电石乙炔法生产粗氯乙烯工艺设计毕业论文 下载本文

表4-10 水洗塔的热量衡算表

各热量名称?????????乙炔气降温时放出的热量????????????????Q1?????????????氮气降温时放出的热量????????????????????Q2?????????????????空气降温时放出的热量????????????????????Q3?

???氯化氢?气体降温时放出的热量?????? Q4??????????????氯化氢气体溶于水放出的热量 Q5? VC降温时放出的热量???????????????????Q6?

需热量?kJ/h)

6250 1225 316.396 3.2478×104 2.4289×104 6.2559×105 7.273×103 282.52 -2.447×105 4.53×105

? EDC??降温时放出的热量

????????????????Q7?

水蒸气降温时放出的热量 Q8?水蒸气吸收的热量 Q9???????????????????总???????计????????????????????????????????Q?

水洗的出口温度t出:

Wh=

Q (4-4) ??Cpt2?t1得: t出=

Q+ t入

Cpwh4.53?105=+20 = 93.6℃ 4.1023?1500所以水洗塔的出品温度为93.6 ℃。

4.6高沸塔的热量衡算

精馏操作压力的选择,是与氯乙烯及被分离的杂质的性质分不开,氯乙烯及其混合物沸点较低,常温常压下多是气体,所以,若在常压下精馏得在低温下进行,这样不但需消耗相当数量的冷冻剂,增加生产成本,而且也影响正常操作。因此氯乙烯的精馏操作宜在加压下进行,生产中一般为5个大气压,这样可使混合物沸点提高到常温或较高的温度,使精馏在常温下进行。

参考《聚氯乙烯生产原理》知高沸塔的操作条件为:塔的平均操作压力为0.5MPa(绝对压力),塔顶温度tD=34℃,塔釜温度tW=51.5℃;沸点进料,进料液的沸点tF=34.5℃。

4.6.1回流比的确定

回流比是精馏操作的重要条件,选择适宜的回流比R在精馏计算中占有重要的地位。一般情况下适宜的回流比R由最小回流比Rmin来决定。

高沸塔的进料可近似各由氯乙烯与二氯乙烷组成的二元体系。已知xD=0.99999,xf=0.9948,由《聚氯乙烯生产原理》一书的163页表3.14可得yf=0.99949,则:

Rmin=

xD?yF0.99999?0.99949= = 0.11

yF?xF0.99949?0.9948可见高沸塔取R=0.2,约为Rmin的1.8倍,是在R=1.3~2.0Rmin的范围内,是适宜的,所以取回流比R=0.2。

4.6.2热量衡算

在精馏操作中,塔底再沸器(或塔釜)所需的热量以及塔顶冷凝器和冷却器所需冷却水或冷冻剂的量,均可通过热量衡算来确定。现将该塔的物料衡算,有关物性数据和必要的符号记于表4-11所示。

4-11高沸塔物料衡算及有关物性数据表

组成 名称 kg/h 质量分数 gf,i

VC 8252.7108 99.2 132.0434 99.48 1.4235 8189.9681 ~100.00 131.0395

EDC 67.9018 0.8 0.6861 0.52 1.2979 0.1297 ~0. 0.001310

合计 GF =8320.6471

100.00 132.7298 100.00 —— GD=8190.0978

100.00 131.0408

进料 tF=34.5℃

kmol/h 摩尔分数 比热kJ/kg℃ CFi

kg/h

塔顶 tD=34℃

质量分数 gDi kmol/h

摩尔分数 比热kJ/kg℃ Cvi 蒸发潜热kJ/kg℃ ri

kg/h 质量分数 gwi

塔釜 tW=51.5℃

kmol/h 摩尔分数 比热kJ/kg℃ Cwi

kg/h 质量分数 gL,i

回流进料 tL=34℃

kmol/h 摩尔分数 比热kJ/kg℃ CL,i

热量衡算:

1、进料带入热量QF:

QF = GF ·(gF,1·CF,1 + gF,2·CF,2) ·tF

99.999 0.8792 293.076 63.3375 48.65 1.0134 60.00 1.5072 1637.9936 ~100.00 9.9974 ~100.00 1.4235

0.001 —— —— 66.8641 51.35 0.6756 40.00 1.3188 0.0259 ~0. 微量 ~0. ——

100.00 —— —— Gw =130.2016

100.00 1.6891 100.00 —— GL=1638.0195

100.00 —— 100.00 ——

=8320.6471×(0.992×1.4235+0.0064×0.008)×34.5 =4.0652×105 kJ/h

2、回流液带入的热量QL:

QL = GL·CL·tL

=8320.6471× 0.2× 1.4235×34 = 8.0542×104 kJ/h

3、塔顶蒸汽带出热量QV

由于塔顶蒸气量:

GV = GD + GL故

QV = (GD + GL)·(CV,1·tD + ri)

=(8252.7108 + 8320.6471×0.2)×(0.8792×34+293.076) = 3.2028×106 kJ/h

4、塔釜残液带出热量QW:

QW = GW·(gW.1·CW.1 + gW.2·CW.2)·tW

=130.2016×(0.4865×1.5072+0.5135×1.3188)×51.5 =9.061×103 kJ/h

5、塔釜加热水带入热量QH:

QH1=(QV + QW)-(QF + QL)

=(3.2028×106+9.061×103)-(4.0652×105+8.0542×104) =2.7253×106kJ/h

设热损失为10%,即

Q损=QH1×10% = 2.7253×106×10%

= 2.7253 × 105 kJ/h

QH=QH1×1.1=2.7253×106×1.1

= 2.9979×106 kJ/h

由以上计算结果得高沸塔热量衡算如表4-12所示。

表4-12 高沸塔热量衡算

入 塔 热 量 出 塔 热 量

名称 进料带入热量QF 回流带入热量QL 加热水带入热QH

合计

塔顶蒸汽带出热量QV 塔釜残液带出热量QW

热损失Q损

合计

热量Q,kJ/h 4.0652×105 8.0542×104 2.9979×106 3.4850×106 3.2028×106 9.6010×103 2.7253×105 3.4849×106

4.6.3再沸器所需热水量GH及冷凝器所需冷冻盐水量GC的计算

根据前面提供的高沸塔情况,塔的再沸器和冷凝器进出口温度大致如下图4.1和4.2所示。

图4.1 高沸塔再沸器温度分布 图4.2 高沸塔冷凝器温度分布

34℃氯乙烯蒸汽51.5℃混合液85℃热水-5℃氯化钙盐水90℃热水51.5℃混合液-8℃氯化钙盐水34℃氯乙烯再沸器所需加热用水量为: GH=

Q

Cp?t2?t1?2.9979

4.1868??90?85?=

=1.4323×105 kJ/h

冷凝器所需25êCl2盐水量为:

GC=

(GD?GL)ri

Cp1?t2?t1?=

?8252.7108?1650.5422??293.076

2.8889???5?8?

=3.3489×105kJ/h

式中:

CP——水的平均比热,CP=4.1868kJ/kg·℃

CP1——25êCl2比热(-10~-5℃时),CP1=2.8889kJ/kg·℃

4.6.4再沸器和冷凝器所需传热面积的计算