046kJ(kg「C>-iC氯：=0.8623kJ(kg.℃>-1C氧氣=1.000kJ(kg-℃>-i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=-114720.048kJQ2:5%Q2=Q5?.?Q1+Q2+Q3=Q4+Q5.0+Q2+0=-114720.048+5%Q2.Q2=-120757.956kJQ5=-6037.898kJ表21石墨冷卻器熱量衡算表項(xiàng)目入方/kJ項(xiàng)目出方/kJCH=CH0CH2=CHCl-101723.187HCl0CH=CH-4797.443O2H2O0HCl-816.1110O2H2O損2失-27.66循環(huán)水-120757.946-27.66-6037.897-120757.946 -120757.946-120757.946 -120757.946⑸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=3214kJ(kg-℃>-i。⑸.?.Q=3214xmx[-20-<-35)]=95515.038kJ.?.m=1981.23kgii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=4.214kJ(kg?℃>-1110℃時(shí)，C水蒸氣=4.238kJ(kg-℃>-1C平均=<4.214+4.238)+2=4.226kJ(kg.℃>-1Q=175664.380kJ，需水量m=175664.380+4.226+<110-95)=2771.669kg①在轉(zhuǎn)化器中，進(jìn)口溫度：95℃，出口溫度：110℃。Q=2786261.735kJ，需水量m=2786261.735+4.226+<110-95)=43954.280kg②在石墨冷卻器n中，進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃95℃時(shí)，C水氣=4.214kJ(kg?℃>-115℃時(shí)，C水氣=4.187kJ(kg?℃>-1C平均=<4.214+4.187)+2=4.2kJ(kg?℃>-1Q=120757.946kJ，需水量m=120757.946+4.2+<95-15)=359.399kg表22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95515.0381981.23循石墨預(yù)熱器175664.3843954.28環(huán)水轉(zhuǎn)化器2786261.735359.399石墨冷卻器n120757.6547084.8483082684.14347084.848???石墨預(yù)熱器中的水可以由轉(zhuǎn)化器的出水來提供;石墨冷卻器出口處的水又可以提供給轉(zhuǎn)化器。，實(shí)際用水43954.28kg。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=561628.422kJ/h鹽水流量：11649.625kg/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「At-At 125-(-131-L20-(-351…At'=—2 = f—— =24.7miAt ? 25--13ln—2 ln一At -20-J35)1t-tP二———1T-t-tP二———1T-11 2T-T-4 2t-t

21t-tP=———冷流體溫升兩流體的最初溫差

熱流體的溫降兩流體的溫升—20-（-35）而:查文獻(xiàn)⑸T-11 2T-TR= 2t—t2 125-C35)

25-(-13)

-20-(-35)=0.25=2.5339=0.89At9=0.89AtAt=①-At'=0.89x24.7=21.983m At m查文獻(xiàn)⑸，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.℃）cQ561628.422S= = =255.48m2KAt 100x21.983m查文獻(xiàn)⑷，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考查文獻(xiàn)⑶，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為625根，型號(hào)：CHA1100-260<F），A型032mm。3.2石墨預(yù)熱器的選型：已知條件：總熱負(fù)荷:鹽水流量:進(jìn)口溫度:出口溫度:混合氣進(jìn)口溫度:出口溫度:Q=1032906.553kJ/h11649.625kg/h110℃95℃75℃-13℃3.2.2計(jì)算兩流體的平均溫度差A(yù)t'mAt3.2.2計(jì)算兩流體的平均溫度差A(yù)t'mAt-At 175-(-131-G10-95)，一—2 1= =41,26而:iAtIn—除At1t-tP=q——1-T-112T-TR二 2t-t21,88In—1575-(-15) r—\=0.715100-(-13)110-95=0.17075-J13)查文獻(xiàn)，圖4-17,①=①=0.94AtAt=中-At'=0.94x41.26=38.784℃m At m ℃查文獻(xiàn)⑸，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.℃)Q 1032906.553S= = =266.3228m查文獻(xiàn)⑸，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.℃)Q 1032906.553S= = =266.3228m2KAt 100x38.784m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)：CHA1200-305<F)，A型032mm。3.3石墨冷卻器H的選型已知條件：總熱負(fù)荷：鹽水流量：進(jìn)口溫度：出口溫度：混合氣進(jìn)口溫度：出口溫度：Q=710056.72kJ/h11649.625kg/h15℃95℃25℃110℃計(jì)算兩流體的平均溫度差A(yù)t'mAt-At 80—85—J-=——--=82.475P=而：AtIn—2-At1t-t-2 ln8085T「2W二S842T-T110-25R=-1 2-= =1.0625t-t95-1521查文獻(xiàn)［5］，①At=0.94〈四殼程)At =①m查文獻(xiàn)［5］-AtAt =①m查文獻(xiàn)［5］At m ℃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?℃)S二旦=710056.72二91.588m2KAt 100x77.527m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