年产10万吨氯乙烯工艺设计(5)

3955 kg。 I进料气组成：

CH2CHCl ： 12753.245 kg C2H2 : 279.229 kg HCl ： 1008.4117kg O2 ： 2.971 kg

H2O ： 2.7783 + 3955 = 3957.7783kg II 出料气组成：

CH2CHCl ： 12753.245 kg C2H2 : 279.229 kg

回收的盐酸： 1008.4117×98%÷20% = 4941.22 kg HCl ： 1008.4117×（1-98%）= 20.168 kg O2 ： 2.971 kg

H2O ： 3955+2.7783-4941.22×0.8 = 4.8023 kg

III 泡沫水洗塔的物料衡算:

表2.9 泡沫水洗塔的物料衡算表

进料 质量/kg W/% 出料 质量/kg W/% CH2CHCl

12753.245 0.708 CH2CHCl 12753.245 0.708 C2H2 279.229 0.0155 C2H2 279.229 0.0155 HCl 1008.4117 0.056 HCl 20.168 0.00112 O2 2.971 0.000165 O2 2.971 0.000165 H2O 3957.7783 0.22 H2O 4.8023 0.000264

盐酸

4941.22 0.274 Σ 18001.635

100

Σ

18001.635

100

（9）碱洗泡沫塔

13

2-25） （2-26） （2-27） （2-28） （ CH2=CHCl CH≡CH HCl 碱洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡CH 图2.4 碱洗泡沫塔物料衡算简图

I进料气组成：

CH2CHCl ： 12753.245 kg C2H2 : 279.229 kg HCl ： 20.168 kg O2 ： 2.971 kg H2O ： 4.8023 kg II 出料气组成：

HCl被碱液吸收，从而出料气中不含HCl气体。 CH2CHCl ： 12753.245 kg C2H2 : 279.229 kg O2 ： 2.971 kg H2O ： 4.8023 kg

III碱洗泡沫塔的物料衡算

表2.10 碱洗泡沫塔的物料衡算表

进料 CH2CHCl C2H2 HCl O2 H2O

质量/kg 12753.245 279.229 20.168 2.971 4.8023 13060.415

W/% 0.976 0.0214 0.00154 0.000227 0.000364 100

出料 CH2CHCl C2H2 HCl（除去的） O2 H2O

质量/kg 12753.245 279.229 20.168 2.971 4.8023 13060.415

W/% 0.976 0.0214 0.00154 0.000227 0.000364 100

Σ Σ

14

2.2 热量衡算

2.2.1 热量衡算式

Q1?Q2?Q3?Q4?Q5 （2-29）

Q1 : 物料带入热

Q2 : 加热剂或冷却剂带入热 Q3 : 过程热效应 Q4 : 物料带出热 Q5 : 热损失 假设Q5 是Q2的5%

此衡算式中，“+”表示放热，“-”表示吸热。

设混合物的平均比热容近似等于各组分热容与质量分数乘积之和，即 CP??CiWi，含量少的物质对混合体系热容的影响可忽略不计。

同种物质的平均比热容 CP?CP1?CP2（2-30）

CP1lnCP2

2.2.2有关物化数据表

表2.11物化数据表

项目

温度/℃ 25

乙炔

75 110

HCl

25 75

15

[5]

比热/kcal/（kg·℃）

0.428 0.45 0.455 0.204 0.208

110 25

水蒸气

75 110 25

O2

75 110 25

氯乙烯

75 110

盐酸（40%）

-35

0.2085 0.45 0.451 0.46 0.234 0.24 0.244 0.846 0.8327 0.868 3.214

2.2.3 相应各个设备的热量衡算 （1）石墨冷却器

表2.12 石墨冷却器的物料衡算表

进料 C2H2 HCl O2 H2O

质量/kg 5584.579 8467.0875 2.971 19.845

14074.4825

W/% 39.679 60.159 0.000211 0.1410 100

出料 C2H2 HCl O2 H2O 盐酸

质量/kg 5584.579 8463.1185 2.971 13.8915 9.9225 14074.4825

W/% 39.679 60.131 0.000211 0.000987 0.000745 100

Σ Σ

进料温度： t1 = 25℃ 出料温度： t2 = -13℃

以进料温度t1 = 25℃为计算基准： C 乙炔=1.792 kJ/（kg·℃） C水蒸气=1.8842 kJ/（kg·℃） C氯化氢=0.8541 kJ/（kg·℃） C 氧气=0.9798 kJ/（kg·℃） C 水（l）=4.175 kJ/（kg·℃） γ

水（冷凝热）

= -2229.4636 kJ/（kg·℃）

C 40%盐酸=3214 kJ/（kg·℃） 计算：

Q1 : 进料温度为25℃，即Q1 =0

16

Q3 : Q3= Q3.1 + Q3.2 （2-31）

Q3.1 ：生成40%的盐酸时，HCl的水溶液生成的热，35430 kcal/kmol[5] 则冷却器只能中HCl溶于水放出的热量为：

148345.4×（8467.0875-8463.1185）÷ 36.5 = 16131.04 kJ （2-32） Q3.2 ：水液化放出的热，2435.0×（19.845-13.8915）= 14496.7725 kJ （2-33）

Q3 = Q3.1 + Q3.2 = 16131.04+14496.7725 = 30627.8125 kJ （2-34） Q4 : Q4 = Q乙炔＋Q氯化氢 ＋Q氧气＋Q水蒸气＋Q盐酸

= 5584.579×1.792×（-13-25）+8467.0875×0.8541×（-13-25）+2.971×0.9798

×（-13-25）+1.884×13.8915×（-13-25）+9.9225×3214×（-13-25） = -380287.4916-274806.0985-110.6175-994.5202-1211854.77

= -1868053.498 kJ （2-35） Q2 : 5% ×Q2=Q5

∵ Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5 （2-32）

∴ 0+ Q2+30627.8125 = -1868053.498+0.05Q2 （2-36） ∴ Q2 = -1998611.906 kJ

Q5 ： Q5 = Q2×5% = -99930.5953 kJ （2-37）

表2.13 石墨冷却器热量衡算表

物料 C2H2

HCl O2 H2O 冷凝热 盐水吸热

入口/kJ 0 0 0 0

30627.8125 -1998611.906 -1967984.093

物料 C2H2 HCl O2 H2O 盐酸 损失

出口/kJ -380287.4916 -274806.0985 -110.6175 -994.5202 -1211854.77 -99930.5953 -1967984.093

Σ

（2） 石墨预热器 进料温度： t1 = -13℃ 出料温度： t2 = 75℃

Σ

以进料温度t1 = -13℃为计算基准： C 乙炔=1.80 kJ/（kg·℃） C 水蒸气=1.884 kJ/（kg·℃） C 氯化氢=0.858 kJ/（kg·℃）

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