年产10万吨氯乙烯工艺设计

本科毕业设计本科毕业设计 ( ( 20162016 届届 ) ) 题题 目：目： 年产 10 万吨氯乙烯工艺设计 学学 院：院： 化学化工学院 专专 业：业： 化学工程与工艺 学生姓名：学生姓名： 郑浩东 学号：学号： 指导教师：指导教师： 詹益民 职称（学位）：职称（学位）： 合作导师：合作导师： 职称（学位）：职称（学位）： 完成时间：完成时间： 20162016 年年 月月 日日 成成 绩：绩： 黄山学院教黄山学院教务处务处制制 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究 成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利 和责任。 声明人（签名）：声明人（签名）： 年年 月月 日日 年产 10 万吨氯乙烯工艺设计 Process design of vinyl chloride with annal output of 100kt 目录目录 摘要 .I Abstract.II 前 言 .1 第一章 绪 论 .2 1.1 聚氯乙烯.2 1.1.1 聚氯乙烯性质和用途 .2 1.2 氯乙烯 VC .4 1.21 氯乙烯在国民经济中的地位和作用 .4 1.2.3 我国 VC 的产需状况及预测 .5 1.3 氯乙烯制取方法.6 1.4 氯乙烯的合成 .7 1.4.1 反应机理 .7 1.4.2 催化剂的选取 .7 1.5 氯乙烯生产工艺流程简述.10 1.5.1 生产工艺流程 .10 1.5.2 主要原料和产物的物化性质 .11 第二章 工艺计算 .13 2.1 物料衡算.13 2.1.1 计算依据 .13 2.1.2 各单元的物料衡算 .13 2.2 热量衡算.21 2.2.1 热量衡算式 .21 2.2.2 有关物化数据表 .21 2.2.3 相应各个设备的热量衡算 .22 第三章 主要设备及管道管径设计与选型 .29 3.1 转化器的设计与选型.29 3.1.1 已知条件 .29 3.1.2 数据计算 .29 3.1.3 手孔 .31 3.1.4 封头的选择 .31 3.2 精馏塔的设计与选型.31 3.2.1 求精馏塔的气、液相负荷.33 3.2.2 求操作线方程 .33 3.2.3 塔径的计算 .34 3.2.4 精馏塔有效高度的计算 .37 3.2.5 管径的计算 .37 3.3 主要管道管径的计算与选型.39 3.3.1 HCl 进料管.40 3.3.2 乙炔气进料管 .40 3.3.3 石墨冷却器的进料管 .41 3.3.4 多筒过滤器的进料管 .41 3.3.5 转化器的进料管 .41 3.3.6 转化器的出料管 .42 3.3.7 石墨冷却器进料管 .42 3.3.8 部分管道一览表 .42 第四章 生产中的注意事项 .43 4.1 生产中常见物质的危害及处理方法 .43 结 论 .51 参考文献 .53 附录 .54 附录 A 工艺流程图.54 附录 B 主要设备图.54 I 年产年产1010万吨氯乙烯工艺设计万吨氯乙烯工艺设计 化学化工学院 化学工程与工艺 郑浩东（） 指导老师：詹益民 摘要摘要：氯乙烯是化学工业重要有机化工原料，其市场供需量也愈来愈庞大，在化工生产中的地位不断 攀升。由于近年来全世界氯乙烯的生产发展很快，其产量及消费需求也都迅猛增长;而在国内也随着我 国聚氯乙烯等行业的不断发展，带动了我国氯乙烯消费量的不断增加。本设计主要对氯乙烯的物性、 用途及国内外生产消费现状进行分析，对其现有各种生产工艺做简要介绍，根据设计任务要求确定了 本生产工艺流程，对氯乙烯的生产、分离及提纯阶段精馏塔进行详细计算，并根据物性及操作条件等 综合因素对塔设备结构进行计算、设计、选型，对辅助设备进行相应的设计计算。做出我认为年产 20 万吨氯乙烯理想的设计方案 。 关键字关键字：增加；氯乙烯；聚氯乙烯；精馏塔；计算 II Process design of vinyl chloride with annal output of 100kt Abstract:Vinyl chloride is an important organic chemical raw materials in chemical industry, its market supply and demand quantity will become more and more large and the position of Vinyl chloride will be rise in chemical production. Due to the production of vinyl chloride is developi ng very fast in the world, the production and consumption demand are growing rapidly; With the continuous development of PVC industry in China, our countrys vinyl chloride consumption als o increased. This design mainly analyze the vinyl chlorides physical properties, use and producti on, and consumption status at home and abroad.Also brifely introducing the existing production process .According to the requirement of design task,making sure the production process and cal culating the production, separation and purification of vinyl chloride. Considering the comprehen sive factors such as physical properties, operating conditions and so on,we calculate the tower eq uipments structure, design, select type, and calculate the design of auxiliary equipment.Finally making the ideal design scheme from my side which can output 100 kt of vinyl chloride every ye ar Key words: Addition;Vinyl chloride;Poly vinyl Chloride;Distillation column;Calculate 1 前 言 本设计是根据设计任务的要求，对年产二十万吨氯乙烯的工艺初步设计，广泛收集 了聚氯乙烯（(Polyvinyl Chloride，简称 PVC） 、氯乙烯（vinyl Chloride;简称 VC）工 艺化工设计的相关资料作为设计依据。对 PVC 的性质和国内外发展状况进行了介绍，并 着重对 VC 工艺发展状况、工艺选择、性质、工艺流程及合成原理，相关的物料性质、物 料衡算、设备选型、管道设计作了较为详细的阐述，以理论设计为主，参考了大量资料 和书籍，力求接近实际、切合实际。 2 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 聚氯乙烯 1.1.1 聚氯乙烯性质和用途1 常温常压下，氯乙烯（vinyl chloride，CH2=CHCl）是无色气体，具有微甜气味， 微溶于水，溶于烃类，醇，醚，氯化溶剂和丙酮等有机溶剂中，氯乙烯沸点-13.9，易 聚合，并能与乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯，偏二氯乙烯、丙烯腊、丙烯酸酯等单体共聚， 而制得各种性能的树脂，加工成管材、面膜、塑料地板、各种压塑制品、建筑材料、涂 料和合成纤维等。近年来世界和中国聚氯乙烯树脂消耗比例分别见表 1.1 和表 1.2。 表 1.1 近年来世界聚氯乙烯树脂消耗比例 品 种比例/%品 种比例/% 管材 33 薄膜片材 13 护墙板 8 地板地砖 3 薄膜和片材 8 合成皮革 3 吹塑制品 5 电线电缆 8 其他 6 其他 13 PVC 硬 制 品 合计 60 PVC 软 制 品 合计 40 表 1.2 近年来中国聚氯乙烯树脂消耗比例 品 种比例/%品 种比例/% 管材 14 薄膜片材 11 护墙板 18 地板地砖 8 薄膜和片材 15 合成皮革 7 吹塑制品 5 电线电缆 4 其他 5 其他 13 PVC 硬 制 品 合计 57 PVC 软 制 品 合计 43 3 1.2 氯乙烯 VC 1.21氯乙烯在国民经济中的地位和作用 自 1835 年法国化学家 V.Regnault 首先发现了氯乙烯，于 1838 年他又观察到聚合体， 这就是最早的聚氯乙烯。聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势。占目 前塑料消费总量的 29%以上。到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以 3%的速度增长。这首先 是由于新技术不断采用，产品性能亦不断地得到改进，品种及牌号的增加，促进用途及 市场的拓宽。其次是制造原料来源广、制造工艺简单。产品质量好。在耐燃性、透明性 及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。又它是氯碱行业耗“氯”的大户，对氯碱平 衡起着举足轻重的作用。从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说：一般耗用量占其总量的 2030%。特别是 60 年代以来，由于石油化工的发展，为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯 资源，引起了人们极大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合 技术不断地更新，使聚氯乙烯工业获得迅猛的发展。 1.2.2 我国 VC 的产需状况及预测 1998 年我国 PVC 产量和表观需求量分别为 160 万吨和 317 万吨。在世界上产 量仅次 于美国（639 万吨）、日本（263 万吨）居第三位。2000 年前后，计划新建和扩建 PVC 能力至少为 88 万吨/年，估计此期间大量没有竞争能力的电石法小厂将闲置，所以总产能 有可能达 220 万吨/年水平，其中乙烯法将达 134.6 万吨/年，从目前占 31%上升到 61%。 1.3 氯乙烯制取方法 1835 年法国人 V.勒尼奥用氢氧化钾在乙醇溶液中处理二氯乙烷首先得到氯乙烯。20 世纪 30 年代，德国格里斯海姆电子公司基于氯化氢与乙炔加成，首先实现了氯乙烯的工 业生产。初期，氯乙烯采用电石，乙炔与氯化氢催化加成的方法生产，简称乙炔法。以 后，随着石油化工的发展，氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。1940 年， 美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。为了平衡氯气的利用，日本吴羽化学工业公司 又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。1960 年，美国陶氏化学公司 开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法，并和二氯乙烷法配合，开发成以乙烯为原料生 产氯乙烯的完整方法，此法得到了迅速发展。乙炔法、混合烯炔法等其他方法由于能耗 高而处于逐步被淘汰的地位。 1.4 氯乙烯的合成2 4 氯乙烯是由乙炔与氯化氢在升汞催化剂存在下的气相加成的。 1.4.1 反应机理 + 1248kJ/mol （1-6）ll 2 lg 22 2 CHCCHHCHC CH 上述反应实际上是非均相的，分 5 个步骤来进行，其中表面反应为控制阶段。 I 外扩散 乙快、氯化氢向碳的外表面扩散； II 内扩散 乙炔、氯化氢经碳的微孔通道向外表面扩散； III 表面反应乙炔、氯化氢在升汞催化剂活化中心反应发生加成反应生成氯乙烯； IV 内扩散 氯乙烯经碳的微孔通道向外表面扩散； V 外扩散 氯乙烯自碳外表面向气流中扩散。 1.4.2 催化剂的选取15 载体活性炭 ，升汞 对于 HCl 与 C2H2 化合生成氯乙烯的反应,要求使用的催化剂具有高活性和高选择性。 目前,电石法生产氯乙烯常用的催化剂是以活性炭为载体(孔隙率即吸苯率=30%,机械强度 90%)浸渍吸附质量分数为 10%12%的氯化汞制备而成的,其具体标准参见(YS/T31-1992 氯 化汞触媒技术标准)。 1.5 氯乙烯生产工艺流程简述 1.5.1 生产工艺流程 缓冲器 乙炔砂 封 混 合 器 石墨 冷却 器 多筒 过滤 器 石墨 预热 器 转 化 器 除汞 器 水洗 塔 碱洗 塔 冷却器 图 1.1 生产工艺流程 由乙炔工段送来的精制乙炔气，经乙炔砂封，与氯化氢工序送来的氯化氢气体经缓 冲罐通过孔板流量计调节配比（乙炔/氯化氢=1/1.051.1）在混合器中充分混合，进入石 墨冷却器，用-35盐水间接冷却，冷却到-142，乙炔氯化氢混合气在此温度下，部 分水分以 40%盐酸排出，部分则夹带于气流中，进入串联的酸雾过滤器中，由硅油玻璃 5 棉捕集器分离，然后混合气经石墨冷却器，由流量计控制进入串联的第一组转化器，在 列管中填装吸附于活性炭上的升汞催化剂，在催化剂的作用下使乙炔和氯化氢合成转化 为氯乙烯，第一组出口气中尚有 2030%未转化的乙炔，再进入第二级转化器继续转化， 使出口处未转化的乙炔控制在 3%以下，第二组转化器填装活性较高的新催化剂，第一组 则填装活性较低的，即由第二组转化器更换下来的旧催化剂即可。合成反应放出的热量 通过离心泵送来的 95100左右的循环水移去。粗氯乙烯在高温下带逸的氯化汞升华物， 在填活性炭吸附器中除去，接着粗氯乙烯进入水洗泡沫塔回收过量的氯化氢。泡沫塔顶 是以高位槽低温水喷淋，一次（不循环）接触得 20%盐酸，装大贮槽供罐装外销，气体 再经碱洗泡沫塔，除去残余的微量氯化氢后，送至氯乙烯气柜，最后去精馏工段。 1.5.2 主要原料和产物的物化性质 I 氯化氢 分子式：HCl 分子量：36.5 性质：无色有刺激性气味的气体。标准状态下密度为 1.00045 克/升，熔点-114.80， 沸点-85。在空气中发白雾，溶于乙醇、乙醚，极易溶于水，标准状况下，1 升水可溶 解 525.2 升的 HCl 气体。 规格：纯度93%水分0.06% II 乙炔 分子式：C2H2 分子量：26 性质：在常温常压下为无色气体，具有微弱的醚味，工业用乙炔因含有氯化氢、磷 化氢等杂质而具有特殊的刺激性臭气。 规格：纯度：98.5% 不含硫、磷、砷等杂质。 III 氯乙烯 分子式：CH2CHCl 分子量：62.50 沸点：-13.9 熔点：-160.0 蒸汽相对密度：2.15(空气为 1) 液体相对密度：0.9121（20) 爆炸极限：在空气中 3.626.4%(体积) 6 第二章 工艺计算 2.1 物料衡算 由于各化工单元操作连续，故采用倒推法，根据转化率或者损失率计算出原料的投入 量，再按顺序对各个单元操作进行衡算。 2.1.1 计算依据 I 计算基准 年产能力： 年产 100kt 的氯乙烯 年工作日： 以 330 天计算 日产量： 100106330=3.0455105 kg （2-1 7 ） 小时产量： 3.045510524=12689.5 kg （2-2 ） 即，每小时要合成氯乙烯 12689.5kg ，以下计算均以 1 h 为基准。 II 化学反应式： 主反应： （2-3） ll 2 HgCl 22 2 CHCCHHCHC 副反应： （2-4） 232 lllCHCCHHCCHCCH （2-5） lgllg 2 HgCl 222 CCHHHCCCHHC （2-6） 222 lgllglglCHCHCHCCHCCHCHHC III 倒推法计算： 精馏（氯乙烯的收率1：99.5%）：12689.599.5%=12753.26 kg = 204.052 kmol（2-7 ） 转化器（乙炔的转化率：95%）： 204.05295%=214.7915 kmol （2- 8） 因此，进气中 C2H2需 214.7915 kmol 2.1.2 各单元的物料衡算 （1）混合器的物料衡算 图 2.1 混合器的物料衡算简图 C2H2和 HCl 的最适宜的摩尔比是：1:1.051.12 本设计选取：nC2H2 : nHCl = 1:1.08 I 进料气组成： 表 2.1 进料气组成 进料气组分含量/% 乙炔 氯化氢 混合器 C2H2 HCl O2 H2O 8 C2H299.5 乙炔气 H2O0.5 HCl99.95 H2O0.01 氯化氢 惰性气体（以 O2计算）0.04 因此，进料气所需乙炔气： 214.791599.5% = 215.871 kmol （2-9 ） 进料气所需的氯化氢气体：214.79151.0899.95% = 232.091 kmol （2- 10） 即， C2H2 ： 214.7915 kmol （5584.579 kg） HCl ： 231.975 kmol （8467.0875 kg） O2 ： 232.0910.04% = 0.0928 kmol （2.971 kg） （2-11 ） H2O ： 232.0910.01%+215.8710.5% = 1.1025 kmol （19.845 kg） （2-12 ） II 出料气组成： 极少量的水分以浓盐酸的形式流出，此时课忽略流出的浓盐酸量。 C2H2 : 214.7915 kmol HCl ： 231.975 kmol O2 ： 0.0928 kmol H2O ： 1.1025 kmol III 混合器的物料衡算表 表 2.2 混合器的物料衡算表 进料质量/kgW/%出料质量/kgW/% 9 C2H25584.57939.679C2H25584.57939.679 HCl8467.087560.159HCl8467.087560.159 O22.9710.O22.9710. H2O19.8450.1410H2O19.8450.1410 14074.482510014074.4825100 （2） 石墨冷却器 图 2.2 石墨冷却器的物料衡算简图 由于在石墨冷却器中，用-35盐水间接冷却，混合气中水分一部分则以 40%盐酸的形式 排出，部分则混合在气流中。 查阅相关资料，即设混合器中水分以 40%盐酸排出的量占水总量的 30%2。 I 进料气组成： C2H2 : 214.7915 kmol （5584.579kg） HCl ： 231.975 kmol （8467.0875kg） O2 ： 0.0928 kmol （2.971kg） H2O： 1.1025kmol （19.845kg） II 出料气组成： C2H2 : 214.7915 kmol （5584.579kg） O2 ： 0.0928 kmol （2.971kg） H2O： 1.1025（1-30%） =0.7718 kmol =13.8915 kg （2-13 ） （2-14）40% 100% mm m 2 l HCl OHHC = （0.40.6） l mHC OH2 m 混合气 C2H2 HCl O2 H2O 石墨冷却器 盐酸 10 = （0.40.6）（9.9225-13.8915） =3.969kg （2-15 ） HCl： 8467.0875-3.969=8463.1185 kg =231.8665 kmol （2-16） 盐酸：3.969+（19.845-13.8915）=9.9225 kg （2-17 ） III 石墨冷却器的物料衡算 表 2.3 石墨冷却器的物料衡算表 进料质量/kgW/%出料质量/kgW/% C2H25584.57939.679C2H25584.57939.679 HCl8467.087560.159HCl8463.118560.131 O22.9710.O22.9710. H2O19.8450.1410H2O13.89150. 盐酸9.92250. 14074.482510014074.4825100 （3）多筒过滤器 由相关资料查得，在多筒过滤器中，采用 35%憎水性有机硅树脂的 510um 细玻璃纤 维，可将大部分酸雾分离下来，以盐酸的形式排出。 假设盐酸为 38%，出水量为 80%。 I 进料气组成： C2H2 : 214.7915 kmol （5584.579kg） HCl ： 231.975 kmol （8463.1185kg） O2 ： 0.0928 kmol （2.971kg） H2O： 0.7718kmol （13.8915kg） II 出料气组成： C2H2 : 214.7915 kmol （5584.579kg） O2 ： 0.0928 kmol （2.971kg） H2O： 13.8915（1-80%）=2.7783 kg 盐酸为 38%， 100% = 38% （2-18 OHHC 2 mm m l HCl ） = （0.380.62） HCl m OH2 m 11 =（0.380.62）13.8915 =6.8115 kg （2-19 ） HCl： 8463.1185-6.8115=8456.307 kg （2-20） 盐酸：6.8115+13.891580%=17.9247 kg （2-2 1） III 多筒过滤器的物料衡算 表 2.4 多筒过滤器的物料衡算表 进料质量/kgW/%出料质量/kgW/% C2H25584.57939.707C2H25584.57939.707 HCl8463.118560.172HCl8456.30760.125 O22.9710.O22.9710. H2O13.89150.H2O2.77830. 盐酸17.92470.00127 14064.5610014064.56100 （4）石墨预热器 此时无质量交换，即进出口各物料量不变。 表 2.5 石墨预热器物料衡算表 进料/出料质量/kgW/% C2H25584.57939.757 HCl8456.30760.202 O22.9710. H2O2.77830. 14046.64100 （5）转化器 图 2.3 转化器物料衡算简图 由前面的叙述知，此转化器转化率为 95%3。 C2H2 HCl 转化器 CH2CHCl C2H2 HCl 12 I 进料气组成： C2H2 : 5584.579 kg （214.7915 kmol） HCl ： 8456.307 kg （231.68 kmol） O2 ： 2.971 kg H2O ： 2.7783 kg II 出料气组成： CH2CHCl ：214.791595%62.5 = 12753.245 kg （2-2 2） C2H2 : 5584.579（1-95%）= 279.229 kg （2-23 ） HCl ： 8456.307-214.791595%36.5 = 1008.4117kg （2-24 ） O2 ： 2.971 kg H2O ： 2.7783 kg III 转化器的物料衡算： 表 2.6 转化器的物料衡算表 进料质量/kg W/% 出料质量/kg W/% C2H25584.57939.757CH2CHC l 12753.24590.792 HCl8456.30760.202C2H2279.2290.0199 O22.9710.HCl1008.41177.179 H2O2.77830.O22.9710. H2O2.77830. 14046.6410014046.64100 （6）除汞器 由于汞含量极少，实际操作中课忽略其影响，即物料进、出组分相同。 除汞器的物料衡算： 表 2.7 除汞器的物料衡算表 进料质量/kg W/% 出料质量/kg W/% CH2CHC l 12753.24590.792CH2CHC l 12753.24590.792 C2H2279.2290.0199C2H2279.2290.0199 HCl1008.41177.179HCl1008.41177.179 O22.9710.O22.9710. 13 H2O2.77830.H2O2.77830. 14046.6410014046.64100 （7） 石墨冷却器 表 2.8 石墨冷却器物料衡算表 进料质量/kg W/% 出料质量/kg W/% CH2CHCl12753.24590.792CH2CHCl12753.24590.792 C2H2279.2290.0199C2H2279.2290.0199 HCl1008.41177.179HCl1008.41177.179 O22.9710.O22.9710. H2O2.77830.H2O2.77830. 14046.6410014046.64100 （8）水洗泡沫塔4 查阅相关文献可知，水洗泡沫塔用来回收过量的氯化氢，泡沫塔是以高位槽低温水 喷淋，一次（不循环）接触可得 20%的盐酸。假如回收盐酸的回收率为 98%，加入的水 量为 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 （2-25） II 出料气组成： CH2CHCl ： 12753.245 kg C2H2 : 279.229 kg 回收的盐酸： 1008.411798%20% = 4941.22 kg （2-26 ） 14 HCl ： 1008.4117（1-98%）= 20.168 kg （2- 27） O2 ： 2.971 kg H2O ： 3955+2.7783-4941.220.8 = 4.8023 kg （2-28） 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/% CH2CHC l 12753.2450.708CH2CHCl12753.2450.708 C2H2279.2290.0155C2H2279.2290.0155 HCl1008.41170.056HCl20.168 0.00112 O22.9710.O22.9710. H2O3957.77830.22H2O4.80230. 盐酸 4941.220.274 18001.63510018001.635100 （9）碱洗泡沫塔 CH2=CHCl CHCH HCl 碱洗泡沫塔 CH2=CHCl CHCH 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 15 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 进料质量/kg W/% 出料质量/kg W/% CH2CHC l 12753.2450.976CH2CHCl12753.2450.976 C2H2279.2290.0214C2H2279.2290.0214 HCl20.168 0.00154 HCl（除去的）20.168 0.00154 O22.9710.O22.9710. H2O4.80230.H2O4.80230. 13060.41510013060.415100 2.2 热量衡算 2.2.1 热量衡算式 （2-29） 54321 QQQQQ 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。 16 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 ，含 iiW CCP 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 （2-30） 2 1 21 ln P P PP P C C CC C 2.2.2 有关物化数据表5 表 2.11 物化数据表 项目温度/ 比热/kcal/（kg） 250.428 750.45 乙炔 1100.455 250.204 750.208HCl 1100.2085 250.45 750.451 水蒸气 1100.46 250.234 750.24O2 1100.244 250.846 750.8327 氯乙烯 1100.868 盐酸（40%） -353.214 17 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 进料质量/kg W/% 出料质量/kg W/% C2H25584.57939.679C2H25584.57939.679 HCl8467.087560.159HCl8463.118560.131 O22.9710.O22.9710. H2O19.8450.1410H2O13.89150. 盐酸 9.92250. 14074.482510014074.4825100 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） 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 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/kmol5 则冷却器只能中 HCl 溶于水放出的热量为： .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 = 5584.5791.792（-13-25）+8467.08750.8541（-13-25） 18 +2.9710.9798（-13-25）+1.88413.8915（-13-25） +9.92253214（-13-25） = -.4916-.0985-110.6175-994.5202-.77 = -.498 kJ （2-35） Q2 : 5% Q2=Q5 Q1Q2Q3=Q4Q5 （2-32） 0+ Q2+30627.8125 = -.498+0.05Q2 （2-36） Q2 = -.906 kJ Q5 ： Q5 = Q25% = -99930.5953 kJ （2-37） 表 2.13 石墨冷却器热量衡算表 物料入口/kJ物料出口/kJ C2H20C2H2-.4916 HCl0HCl-.0985 O20O2-110.6175 H2O0H2O-994.5202 冷凝热 30627.8125 盐酸 -.77 盐水吸热 -.906 损失 -99930.5953 -.093-.093 （2） 石墨预热器 进料温度： t1 = -13 出料温度： t2 = 75 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） 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 19 = 5584.5791.8（75+13）+8456.3070.858（75+13）+2.9710.9798 （75+13）+2.77831.884（75+13） = .3136+.0037+256.