李海龙设备设计的依据.doc

第3章 设备选型 发的资料PVC 装置转化岗位操作法影响国内PVC行业的因素及未来PVC制品发展分析在聚氯乙烯研究报告乙炔的历史及PVC的用途在聚氯乙烯的生产工艺和基础知识生产方法：以电石为原料，电石乙炔法生产乙炔:氯碱生产中产生的氯气和氢气直接合成法合成氯化氢：由乙炔和氯化氢合成粗氯乙烯，精馏后得到精氯乙烯，经悬浮聚合得到PVC进度的规划：在发的资料毕业设计任务书pdf聚氯乙烯:a合成工序b净制工序c压缩工序d精馏工序f e浆料处理聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法，以悬浮聚合法主，约占PVc总量的80%左右单体的来源：乙烯法、石油法、电石法。我国的方法还是电石法3.1 选型原则1.满足工艺要求设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求，力求做到技术上先进，经济上合理，亦即选用的设备能与生产规模相适应，并应获得最大的单位产量；能适应产品品种变化的要求，并确保产品的质量；能降低劳动强度，提高劳动生产率；能降低原材料及相应的公用工程（水，电，气）的单耗；能改善环境保护，设备制造较易，材料易得，操作及维修保养方便。设备选择时，要能完全满足上述方面的条件是相当困难的，但一定要参照上述几个方面对拟采用个设备进行详尽地比较，并拿出最佳的方案来。2.设备成熟可靠作为工业生产，不允许把不成熟或未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能要可靠，设备材质也要可靠。对从国外引进的设备，同样必须强调设备及其所采用材质的可靠性，特别对生产中的关键设备，一定要在充分调查研究和对比的基础上，作出科学的选定。3.尽量采用国产设备在设备选型时应尽量采用国产设备，这样不仅可以节约外汇，而且可以促进我国机械制造工业的发展。当然根据条件和可能，引进少量进口装置或关键设备也是不要的，但同样必须坚持设备先进可靠，经济合理，并应考虑在引进的基础上如何消化吸收以及仿制工作6。3.2 关键设备选择3.2.1 釜的计算对于连续反应釜6 (3-1)式中： Vh每小时处理的物料量反应所需的时间n设备备用系数装料系数 （1）聚合釜的主要参数 氯乙烯悬浮聚合采用的是釜式聚合反应器。聚合釜的材质有复合钢板、全不锈钢和搪瓷三种。聚合釜的趋势是大型化，国内普遍采用的是33m3复合钢板釜。国外采用的聚合釜容积更大，如日本采用127m3聚合釜。（2）聚合釜的传热 聚合的传热能力在相当程度上意味着釜的生产能力。聚合釜的传热能力可以用下式表示： Q=KAtm式中 Q传热能力或传热速度/（kJh）; A传热面积/； K传热系数/W/（K） tm传热温差/提高传热能力的途径有三个：一是增大传热面积；二是提高传热系数；三是增大传热温度差。传热面积 影响聚合釜传热面积的因素有聚合釜的高径和容积。 高径比 高径比（aspect ratio）等于L/D。高径比越大（瘦长型），则釜的传热面积越大；L/D=1时，釜的传热面积最小。 高径比的大小不仅影响釜的传热面积，还影响搅拌器的安装。按日本日立公司的观点是，当釜的容积小于30时，传热面积是主要矛盾，因此L/D应大些；当釜的容积大于30时，搅拌器是主要矛盾，因此L/D应小些。按神钢法德拉的观点是，无论多大的釜，搅拌器是主要矛盾，因此，L/D要小些。我国的观点与日立公司的观点基本相同，一般L/D在1.54左右。比传热面积 聚合釜的传热面积大小，随釜容积的增加而减小。一般用单位体积的传热面积，即比传热面积A/V（m2/m3）表示。如当L/D=1.2时，存在A=4.77V0.65关系,若将容积为14m3的釜放大到50 m3,后者的比传热面积将下降为前者的37%。为此，当聚合釜的容积增大以后，但热面积不够时可采用釜内加冷管或D型挡板或釜顶冷凝器等来增加传热面积。如国内80m3聚合釜即有4组内冷管又有釜顶冷凝器，德国200m3聚合釜无内冷管而是加入少量挡板和釜顶冷凝器。注意加内冷管后对搅拌和黏釜都有一定影响，因此，能不加还是不加，或尽量少加。传热系数 传热性能好的聚合釜传热系数姨般可达465582W/（K），甚至在689 W/（K）以上，搪瓷釜可以达349W/（K）以上。当传热系数在233 W/（K）以下时，则认为传热不能好应该强化。影响传热系数的因素如下式所示。 1/K=1/a1+a1a2 (修改)式中： K分别为釜内和外给热系数，W/（K）； a1为釜壁黏釜物层、不锈钢层、碳钢层、搪瓷层、水垢层各层的厚度，m； a2为釜壁黏釜物层、不锈钢层、碳钢层、搪瓷层、水垢层各层的热导率，W/（K）；釜内壁给热系数a1 体系黏度愈小，搅拌强度愈大，则内壁液膜愈薄，热阻愈小，a1值愈大。釜外壁给热系数a2 釜外夹套内通有冷却水，以散除聚合热。釜外壁给热系数一般波动在5825820W/（K）之间，主要由水流动状况而定。传热性能良好的聚合釜一般要求a2在23263489W/（K）以上。1 对于聚合釜去离子水： 4.35103千克/小时 密度：1.0103千克/立方米氯乙烯： 2.72103千克/小时 密度：0.972103千克/立方米引发剂： 0.87千克/小时 密度：1.328103千克/立方米悬浮剂 2.10千克/小时 密度：1.110103千克/立方米缓冲剂 4.5 千克/小时 密度：1.328103千克/立方米消泡剂 0.1千克/小时 密度： 1.120103千克/立方米Vh=V1+V2+V3=（4.35103/1.0103+ 2.72103/0.972103+ 0.87/1.328103+ 4.5/1.328103+3/2120）/0.8=5.2m3=7.2 m32.碱中和釜聚氯乙烯流量：2.57103千克/小时 密度：0.93103千克/立方米水流量： 103.5千克/小时 密度：0.7972103千克/立方米碱水流量： 47.6千克/小时 密度：0.6876103千克/立方米杂质流量： 3千克/小时 . 密度：2.12103千克/立方米Vh=V1+V2+V3+V4=2.57103/930+103.5/792.2+47.6/687.6+3/2120=3.3m3=8.3 m33.2.2塔（釜）的高度与直径的计算1.对于聚合釜设釜内径为DO，筒高为H，高径比r=1= DO28封头容积DO=查压力容器与化工设备实用手册P256表2-2-6椭圆形封头尺寸与质量取DO=1100mm，则封头直边高度h0=25mm，曲边高度h1=275mm，容积VO=0.198m32对于碱中和釜设釜内径为DO，筒高为H，高径比r=1= DO2封头容积DO=查压力容器与化工设备实用手册P256表2-2-6椭圆形封头尺寸与质量取DO=1300mm，则封头直边高度h0=25mm，曲边高度h1=325mm，容积VO=0.321m33.2.3釜壁厚计算根据化工设备设计基础选用钢号 0Cr18Ni9 钢板标准 GB 4237参考钢板许用应力计算厚度8 (3-2)实际壁厚式中： C壁厚附加量C1钢板负偏差C2腐蚀裕量1.对于聚合釜壳体加工成形后（不包括腐蚀裕量）的最批小壁厚按下列条件确定：（1） 碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm（2） 高合金钢制容器不小于2mm9所以查化工设备设计基础钢板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取实际壁厚2.对于碱中和釜壳体加工成形后（不包括腐蚀裕量）的最小壁厚按下列条件确定：（1） 素钢和低合金钢制容器不小于3mm（2） 高合金钢制容器不小于2mm所以查化工设备设计基础钢板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取实际壁厚3.对于旋风干燥釜壳体加工成形后（不包括腐蚀裕量）的最小壁厚按下列条件确定：（1） 素钢和低合金钢制容器不小于3mm（2） 高合金钢制容器不小于2mm所以查化工设备设计基础钢板副偏差表3-13C1=0.13mmC2=2mm壁厚附加量取实际壁厚3.2.4传热元件计算1.换热面积的计算（1）聚合釜冷却剂移走的热量Q2=4974148.46.9=34321623.96KJ（2）碱中和釜碱中和移走的热量Q2=2999836.9=2069882.7KJ（3）旋风干燥釜旋风干燥移走的热量Q2=189637.36.9=1308497.37KJ2 夹套高度10 (3-3)查化工设备机械基础壳体直径在800mm1800mm时，夹套直径取Di+100mm3.2.5搅拌器的选择1.搅拌器的选择聚氯乙烯产品及其原料均为低黏度流体，所以采用推进式搅拌器。2.叶轮叶片螺距的确定3.搅拌功率的计算搅拌器的搅拌功率为 11 (3-4)液体的密度 Kg/m3n搅拌器的转速 r/sDj搅拌器的直径m液体的黏度PaSK功率准数校正总系数Po搅拌功率准数4.搅拌轴直径的计算12 (3-5)A许用剪应力变化的系数Ps轴上传递的功率kwn轴转速r/sd轴最小直径（1）聚合釜搅拌器的选择a) 缩合釜搅拌器的选择b) 叶轮叶片螺距的确定c) 搅拌功率的计算搅拌器的搅拌功率为 (3-6)868 Kg/m3n6.5 r/sDj0.3667m2.5PaSK功率准数校正总系数Po搅拌功率准数K1=0.8;K2=2;由搅拌器的搅拌功率为P5=KP0n3Dj5 =1.6206.538680.36675=7781.3Wd) 搅拌轴直径的计算（2）碱中和釜搅拌器的选择a) 碱中和釜搅拌器的选择b) 叶轮叶片螺距的确定c) 搅拌功率的计算搅拌器的搅拌功率为 (3-7)868 Kg/m3n6.5 r/sDj0.3667m2.5PaSK功率准数校正总系数Po搅拌功率准数K1=0.8;K2=2;由搅拌器的搅拌功率为P5=KP0n3Dj5 =1.6206.538680.36675=7781.3Wd) 搅拌轴直径的计算（3）深冷釜搅拌器的选择a) 缩合釜搅拌器的选择b) 叶轮叶片螺距的确定 c) 搅拌功率的计算搅拌器的搅拌功率为 (3-8)868 Kg/m3n6.5 r/sDj0.3667m2.5PaSK功率准数校正总系数Po搅拌功率准数K1=0.8;K2=2;由搅拌器的搅拌功率为 P5=KP0n3Dj5 =1.6206.538680.36675=7781.3Wd) 搅拌轴直径的计算3.3 其他设备的选择其它的设备主要是泵的选择。工业生产中有进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵等，石油化工泵的选择应该满足流量，扬程、压力、温度、气蚀余量等工艺参数的要求，满足介质特性的要求和现场安装的要求。在选泵时（1）要综合考虑泵的流量。一方面，应按设计要求达到的能力确定泵的流量，并使之与其他设备能力协调平衡；另一方面，也要根据生产需要确定泵的流量。在确定泵的流量时应综合考虑装置的富裕能力及装置内各设备能力的协调平衡。（2）根据生产要求确定泵的扬程。选泵时，由于工艺过程设计中管道系统压力降计算比较复杂，因此泵的扬程要留有适当的余量，一般为正常需要扬程的1.051.1倍。（3）根据流体输送设备的特性曲线确定蚌型选泵时，确定哪一种设备，应在生产上所需要的流量和扬程后进行。一、设计依据二、设计规模三、设计基础数据四、产品性质及用途1、产品性质（VC物理化学性质）2、产品用途（PVC 用途）五、原料规格、来源1、规格：乙炔气含CH 98.5氯化氢气含HCI 93、原料来源乙炔来源氯化氢来源乙炔法合成氯乙烯的反应机理及物化数据三、生产工艺条件的选择及主要设备形式的选择、生产工艺条件的选择（分析）催化剂原料气纯度分子配比空间速度反应温度、主要设备形式的选择转化器 、水洗塔、石墨换热器、机前冷却器四、工艺流程简述，第三章 物料衡算一、划定衡算单元、混合器、混合脱水、转化器、水洗塔、碱洗塔、气柜、机前冷却器、压缩（一段压缩、二段压缩、机后冷却器）二、物料衡算1、已知数据2、物料衡算示意图3、计算过程及结果列表4、画出工艺物料流程图（见化工设计P25）第四章 热量衡算 预热器、转化器、水洗塔前冷却器、机前冷却器(衡算其中之一)。一、画出热量衡算示意图二、收集数据：分析过程中存在什么热量形式，有无相变和温度变化；工艺条件；物料量及组成；热容等。三、计算各种热量，有化学反应的过程要写出主、副反应，设计过程进行计算。四、计算冷却水用量第五章 主要设备计算主要设备（预热器、转化器、水洗塔、机前冷却器）的工艺计算和结构设计7、混合脱水条件:（1）原料气组成（进混合器）：C2H2原料气：（w%） 组分C2H2H2OO2惰气（以N2计）组成%970.030.42.57HCI原料气（W%）组分HCIH2OO2惰气（以N2计）组成940.030.35.67 脱水后要求:混合气中含水0.03% (y%),脱除盐酸浓度:40%(w%),C2H2/HCL=1:1.051.1 （2）混合脱水系统物料温度 t入=40，t出=-14；冷冻盐水温度：t入=-35，t出=-32（3）预热器物料温度 t入=97，t出=85；热水温度：t入=-35，t出=-329、转化器工艺条件： （1）气体进出口温度：t入=80，t出=120（2）反应温度（取平均反应温度）：t反=150（3）冷却水温度：t入=95，t出=103（4）水的汽化率：0.5%（5）空速：40Nm3C2H2/m3cath（6） C2H2转化率：总转化率x=99%，出第一转化器的转化率为50%（7）选择性：主反应为98%，付反应为2%（8）O2全部转化为CO2（9）第一转化器的进口压力：0.2at(表压)（10）散热损失取移出热量的10%10、冷却器温度：气体：t入=120，t出=2011、水洗塔工艺条件：（1）气体温度：t入=20，t出=40（2）洗涤水温度：t入=20，t出=40（3）操作压力：0.15 at(表压)（4）出口盐酸浓度：20%（w%）（5）HCI吸收率：95%（w%）（6）VC在水中的溶解度：0.077/100水（30时）（7）VC机械夹带：0.01/100水（8）EDC在水中的溶解及夹带：0.5/100水12、碱洗塔工艺条件：（1）气体温度：t入=30，t出=40（2）碱液温度：t入=30，t出=40（3）操作压力：0.1 at(表压)（4）碱液浓度：入口15%，出口5%（w%）（5）各组分在碱液中的溶解度及夹带损失近似取与水洗塔同13、气柜：t=25，P=0.04 at(表压)14、压缩工段工艺条件：（1）机前冷却器：t入=25，t出=10（2）一段压缩：P入=0.03 at(表压)， P出=1.5 at(表压)，t入=10，中间冷至t出=30二段压缩：P入=1.5 at(表压)， P出=5 at(表压)，t入=30，机后冷至t出=40各设计题目的设计内容一、 10000T/年、30000T/年、50000T/年PVC混合脱水系统的工艺设计主要设备：预热器，预热器的热量衡算，求所需传热面积，选择换热器的形式，确定其结构尺寸 机械设计（壁厚、管板、隔板、接管）二、10000T/年、30000T/年、50000T/年PVC合成系统的工艺设计 主要设备：转化器系统的物料衡算，热量衡算，转化器的经验法设计。求 需催化剂用量、列管根数、反应器选型、需反应器个数； 核算床层压降 （要求P15%P操） 核算传热面积 机械设计（壁厚、管板、隔板、接管） 按拟均相一维理想置换模型计算转化器沿床层深度的浓度及温度分布(选作)。附：给定空速：Sv=40Nm3C2H2/ m3h定型设备规格：24005400 ,V=4.7m3 , 管子个数为803根, 规格为573.5, l=3m,故管子内径0.050m,cat: 36三、30000T/年、50000T/年PVC水洗、碱洗系统的工艺设计 主要设备：冷却器、泡沫水洗塔冷却器：冷却器的热量衡算求所需传热面积水洗塔 参考实习厂家经验确定塔板数； 塔径计算 筛板设计：求筛板厚度、孔径及孔距、确定筛孔数 计算筛板开孔数 求气体的进口温度，进而确定塔前换热器的换热面积。 估算水洗塔各接管直径四、10000T/年、30000T/年、50000T/年PVC压缩系统的工艺设计主要设备：机前冷却器冷却器的热量衡算求所需传热面积选择换热器的形式，确定其结构尺寸机械设计（壁厚、管板、隔板、接管）物料衡算物料衡算示意图进C2H2、HCl混合脱水 转化器 水洗塔 据x、S求进出口物料量及组成求脱HCl量,，喷淋水量，扣VC、EDC损失求脱水量，HCl 在水中溶解量验证C2H2：HCl =1:1.051.1 碱洗塔 气柜 机第一章 概述一、设计依据二、设计规模三、设计基础数据四、产品性质及用途1、产品性质（VC物理化学性质）2、产品用途（PVC 用途）五、原料规格、来源1、规格：乙炔气含CH 98.5氯化氢气含HCI 93、原料来源乙炔来源氯化氢来源第二章 氯乙烯的生产方法及工艺流程、电石乙炔法合成氯乙烯的反应机理及物化数据、生产工艺条件的选择（分析）催化剂原料气纯度分子配比空间速度反应温度、主要设备形式的选择转化器 、水洗塔、石墨换热器、机前冷却器四、工艺流程简述，第三章 物料衡算一、划定衡算单元、混合器、混合脱水、转化器、水洗塔、碱洗塔、气柜、机前冷却器、压缩（一段压缩、二段压缩、机后冷却器）二、物料衡算1、已知数据2、物料衡算示意图3、计算过程及结果列表4、画出工艺物料流程图第四章 热量衡算 预热器、转化器、水洗塔前冷却器、机前冷却器(衡算其中之一)。一、画出热量衡算示意图二、收集数据：分析过程中存在什么热量形式，有无相变和温度变化；工艺条件；物料量及组成；热容等。三、计算各种热量，有化学反应的过程要写出主、副反应，设计过程进行计算。四、计算冷却水用量第五章 主要设备计算主要设备（预热器、转化器、水洗塔、机前冷却器）的工艺计算和结构设计（1）原料气组成（进混合器）：C2H2原料气：（w%） 组分C2H2H2OO2惰气（以N2计）组成%970.030.42.57HCI原料气（W%）组分HCIH2OO2惰气（以N2计）组成940.030.35.67 脱水后要求:混合气中含水0.03% (y%),脱除盐酸浓度:40%(w%),C2H2/HCL=1:1.051.1 （2）混合脱水系统物料温度 t入=40，t出=-14；冷冻盐水温度：t入=-35，t出=-32（3）预热器物料温度 t入=97，t出=85；热水温度：t入=-35，t出=-329、转化器工艺条件： （1）气体进出口温度：t入=80，t出=120（2）反应温度（取平均反应温度）：t反=150（3）冷却水温度：t入=95，t出=103（4）水的汽化率：0.5%（5）空速：40Nm3C2H2/m3cath（6） C2H2转化率：总转化率x=99%，出第一转化器的转化率为50%（7）选择性：主反应为98%，付反应为2%（8）O2全部转化为CO2（9）第一转化器的进口压力：0.2at(表压)（10）散热损失取移出热量的10%10、冷却器温度：气体：t入=120，t出=2011、水洗塔工艺条件：（1）气体温度：t入=20，t出=40（2）洗涤水温度：t入=20，t出=40（3）操作压力：0.15 at(表压)（4）出口盐酸浓度：20%（w%）（5）HCI吸收率：95%（w%）（6）VC在水中的溶解度：0.077/100水（30时）（7）VC机械夹带：0.01/100水（8）EDC在水中的溶解及夹带：0.5/100水12、碱洗塔工艺条件：（1）气体温度：t入=30，t出=40（2）碱液温度：t入=30，t出=40（3）操作压力：0.1 at(表压)（4）碱液浓度：入口15%，出口5%（w%）（5）各组分在碱液中的溶解度及夹带损失近似取与水洗塔同13、气柜：t=25，P=0.04 at(表压)14、压缩工段工艺条件：（1）机前冷却器：t入=25，t出=10（2）一段压缩：P入=0.03 at(表压)， P出=1.5 at(表压)，t入=10，中间冷至t出=30二段压缩：P入=1.5 at(表压)， P出=5 at(表压)，t入=30，机后冷至t出=40主要设备：预热器，预热器的热量衡算，求所需传热面积，选择换热器的形式，确定其结构尺寸 机械设计（壁厚、管板、隔板、接管）PVC合成系统的工艺设计 主要设备：转化器系统的物料衡算，热量衡算，转化器的经验法设计。求 需催化剂用量、列管根数、反应器选型、需反应器个数； 核算床层压降 （要求P15%P操） 核算传热面积 机械设计（壁厚、管板、隔板、接管） 按拟均相一维理想置换模型计算转化器沿床层深度的浓度及温度分布(选作)。附：给定空速：Sv=40Nm3C2H2/ m3h定型设备规格：24005400 ,V=4.7m3 , 管子个数为803根, 规格为573.5, l=3m,故管子内径0.050m,cat: 36三、30000T/年、50000T/年PVC水洗、碱洗系统的工艺设计 主要设备：冷却器、泡沫水洗塔冷却器：冷却器的热量衡算求所需传热面积水洗塔 参考实习厂家经验确定塔板数； 塔径计算 筛板设计：求筛板厚度、孔径及孔距、确定筛孔数 计算筛板开孔数 求气体的进口温度，进而确定塔前换热器的换热面积。 估算水洗塔各接管直径四、10000T/年、30000T/年、50000T/年PVC压缩系统的工艺设计主要设备：机前冷却器冷却器的热量衡算求所需传热面积选择换热器的形式，确定其结构尺寸机械设计（壁厚、管板、隔板、接管）物料衡算物料衡算示意图进C2H2、HCl混合脱水 转化器 水洗塔 据x、S求进出口物料量及组成求脱HCl量,，喷淋水量，扣VC、EDC损失求脱水量，HCl 在水中溶解量验证C2H2：HCl =1:1.051.1前冷却器 压缩设碱洗出口气与聚合回收VC一起进气柜，由40冷至25，求冷凝水量及VC、EDC溶解损失. 求有无水冷凝. 求冷凝水量 及VC、EDC溶解损失. 求脱HCl量,. 碱液用量, 扣VC、EDC损失.， 一、混合器的物料衡算混合气 混合器纯量：氯化氢混合器乙炔 （电石量-电石损失）电石发气量年产量7200h/年标准状况下气体体积进混合器纯HCl气的量：HCL气体的消耗定额年产量7200h/年摩尔质量求进混合器的各组分的量及组成，两股物料混合组成列表。混合气出料组成物质摩尔流量kmol/h摩尔分数y%质量流量kg/h质量分数w%C2H2HCLO2H2ON2二.混合脱水系统的物料衡算脱水后要求：混合气中含水0.03%（mol）；脱除浓盐酸浓度：40% ；C2H2 ：HCL=1：1.05-1.10120气体20气体混合脱水系统物料衡算示意图 盐酸设脱水量为x kmol/h, 溶解损失的HCL为ykmol/h,=0.03%求得混合气组成列表验证C2H2/HCL是否在1:1.051.1之间。三、转化器物料衡算转化器103OC冷却水80OC气体110OC气体95OC冷却水物料衡算示意图： 在第一转化器中发生的反应有： 主反应：CHCH+ HCLCH2CHCl(VC) （选择率） 副反应：CHCH+ 2HCLCH2-CHCl2(EDC) （选择率）C + O2 =CO2 出口产物量=进量第一转化器转化率选择率出第一转化器的物料组成列表第二转化器发生的反应为：主反应：CHCH+ HCLCH2CHCl(VC) （选择率）副反应：CHCH+ 2HCLCH2-CHCl2(EDC) （选择率）C + O2 =CO2 （全部反应）出第二转化器的物料组成列表四、水洗塔的物料衡算水洗塔20OC气体水40OC气体废酸物料衡算示意图：出口盐酸的浓度为20%， 设塔底酸中含水为WH2O水在塔出口处达到饱和,水分压等于气体出口温度下的饱和蒸汽压。查40时，水的饱和蒸汽压求得：n增水水洗塔顶出料组成列表，塔底物料组成列表。五.碱洗塔的物料衡算40OC气体碱液30OC气体废液 碱 洗 塔碱洗塔物料衡算示意图：碱洗塔中发生的反应为：CO2 +2NaOH = Na2CO3 + H2OHCl+ NaOH = NaCl + H2O设出口气中增加水量为x(kmol/h),需15%碱液的量为G(kg/h), 需NaOH量=进NaOH量-5%（G-挥发水-耗NaOH量+反应生成水+生成Na2CO3、NaCl量+溶解夹带VC、EDC量碱洗塔塔顶出料组成列表，碱洗塔塔底出料组成列表。六.气柜的物料衡算气柜：T=25 OC P=0.04at(表压)物料衡算示意图： 气 柜柜气体气体来自聚合回收气体来自碱洗塔冷凝液去聚合VC量=（年产量+年产量聚合损失）/0.857200回收VC量=去聚合VC量未聚合率回收率水衡算:溶于凝水中的VC和 EDC量 近似按30求.气柜出口处的物料组成列表七.机前冷却器的物料衡算物料衡算示意图：机前冷却器25OC气体冷凝液10气体出口处水蒸气饱和，设含水量为求出冷凝水量,再求各组分溶解量,出口气量.机前冷凝器出口处的物料组成列表由于与实际含水量比较,看有无水冷凝. 二段压缩物料衡算示意图：二段压缩机压缩机30OC气体40OC气体T=40时，水的饱和蒸汽压 与实际含水量比较,看有无水冷凝.求出各物料组成（扣除滴漏损失）9kgVC/TPVC,同时扣除各组分溶解损失。压缩机出口处物料组成列表附工艺物料流程图第四章 热量衡算石墨预热器热量衡算：石墨预热器85热水80气体97热水-14气体一、热量衡算示意图二物料组成物质摩尔流量kmol/h摩尔分数y%质量流量kg/h质量分数w%C2H2HCLO2H2ON2三热量衡算查表得各物质热容计算公式及数据 单位： 组分aC2H2N2O2HClH2O(气态)气体吸收热量:热水的用量为 转化器的热量衡算查表得各物质热容计算公式及数据： 单位：组分aC2H2惰气O2CO2HClVCEDCH2O(气态)选298.15K为基准：设计过程:产物出料，383.15K反应物进料，353.15K H H 1 H2产物，298.15K 反应物，298.15K HR,298.15K此过程中各物质吸收的热量为：1. 由于温度变化引起的热量变化：2. 反应热：查标准生成热求标准反应热. 设需冷却水的量为 m kg/h 则汽化的水的量为0.5%m，散热损失取移出热量的10% 求需移走热量和需冷却水用量.第二转化器计算同第一转化器水洗塔前冷却器热量衡算 查表得各物质热容计算公式及数据为：Cp=a+bTcTdT 单位：cal/mol.K 组分ab10c106d109C2H2VCEDCN2CO2HClH2O热量衡算示意图:石墨冷却器 120原料气 -2冷冻盐水 -5冷冻盐水 20原料气查表得各物质热容计算公式及数据 单位： 组分a移走热量:盐水的用量为 机前冷却器的热量衡算机前冷却器 热量衡算示意图: 25原料 -3冷冻盐水 -5冷冻盐水 10原料、冷凝水进出口物料组成如下：机前冷却器进口处物料组成为组分流量(kg/h)质量分数（w%）摩尔流量（kmol/h）摩尔分数y%C2H2H2O惰气VCEDC总计机前冷却器出口物料组成为组分流量(kg/h)质量分数（w%）摩尔流量（kmol/h）摩尔分数y%C2H2H2O惰气VCEDC总计已求出冷凝水量n水查表得各物质热容计算公式及数据为： 单位：cal/mol.K 组分aC2H2VCEDCN2H2O选热量衡算基准(0或10)选0气态物料为基准,设计过程如下:出料气体，283.15K进料气体，298.15K H H 1 H3出料气体，273.15K 冷凝水进料气体，273.15K H2液态出料中VC、EDC忽略不计。查0时水的汽化潜热由能量守恒得： 求出Q计算冷却水用量冷冻盐水用25%的CaCI2溶液查冷冻盐水的物性数据 热量衡算表组分气态进料气态出料液态出料冷冻盐水质量流量（kg/h）热量（KJ/h）第一章 概 述一、设计依据二、设计规模三、设计基础数据四 产品性质及用途（一）产品性质（二）产品用途五、原料规格来源（一）原料规格（二）原料来源第二章 氯乙烯的生产方法及工艺流程一、各种生产方法评述及生产方法的选择二、电石乙炔法合成VC的反应机理及物化数据（一）反应机理（二）物化数据三、生产工艺条件的选择及主要设备形式的选择（一）生产工艺条件的选择（二）主要设备形式的选择四、工艺流程说明五、生产控制表1.2.1乙炔路线 原料为来自电石水解产生的乙炔和氯化氢气体，在催化剂氧化汞的作用下反应生成氯乙烯。 具体工艺为：从乙炔发生器来的乙炔气经水洗一塔温度降至35以下，在保证乙炔气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpaG左右，加压后的乙炔气先进入水洗二塔深度降温至10以下，再进入硫酸清净塔中除去粗乙炔气中的S、P等杂质。 最后进入中和塔中和过多的酸性气体，处理后的乙炔气经塔顶除雾器除去饱和水分，制得纯度达98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。 乙炔法路线VCM 工业化方法，设备工艺简单，但耗电量大，对环境污染严重。目前，该方法在国外基本上已经被淘汰，由于我国具有丰富廉价的煤炭资源，因此用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成乙炔的生产路线具有明显的成本优势，我国的VCM 生产目前仍以乙炔法工艺路线为主。乙炔与氯化氢反应生成 可采用气相或液VCM相工艺，其中气相工艺使用较多5。1.2.2乙烯路线 乙烯氧氯化法由美国公司Goodrich 首先实现工业化生产，该工艺原料来源广泛，生产工艺合理，目前世界上采用本工艺生产的产能VCM约占总产能的VCM 95%以上。乙烯氧氯化法的反应工艺分为乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3个部分，生产装置主要由直接氯化单元、氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC 精制单元和VCM单元精制等工艺单元组成。乙烯和氯气在直接氯化单元反应生成EDC。乙烯、氧气以及循环的HCl在氧氯化单元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制单元精制、提纯。然后在精EDC 裂解单元裂解生成的产物进入VCM单元，VCM精制后得到纯VCM产品，未裂解的EDC返回EDC精制单元回收，而HCl则返回氧氯化反应单元循环使用。直接氯化有低温氯化法和高温氯化法； 氧氯化按反应器型式的不