年产10万吨氯乙烯工艺设计(6)

C 氧气=0.9798 kJ/（kg·℃） C 氯乙烯=0.8502 kJ/（kg·℃） 计算：

Q1 : 进料温度为75℃，即Q1 =0 Q3 : 由反应式，

Q4 : Q4 = Q乙炔＋Q氯化氢 ＋Q氧气＋Q水蒸气

= 5584.579×1.8×（75+13）+8456.307×0.858×（75+13）+2.971×0.9798 ×

（75+13）+2.7783×1.884×（75+13）

= 884597.3136+638485.0037+256.1667+460.62

= 1523799.104kJ （2-38）

Q2： Q5 = Q2×5% ∵ Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5 ∴ 0+ Q2+0 =1523799.104+0.05 Q2 ∴ Q2 =1603999.057 kJ Q5 ： Q5 = Q2×5% =1603999.057×0.05

=80199.9528kJ （2-39）

表2.14 石墨预热器热量衡算表

物料 C2H2 HCl O2 H2O 蒸汽加热

入口/kJ 0 0 0 0

物料 C2H2 HCl O2 H2O

出口/kJ 884597.3136 638485.0037 256.1667 460.62 80199.9528 1603999.057

1603999.057 损失 1603999.057 Σ

Σ

（3） 转化器

由前面计算可知，转化器的物料核算 此处的热损失为1.5%。 进料温度： t1 = 75℃ 出料温度： t2 = 110℃

以进料温度t1 = 75℃为计算基准：

18

C 乙炔= 1.884 kJ/（kg·℃） C 水蒸气= 1.888 kJ/（kg·℃） C 氯化氢= 0.871 kJ/（kg·℃） C 氧气= 1.005 kJ/（kg·℃） C 氯乙烯= 0.8502 kJ/（kg·℃） 计算：

Q1 : 进料温度为75℃，即Q1 =0 Q3 : 由反应式，

Q3 = 124.8×214.7915×103

= 2840660.546 kJ （2-40） Q4 : Q4 = Q氯乙烯+Q乙炔＋Q氯化氢 ＋Q氧气＋Q水蒸气

= 12753.245×0.8502×（110-75）+279.229×1.884×（110-75）+1008.4117×0.871

×（110-75）+2.7783×1.888×（110-75）+2.971×1.005×（110-75）

= 379498.3115+18412.3603+30741.4307+183.5901+104.5049

= 428940.1974 kJ （2-41） Q2 ： Q5 = Q2×1.5%

∵ Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5

∴ 0+ Q2+2840660.546 = 428940.1974+0.015 Q2 ∴ Q2 = -2448447.054 kJ Q5 ： Q5 = Q2×5%

= -2448447.054×0.015 = -36726.7058 kJ

表2.15 转化器热量衡算表

物料 C2H2

HCl O2

入口/kJ 0 0 0

物料 CH2CHCl C2H2 HCl

19

出口/kJ 379498.3115 18412.3603 30741.4307

H2O 反应热 循环水

Σ

（4） 石墨冷却器 进料温度： t1 = 110℃ 出料温度： t2 = 25℃

0

2840660.546 -2448447.054 392213.4916

O2 H2O 损失

Σ

104.5049 183.59010 -36726.7058 392213.4916

以进料温度t1 = 110℃为计算基准： C 乙炔= 1.905 kJ kJ/（kg·℃） C 水蒸气= 1.926 kJ kJ/（kg·℃） C 氯化氢= 0.873 kJ kJ/（kg·℃） C 氧气= 1.021 kJ kJ/（kg·℃） C 氯乙烯= 0.857 kJ kJ/（kg·℃） 计算：

Q1 : 进料温度为110℃，即Q1 =0 Q3 : Q3 = 0 （无反应或冷凝热产生） Q4 : Q4 = Q氯乙烯+Q乙炔＋Q氯化氢 ＋Q氧气＋Q水蒸气

= 12753.245×0.857×（25-110）+279.229×1.905×（25-100）+1008.4117×0.873

×（25-100）+2.7783×1.926×（25-100）+2.971×1.021×（25-100）

= -946354.5452-45214.1558-74829.1902-454.8355-257.8382

= -1067110.565 kJ （2-42） Q2 ： Q5 = Q2×1.5%

∵ Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5

∴ 0+ Q2+0= -1067110.565+0.05 Q2 ∴ Q2 = -1123274.279 kJ Q5 ： Q5 = Q2×5%

= -1123274.279×0.05 = -56163.7140 kJ

表2.16 石墨冷却器热量衡算表

进料 CH2CHCl

C2H2 HCl

入口/kJ 0 0 0

物料 CH2CHCl C2H2 HCl

20

出口/kJ -946354.5452 -45214.1558 -74829.1902

O2 0 O2 -257.8382 H2O 0

H2O -454.8355 循环水

-1123274.279 损失

-56163.7140 Σ

-1123274.279

Σ

-1123274.279

（5） 冷却水消耗： I 盐水：

已知： 盐水用于石墨冷却器除去水气， 进料温度： t1 = -35℃ 出料温度： t2 = -20℃

40%盐水的比热容：C 盐水 = 3.214 kJ/（kg·℃） ∴ Q = mCP(t2-t1)=1998476.924

m = 1998476.924÷(15×3.214)

= 41453.5765 kJ II 循环水： 在石墨预热器中， 进料温度： t1 = 110℃ 出料温度： t2 = 95℃

95℃时： C水 = 4.214 kJ/（kg·℃） 110℃时：C水 = 4.238 kJ/（kg·℃） C平均 = （4.214+4.238）÷2

= 4.226 kJ/（kg·℃） Q =1603999.057 kJ

∴需水量：m =1603999.057÷（4.226×15）=25303.6608 kg ①

在转化器中，

进料温度： t1 = 95℃ 出料温度： t2 = 110℃ Q = 2448447.054 kJ

∴ 需水量： m =2448447.054÷4.226÷（110-95）

= 38625.131 kg ②

在石墨冷却器中，

21

（2-43） （2-44）

2-45） （2-46）

（ 进料温度： t1 = 15℃ 出料温度： t2 = 95℃

95℃时： C水 = 4.214 kJ/（kg·℃） 15℃时： C水 = 4.187 kJ/（kg·℃） C平均 = （4.214+4.187）÷2

= 4.2 kJ/（kg·℃） （2-47）

Q = 1123274.279 kJ

∴ 需水量： m = 1123274.279÷4.2×（95-15）= 3343.0782 kg

（2-48）

表2.17 水消耗综合表

物料 盐水

循 环 水

相应设备 石墨冷却器 石墨预热器 转化器 石墨冷却器

热量/kJ 1998476.924 1603999.057 2448447.054 1123274.279

质量/kJ 41453.5765 25303.6608 38625.131 3343.0782

∵ 石墨预热器中的水可由转化器出来的水来提供。 石墨冷却器中出来的水又可以提供给转化器 ∴ 实际用水38625.131 kg

第三章 主要设备及管道管径设计与选型

3.1 转化器的设计与选型

3.1.1 已知条件[1]

此处的转化器为列管式固定床反应器。

22

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