年產(chǎn)5萬噸VCM單體分離工段工藝的設計方案

1、 . . . 年產(chǎn)5萬噸VCM單體分離工段工藝設計方案第一章 概述1.1車間概況與特點11.1.1車間設計的生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)50000噸VCM車間，本設計承擔VCM單體分離工段工藝設計。1.1.2生產(chǎn)方法50年代以前，VCM主要采用電石乙炔和氯化氫制造，以后產(chǎn)生了聯(lián)合法和烯炔法。聯(lián)合法以1，2-二氯乙烷（EDC）裂解制取氯乙烯并副產(chǎn)氯化氫。然后，以氯化氫與電石乙炔再合成VCM，兩種粗VCM經(jīng)精制后得到純VCM，美國的石油化學工業(yè)迅速發(fā)展，以天然氣為原料獲得廉價乙烯，將乙烯與氯氣用液相反應制得EDC，然后對其進行熱裂解制得VCM，裂解產(chǎn)物的副產(chǎn)物氯化氫在原料轉(zhuǎn)換的初期曾用于電石乙炔法中，構成了聯(lián)合法

2、的基礎。烯炔法是以石腦油裂解得到乙烯、乙炔裂解氣，不經(jīng)分離即直接制取VCM，以后又研究出用原油作裂解氣的原料。比較起來烯炔法投資較大，工藝復雜，成本也較高，到1971年停止了運轉(zhuǎn)。1964年美用固特里奇工藝建成第一套乙烯氧氯化裝置，由于此工藝成本較低、生產(chǎn)能力大，得以迅速推廣。當時出現(xiàn)的乙烯氧氯化工藝，主要是固特里奇的沸騰床和斯托弗的固定床法。氧氯化法的成功，不僅使制造VCM的碳源從乙炔完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁?，而且為?lián)合平衡法制造VCM打下了基礎。聯(lián)合平衡法是將乙烯直接氯化、乙烯氧氯化和EDC的熱裂解3個主反應結合起來的。目前世界上有90%的VCM產(chǎn)量是用聯(lián)合平衡法生成的。在六、七十年代，為保證氯氣供

3、應的大量需求，在燒堿的制法上，完成了氨堿法向食鹽電解法的轉(zhuǎn)換。此后，出現(xiàn)了純氧為原料的氧氯化法：在沸點下于EDC液相中直接將乙烯氧化，生成的EDC以氣相排出，簡化了分離、洗滌工藝，熱能得以充分利用。本設計采用電石乙炔法生產(chǎn)VCM以炔和氯化氫為原料，在氯化汞催化劑的作用下，進行氣相加成反應。采用列管式固定床轉(zhuǎn)化器反應后合成氣經(jīng)泡沫塔、水洗塔、堿洗塔除去其中的酸性氣體，再進行壓縮、冷凝、氣液分離、精餾，從而精制得純度為99.99%的VCM反應方程式如下：主反應：C2H2+HClCH2CHCl副反應：C2H2+H2OCH3CHO C2H2+2HClCH2ClCH2Cl該方法建廠投資較低，自動化要求低

4、，乙炔轉(zhuǎn)化率高，技術成熟，流程簡單，適合中小規(guī)模生產(chǎn)。1.1.3工藝特點1.混合冷凍脫水1) 利用氯化氫吸濕性質(zhì)，在混合時吸收乙炔中的部分水變成濃鹽酸，以降低乙炔氣中的水蒸氣分壓。2) 利用冷凍的方法使混合器總的殘余水分冷凝，使氣體中的水蒸氣分壓進一步降低，從而達到脫水目的。3) 采用濕氯化氫氣體與濕乙炔氣一次冷凍脫水，可省去氯化氫干燥裝置。2.使用列管式固定床反應器優(yōu)點：1) 床層流體成軸向流動，可以近似認為是理想的活塞流，推動力大，催化能力強。2) 流體的停留時間可以控制，溫度分布可以調(diào)節(jié)，有利于提高反應轉(zhuǎn)化率和選擇性。3) 固定床觸媒不易磨損，可減少觸媒耗量，并可在高溫下使用。缺點：1)

5、 結構復雜，合金鋼耗量較大。2) 傳熱效果差，需要很大的傳熱面，反應溫度不易控制，熱穩(wěn)定性差。3) 軸向溫差較大，存在熱點，易飛溫。4) 觸媒的裝卸不便，若裝不均勻，易造成氣體短路和溝流。5) 原料氣充分混合方能進入反應器，故原料氣的組成嚴格受爆炸極限限制。3. 氯乙烯的精制采用低塔和高塔加壓精餾1) 因氯乙烯在常壓下沸點為-13.9，采用加壓操作可減少冷劑用量，降低單位聚氯乙烯產(chǎn)品的電耗和生產(chǎn)成本。2) 先除低沸物，再除高沸物，可節(jié)約能耗，并且保證了產(chǎn)品從塔頂出料，提高了產(chǎn)品純度。1.2車間布置原則VCM單體生產(chǎn)工段分為合成和精制兩部分：工段的設備布置基本按流程順序組織排列，保持水平和垂直方

6、向的連續(xù)性，這樣可以節(jié)約管材。有位差的設備盡量利用位能，以節(jié)省能源，并且考慮設備安裝、操作、管理、維修方便。另外，凡屬一樣的設備或同類型的設備或操作相似的有關設備應盡可能集中布置，以便集中管理，并可減少備用設備。即互為備用，如：泵、壓縮機等。在安全上，要考慮物料特性對防水、防爆的要求。在規(guī)劃上，考慮車間的發(fā)展前景與擴建的需要，設備建筑間的防火間距的要求。1.3物料和能量的合理利用在VCM的生產(chǎn)過程中的能源管理，首先在配備好各種水、電、氣、計量儀表的條件下，搞好能源調(diào)查和能量衡算，測算每噸氯乙烯產(chǎn)品的水、電、氣等單項能耗。采用最優(yōu)化的設計方案盡量使得原料的轉(zhuǎn)化率和收率最高。對于冷卻用的工業(yè)水，要

7、盡量重復使用并加強循環(huán)回收，反應器移熱用的熱水循環(huán)回熱水罐，用于預熱器加熱和為再沸器提供熱量。 泡沫塔排出的濃度較大的鹽酸經(jīng)回收后出售或運送至其他車間。高沸塔釜出料經(jīng)回收處理后出售。1.4裝置三廢治理和環(huán)境保護措施 VCM生產(chǎn)中主要污染物有VCM氣體、高沸物殘液、氯化高汞以與廢酸和廢堿等。生產(chǎn)環(huán)境保護的核心是最大程度的減少或消除這些污染物在生產(chǎn)中的流失，要盡量做到回收利用。 VCM排放前經(jīng)過徹底的尾氣吸附，用活性炭加以回收利用，廢氣排放于高空，高廢殘液排入殘液儲槽定期回收。氯化高汞的脫除采用活性炭除汞器。廢酸、廢堿大量的回收重新利用，剩余極少量的廢酸、廢堿經(jīng)處理后，排放于排污口。1.5生產(chǎn)制度

8、本裝置年開工8000小時，采用五班三運轉(zhuǎn)制，連續(xù)生產(chǎn)，無重大事故不準停車。第二章 生產(chǎn)流程2.1流程簡述2整個工藝流程大體上可分為三個階段即：混合脫水、轉(zhuǎn)化壓縮、單體精制?；旌厦撍?來自乙炔站的濕乙炔經(jīng)計量后，經(jīng)過乙炔冷卻器后由乙炔砂封與氯化氫氣體沿混合器切線平行進入混合器。進入混合器的乙炔氣體和氯化氫氣體的體積比是1：1.051.1，混合后進入兩個并列的石墨冷卻器中，用-35鹽水進行冷凍干燥，除掉混合氣中夾帶的水分和酸，并控制氣體出口溫度在-10 -14之間，再經(jīng)除霧器（高效除霧）除掉氣體中夾帶的酸霧。混合脫水設備分離下來的酸，匯集后進入壓酸罐，定期用氮氣壓制鹽酸貯罐。 轉(zhuǎn)化壓縮 乙炔和氯化

9、氫混合的氣體進入預熱器，用循環(huán)熱水間接將氣體溫度升至80以上，在進入裝有氯化汞觸媒的轉(zhuǎn)化器中進行反應，在反應過程中所放出的熱量，由管間的循環(huán)冷卻水帶走，冷卻水由熱水泵自熱水槽打至轉(zhuǎn)化器，并將反應熱帶出。轉(zhuǎn)化后合成氣體進入脫汞器用活性炭吸附脫汞后，用水逆流吸收除掉氣體中過量的氯化氫，并回收鹽酸（濃度大約1530%）。合成氣最后進入堿洗塔進一步除去微酸與CO2等酸性氣體。從堿洗塔出來的合成氣體部分經(jīng)氣柜水分離器進入氣柜緩沖平衡，部分送機前冷卻器用0冷凍水冷凍將氣體冷卻到10以下并脫水，之后進入壓縮機將氣體壓縮至0.50.6MPa后經(jīng)油水分離罐、機后冷卻器冷卻至40左右進入全凝器。單體精制 在全凝器

10、中用0的水將大部分VCM冷凝成液體，VCM入中間槽除去水分，全凝器沒有凝下來的氣體進入尾凝器，用-35的鹽水繼續(xù)冷卻，冷凝下來的液體直接進入低塔塔頂，沒有冷凝下來的氣體經(jīng)VCM進入尾氣吸附器，用活性炭纖維將VCM沒有吸附的惰性氣體等經(jīng)空壓閥排空。從中間槽出來的VCM入低塔，低塔塔釜用轉(zhuǎn)化熱水間接加熱，將冷凝液中低沸物蒸出（經(jīng)塔頂冷卻器用0水控制）再進入高沸塔，高塔釜將VCM經(jīng)塔頂冷凝器控制部分回流，大部分精VCM品冷凝器，用0水將VCM體再進入單體貯槽，戴聚合需料時送出。高沸塔分離出的高沸物壓入貯罐后進入閃蒸塔，其中的VCM進入氣柜，高沸物進入殘液貯罐，定期處理。第三章 物料衡算3.1VCM量

11、的計算年產(chǎn)PVC50000t,年開工8000小時，則合計PVC產(chǎn)量為6.25t/h。VCM轉(zhuǎn)化成PVC的轉(zhuǎn)化率為85%，回收10%VCM。聚合釜VCMxPVCy即y/(x+y)=0.1 解得 x=6.6176 t/h 6.25/(x+y)=0.85 y=0.7353 t/h因此需VCM6.6176 t/h，合105.8816 Kmol/h。則混合器處100%乙炔氣的進料量為105.8816/0.95=111.4543 Kmol/h?；旌掀?.2混合器的計算3 （1）3.2.1乙炔氣進料（管線1） （2）（3）每小時100%C2H2的進料為111.4543 Kmol/h則99% C2H2的進料為

12、111.4543/0.99=112.580 Kmol/h其中 N2：112.580×0.97%=1.092 Kmol/hCO2：112.580×0.03%=0.0338 Kmol/h進料條件：10.5，164.225 KPa查化學工藝設計手冊下冊查得該溫度下的水的飽和蒸汽壓為：1.274 Kpa則乙炔氣中含水的百分數(shù)為：1.274/164.225=0.007758則含水量為：112.580/（1-0.007758）0.007758=0.88 Kmol/h乙炔氣進料即管線1組成如表3-1所示：表3-1 乙炔進料組成摩爾流量 摩爾組成 質(zhì)量流量 質(zhì)量組成Kmol/h mol%

13、Kg/h w%C2H2 111.4543 98.23 2897.811 98.37N2 1.092 0.9625 30.576 1.04CO2 0.0338 0.0298 1.487 0.05H2O 0.88 0.7756 15.84 0.54總計 113.4601 100 2945.714 1003.2.2乙炔氣進料（管線2）取進料比：C2H2：HCl=1 :1.1則氯化氫干氣：111.4543×1.1=122.5997 Kmol/hHCl純度90% ，H2：8% ，CO2：1.6% ，O2：0.4%HCl：122.5997 Kmol/hH2：122.5997/0.9&#

14、215;8%=10.8978 Kmol/hCO2：122.5997/0.9×1.6%=2.1796 Kmol/hO2：122.5997/0.9×0.4%=0.5449 Kmol/h進料條件：10.5，164.225 KPa與氣體相平衡的鹽酸濃度為：40%查化學工藝設計手冊得40%鹽酸上方水的飽和壓Ps=0.13569 KPaHCl氣體中水分含量：135.69/164225=0.0008262HCl氣體中的含水量：/（1-0.0008262）×0.0008262=0.1125 Kmol/hHCl氣的總量為：122.5997/0.9+0.1125=136.3343 K

15、mol/hHCl氣進料即管線2組成如表3-2所示：表3-2 氯化氫進料組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% HCl122.5997 89.9257 H2O0.11250.0825H2 10.8978 7.9934 CO2 2.1796 1.5987O2 0.5449 0.3997合計 136.3343 1003.2.3混合氣（管線3）操作條件：10.5，164.225 KPa混合器中有水冷凝下來40%鹽酸中：nHCl/ nH2O=(40/36.5)/(60/18)=0.3288設冷凝水的水的摩爾質(zhì)量為x，則含有HCl為0.3288x故135.69/164225=（0.88+0.112

16、5-x）/（249.7944-1.3288x）解之：得x=0.787 Kmol/h則混合器出口含水量為：0.88+0.1125-0.787=0.2055 Kmol/h則溶解的HCl：0.3288×0.787=0.2587 Kmol/h混合器出口中HCl量為：122.5997-0.2587=122.341 Kmol/h混合器出口即管線3組成如表3-3所示：表3-3 混合器出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% HCl122.341 49.1825 C2H2111.454344.8059H2O0.20550.0826N2 1.092 0.4390H2 10.8978 4.38

17、10O2 0.5449 0.2191CO2 2.2134 0.8898合計 248.7489 100石墨冷卻器3.3石墨冷卻器的物料衡算（3）（4）操作條件：259.15K 164.225 KPa石墨冷卻器冷卻下來的鹽酸濃度為40%，查得此時水的飽和蒸汽壓PS=17.779Pa, 設冷凝下來的水為y，則HCl含量為0.3288y17.779/164225=（0.2055-y）/（248.7489-1.3288y）解得 y=0.1786 Kmol/h故冷卻下的HCl：0.3288×0.1786=0.0587 Kmol/h石墨冷卻器出口即管線4組成如表3-4所示：表3-4 石墨冷卻器出口

18、組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% HCl122.2823 49.2059 C2H2111.454344.8487H2O0.02690.0108N2 1.092 0.4394H2 10.8978 4.3852O2 0.5449 0.2193CO2 2.2134 0.8907合計 248.5116 100.00轉(zhuǎn)化器3.4轉(zhuǎn)化器的物料衡算4（4）（5）乙炔加成反應的轉(zhuǎn)化率為99%，主反應收率98.44%，反應方程式如下：主反應：C2H2+ HClCH2CHCl副反應：C2H2+ H2OCH3CHO（1）C2H2+ 2HClCH2ClCH2Cl （2） 參加主反應的C2H2：111.4

19、543×98.44%=109.7156 Kmol/h參加主反應的HCl： 109.7156 Kmol/h生成的CH2CHCl（VCM）：109.7156 Kmol/h由于此處水的含量很少，C2H2含量相對較大，故可認為水完全反應。故與水反應的C2H2為：0.0269 Kmol/h生成的CH3CHO為：0.0269 Kmol/h參加副反應用（2）的C2H2：111.4543×99%-109.7156-0.0269=0.5972 Kmol/h生成EDC的量為0.5972 Kmol/h參加副反應的HCl：0.5972×2=1.1945 Kmol/h剩余HCl：122.2

20、823-109.7156-1.1945=11.3722 Kmol/h剩余C2H2：1.1146 Kmol/h反應器出口即管線5組成如表3-5所示：表3-5 反應器出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 1.1146 0.8102HCl11.3722 8.2662 VCM109.715679.7499EDC0.59720.4341CH3CHO0.02690.0196N2 1.092 0.7938H2 10.8978 7.9214O2 0.5449 0.3961CO2 2.2134 1.6089合計 137.5746 1003.5泡沫塔的物料衡算乙醛極易溶于水，在此塔中全部除

21、去 （6） Y2 X2泡沫塔 取泡沫塔的吸收率為70%設進入泡沫塔的洗液鹽酸濃度為5%（質(zhì)量），出口鹽酸濃度為20%（質(zhì)量）。（5）Y1X1惰性氣體量：G=126.2024 Kmol/h進口HCl占惰性氣體的摩爾分率為Y1=11.3722/126.2024=0.09011出口HCl占惰性氣體的摩爾分率為Y2=（1-0.7）×0.09011=0.0270320%鹽酸中的HCl與H2O的摩爾比為：X1=（20/36.5）/（80/18）=0.12335%鹽酸中的HCl與H2O的摩爾比為：X2=（5/36.5）/（95/18）=0.026設鹽酸中含水的量為L，對泡沫塔進行物料衡算： G（Y

22、1- Y2）=L（X1- X2） 所以 L= G（Y1- Y2）/（X1- X2） =126.2024×（0.09011-0.02703）/（0.1233-0.026） =81.82 Kmol/h被吸收掉的HCl量為：11.3722×0.7=7.96054 Kmol/h剩余：3.4117 Kmol/h所以泡沫塔出口即管線6組成如表3-6所示：表3-6泡沫塔出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 1.1146 0.8601HCl3.4117 2.6327VCM109.715684.6655EDC0.59720.4608CH3CHO0.02690.0196

23、N2 1.092 0.8427H2 10.8978 8.4096O2 0.5449 0.4205CO2 2.2134 1.7080合計 129.5872 1003.6水洗塔的物料衡算取水洗塔與泡沫塔總的吸收率為99.8%（7） Y3 X3水洗塔即（Y1- Y3）/ Y1=99.8%，則Y3=0.0001802塔頂一次水的進入流量：81.82 Kmol/h吸收的HCl為：126.2024×（0.02703-0.0001802） =3.388 Kmol/h剩余HCl為：3.4117-3.388=0.0232 Kmol/h（6） Y2 X2水洗塔出口即管線7組成如表3-7所示：表3-7水洗

24、塔出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 1.1146 0.8832HCl0.0232 0.0184VCM109.715686.9384EDC0.59720.4732N2 1.092 0.8653H2 10.8978 8.6354O2 0.5449 0.4318CO2 2.2134 1.7539合計 126.1992 1003.7堿洗塔的物料衡算堿洗塔（7） （8）操作條件：30， 115 KPa因為是化學吸收，所以將CO2和HCl全部吸收，出口會帶去部分水蒸汽。查得30時，水的飽和蒸汽壓P5=31.82mmHg=4245.3Pa，則堿洗塔出口含水量為：（126.1992

25、-0.0232-2.2134)/(1-4245.3/115000) ×4245.3/115000=4.7516 Kmol/h堿洗塔出口即管線8組成如表3-8所示：表3-8堿洗塔出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 1.1146 0.866VCM109.715685.24EDC0.59720.464N2 1.092 0.8484H2 10.8978 8.4667O2 0.5449 0.4233H2O 4.7516 3.6916合計 128.7142 1003.8機前冷卻器的物料衡算機前冷卻器（8） （9）操作條件：10， 115 KPa當t=10時，查得水的飽和

26、蒸汽壓Ps=1228.8Pa則此時的飽和水量為：1228.8×123.9626/（115000-1228.8）=1.3389 Kmol/h所以機前冷卻器冷凝下的水量為4.7516-1.3389=3.4127 Kmol/h其它組成不變，機前冷卻器出口即管線9組成如表3-9所示：表3-9機前冷卻器出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 1.1146 0.8895VCM109.715687.5616EDC0.59720.4766N2 1.092 0.8715H2 10.8978 8.6973O2 0.5449 0.4349H2O 1.3389 1.0685合計 125

27、.301 1003.9機后冷卻器的物料衡算機后冷卻器（9） （10）操作條件：40， 0.6MPa查得40時水的飽和蒸汽壓Ps=7380.6Pa則機后冷卻器出口若達到飽和，含水蒸汽量為：7380.6×123.9626/（600000-7380.6）=1.5439 Kmol/h 1.3389 Kmol/h所以混合氣經(jīng)過機后冷卻器時沒有水冷凝下來，故機后冷卻器即管線10與管線9 組成一樣。全 凝 器3.10全凝器的物料衡算 （11）操作條件：15， 0.5 MPa（10）H2、N2、O2可視為不凝氣體，故經(jīng) （12）全凝器全部凝為氣相，其液相分率可忽略不計。查VCM、EDC、C2H2、H

28、2O的飽和蒸汽壓表可得其平衡常數(shù)：C2H2: K1 =y1 / x1 =P1S /P =2600 /3800 = 6.8421VCM: K2 =y2 / x2 =P2S /P =2150 /3800 = 0.5658EDC: K3 =y3 / x1 =P3S /P =150 /3800 = 0.03947H2O: K4 =y4 / x4 =P4S /P =12.79 /3800 = 0.00337如表所示進料組成如下：C2H2: Z1 = 0.0089 VCM: Z2 = 0.8756EDC: Z3= 0.0048 H2O: Z4 = 0.0107N2 : Z5= 0.0087 H2: Z6=

29、 0.0869O2 : Z7= 0.0043因xi = Zi /e+ Ki(1-e),對e試差得e = 0.765則氣相組成：y1 = k1 x1 =0.02566 y2 = k2 x2 =0.5521y3 = k3 x3 =0.00024y4 = k4 x4 =0.00005e = 0.765, 氣相總量：125.301×（1-0.765）=29.4457 Kmol/h所以y5 = 1.092/29.4457=0.0371 y6 = 10.8978/29.4457=0.37 y7 = 0.5449/29.4457=0.0185yi = 1.0001液相出口：C2H2 :

30、125.301×0.765×0.00375=0.3595 Kmol/hVCM ：125.301×0.765×0.97576=93.5317 Kmol/hEDC ：125.301×0.765×0.00621=0.5953 Kmol/hH2O ：125.301×0.765×0.01398=1.34 Kmol/h氣相出口：C2H2 : 125.301×（1-0.765）×0.02566=0.7556 Kmol/hVCM ：125.301×（1-0.765）×0.5521=

31、16.257 Kmol/hEDC ：125.301×（1-0.765）×0.00024=0.0071 Kmol/hH2O ：125.301×（1-0.765）×0.00005=0.0015 Kmol/h其它氣體量不變。全凝器的氣相出口即管線11的組成如表3-10所示：表3-10全凝器的氣相出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.7556 2.557VCM16.25755.0042EDC0.00710.024N2 1.092 3.6974H2 10.8978 36.8718O2 0.5449 1.8436H2O 0.0015 0.

32、0051合計 29.5559 100全凝器液相出口即管線12的組成如表3-11所示：表3-11全凝器液相出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.3595 0.375VCM93.531797.6053EDC0.59530.621H2O 1.34 1.398合計 95.8265 1003.11尾凝器的物料衡算5操作條件：-25， 0.5 MPa（13）尾凝器氣相出口中含有 C2H2、H2、N2、O2、VCM五組份尾凝器其中：C2H2：1.1135 Kmol/h （11） H2 ：10.8978 Kmol/hN2 ：1.092 Kmol/h（15）O2 ：0.5499 Km

33、ol/h（14）查表得 C2H2：P S= 9700mmHg K1 = 9700 / 3800 = 2.553 VCM: PS = 500mmHg K2 = 500 / 3800 = 0.1316經(jīng)試差當氣相中VCM組成為y2=0.1279時，滿足平衡。尾凝器氣相出口即管線13的組成如表3-12所示表3-12尾凝器氣相出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 1.1135 7.1151VCM2.001612.79N2 1.092 6.9777H2 10.8978 69.6354O2 0.5449 3.4818合計 15.6498 100尾凝器液相中只有C2H2和VCM，其中

34、 C2H2：x1=0.07115/2.553=0.028VCM：x2=0.97對尾凝器進行物料衡算設14管線的流量為a Kmol/h15管線的流量為b Kmol/h (14管線組成見下文)對 C2H2：0.7556+0.231×a=1.1135+0.028063×bVCM：16.257+0.769×a=2.0016+0.971937×b解得 a = 3.6854 b = 17.582914管線的組成如表3-13所示 :(來自低塔頂冷凝器)表3-13低塔頂冷凝器組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.8513 23.1VCM

35、2.834176.9合計 3.6854 10015管線的組成如表3-14所示 :(來自尾凝器，去低塔)表3-14尾凝器組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.4934 2.8063VCM17.089597.1937合計 17.5829 1003.12低塔塔頂冷凝器的物料衡算6（14） yi低塔塔頂冷凝器操作條件： 25， 0.5 MPa xi只有兩種組份：C2H2和VCM（16）查手冊可得：C2H2:PS=32500mmHg,K1=8.553 VCM:PS=3000mmHg,K2=0.7895（17）ziYi=kixi,經(jīng)試差得管線16的組成為x1=0.027

36、x2=0.769取管線14的組成為y1=0.231 y2=0.769對低塔塔頂冷凝器進行物料衡算設16管線的流量為c Kmol/h17管線的流量為d Kmol/h (18管線組成見下文)對C2H2:0.8513+0.027×c=0.1157×dVCM:2.8341+0.973×c=0.8843×d解得 c = 4.7903 d = 8.4757則16管線的組成如表3-15所示 :(來自塔頂冷凝器，去中間槽)表3-15低塔頂冷凝器組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.1293 2.7VCM4.661097.3合計 4.79

37、03 100管線17的組成如表3-16所示 :(來自低塔，去塔頂冷凝器)表3-16低塔出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.9806 11.57VCM7.495188.43合計 8.4757 1003.13低塔的物料衡算7操作條件： 25， 0.5 MPa查手冊可得：C2H2: PS=38000mmHg,K1=10yi VCM: PS=3400mmHg,K2=0.8947對第一塊板進行試差計算，xi=yi/kixi得低塔項氣相出口組成為：y1=0.1157 y2=0.8843對低塔進行物料計算（17）低 塔可得19管線各組分流量如下：C2H2：0.4888

38、+0.4934-0.980=0.0016 Kmol/h（18） （15）VCM：98.1927+17.0895-7.4951=107.7871 Kmol/hEDC：0.5972 Kmol/h管線19組成如表3-17所示 :(去高塔) （19）表3-17高塔進口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.0016 0.0015VCM107.787199.4475EDC0.59720.551合計 108.3859 1003.14中間槽的物料衡算8由于水的密度比VCM密度大，（16）中 間 槽因此，水可從中間槽底部分離出去，（12）且可視為完全分離出去。（18）則管線18

39、中：C2H2：0.3595+0.1293=0.4888 Kmol/hVCM：93.5317+4.6610=98.1927 Kmol/hEDC：0.5953 Kmol/h管線18組成如表3-18所示 :(去低塔)表3-17低塔進口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.4888 0.4924VCM98.192798.9080EDC0.59530.5996合計 99.2768 1003.15高塔的物料衡算以乙炔計的總收率為95高塔則20管線中各組分流量為： C2H2： 0.0016 Kmol/hVCM： 105.8816 Kmol/h(21)EDC： 0.0106

40、Kmol/h則21管線中各組分流量為：VCM： 107.7871105.88161.9055 Kmol/hEDC： 0.5866 Kmol/h則20管線組成如表3-19所示 : 表3-19高塔頂出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% C2H2 0.0016 0.0015VCM105.881699.99EDC0.01060.01合計 105.8938 100則21管線組成如表3-20所示 : 表3-20高塔底出口組成摩爾流量 摩爾組成 Kmol/h mol% VCM1.9055 76.46EDC0.586623.54合計 2.4921 100第四章 熱量衡算各物質(zhì)

41、的熱容計算公式9：A、 C2H2: 6.406+1.810×10-2T-1.196×10-5T2B、 C2H3Cl: 1.421+4.283×10-2T-3.669×10-5T2C、 HCl2: 7.235-0.172×10-2T+2.976×10-6T2D、 H2O(g) : 7.701+4.595×10-4T+2.521×10-6T2E、 N2: 7.440-0.324×10-2T+6.400×10-6T2F、 H2: 6.483+2.215×10-3T-3.298×10

42、-6T2G、 O2: 6.713-0.879×10-2T+4.170×10-6T2H、 CO2: 4.728+1.754×10-2T-1.338×10-5T2I、 CH3CHO: 1.843+4.353×10-2T-2.404×10-5T2J、 C2H4Cl2: 2.979+6.439×10-2T-4.896×10-5T2單位為kcal/Kmol·K H(i)=n(i)×T1T2Cp(i)DT4.1機前冷卻器的熱量衡算 1、物料溫度有30降至10 H（VCM）= 109.7156×（-

43、253.8581）= -2.7852×104 kcal/h H（H2O）= 4.7516×(-160.6154)= -763.1801kcal/h H（H2）= 10.8978×(-137.897)= -1502.7739 kcal/h H（C2H2）= 1.1146×(-215.377)= -240.0592 kcal/h H（EDC）= 0.5972×(-360.5083)= -215.2956 kcal/h H（N2）= 1.092×(-139.400)= -152.2256 kcal/h H（O2）= 0.5449×(-88.61086)= -48.2841 kcal/h H1 = -3.0774×104 kcal/h = -1.2864×105 kJ/h 2、氣化潛熱10時水的氣化潛熱為