（7）计算主要原料投料量 每批应生产的聚合物数量为：

15?104?103?0.997900?0.94?176773.05kg/B

采用9釜（48m3）并联，则每釜每批投料量应为：

176773.05?19641.45㎏/B

9已知反应的转化率为88%，则应投入的VC单体的质量为：

19641.450.88?22319.8㎏/B

3.3各个设备物料衡算

3.3.1乙炔发生段与氯乙烯合成段物料衡算

乙炔发生段和氯乙烯合成段物料平衡关系示意图如下： M水 MHCl M电石 发生器 M乙炔 混合器 M粗聚乙烯 精馏塔 M聚乙烯

图3.3.1 乙炔发生段和氯乙烯合成段物料平衡关系图

电石：分子式 GaC2，分子量 64.10。性质：化学纯的碳化钙几乎是无色透明的结晶体，工业用电石呈灰色.棕黄色或黑色。18°C时的比重为2.22，电石比重随着GaC2含量的减少而增加。不容于所有有机溶剂中，熔点2300oC（纯）电石与水作用生成乙炔和氢氧化钙。

规格：GaC2含量不小于67.17%（重量）；GaO含量不大于22.08%；C含量不大于1.0%；MgO含量不大于0.4%；H2S含量 小于等于0.15%；PH3含量小于等于0.08%；发气量：在20o，0.1mPa压力下（760毫米汞柱），285L/kg以上；粒度：25~200mm，当粒度＞80mm时，视比重为1~1.3kg/L。

氯化氢

分子式 HCl，分子量36.5.

性质：是一种无色有刺激性的气体，遇到湿空气则呈白色烟雾。

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标准状况下比重为1.639kg/m3，低温低压下可以成为液体，熔点为-114oC，沸点为-85.03oC。

易溶于水，标准状况下，1升水可溶解525.2升气体。

乙炔又称电石气。结构简式HC≡CH，是最简单的炔烃。化学式C2H2 分子结构： C原子以sp杂化轨道成键、分子为直线形的非极性分子。 无色、无味、易燃的气体，微溶于水，易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。 化学性质很活泼，能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应。 能使高锰酸钾溶液的紫色褪去。

3CH≡CH + 10KMnO4 + 2H2O→6CO2↑+ 10KOH + 10MnO2↓ 乙炔的实验室制法：

CaC2+2H－OH→Ca(OH)2+CH≡CH↑ 化学性质： （1）氧化反应：

a．可燃性：2C2H2+5O2 → 4CO2+2H2O

现象：火焰明亮、带浓烟 , 燃烧时火焰温度很高（＞3000℃），用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。

b．被KMnO4氧化：能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。

（2）加成反应：可以跟Br2、H2、HX等多种物质发生加成反应。 如：溴水褪色或Br2的CCl4溶液褪色

所以可用酸性KMnO4溶液或溴水区别烯烃与烷烃。 与H2的加成

CH≡CH+H2 → CH2＝CH2 与HX的加成

如：CH≡CH+HCl →CH2=CHCl 氯乙烯用于制聚氯乙烯 （3）“聚合”反应：三个乙炔分子结合成一个苯分子： 由于乙炔与乙烯都是不饱和烃，所以化学性质基本相似。 在适宜条件下，三分子乙炔能聚合成一分子苯。

金属取代反应：将乙炔通入溶有金属钠的液氨里有氢气放出。 乙炔与银氨溶液反应，产生白色乙炔银沉淀。

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因为乙炔分子里碳氢键是以SP-S重叠而成的。碳氢里碳原子对电子的吸引力比较大些，使得碳氢之间的电子云密度近碳的一边大得多，而使碳氢键产生极性，给出H+而表现出一定的酸性。

乙炔可用以照明、焊接及切断金属（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。

由上计算得知需年产单体的吨数= 15×104/0.88=170454.5t/y

= x×62.5×24×300×10-6

则得出n氯乙烯=378787.8mol/h

C2H2 + HCl = CH2CHCl 1 1 1 则n乙炔 = n氯化氢 = 378787.8mol/h 已知： 乙炔/氯化氢= 95%

；乙炔的转化率=98%

则需要n乙炔 = 378787.8/ 98% = 386518.2mol/h n氯化氢= 378787.8 / 95% = 398724mol/h

CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2

64 36 26 74

已知电石纯度为 80%, CaO 10%，不计其余杂质的反应 则需要电石量为m = 378787.8×64×10-6/80% =30.3t /h

转化出口处（即为反应后的物质）有未反应的乙炔、氯化氢和粗VC； 则未反应的C2H2 =（386518.2–378787.8）= 7730.4mol/h

则未反应的HCl=（398724–386518.2）= 12205.8mol/h

经过净化后氯化氢含量接近为零，只含有VC和少量的高沸物、乙炔； 则经过精馏以后乙炔气体去变压吸附，高沸物经储罐后运出，单体到储槽中

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则绘制物料平衡图如下

HCl的摩尔数为398724mol/h

乙炔的转化率为98% 反应后的物质 HCl的摩尔数为12205.8mol/h

C2H2的摩尔数为386518.2mol/h 混合器 转化器 C2H2的摩尔数为7730.4moL/h 净化后的物质 少量的C2H2 VC单体 氯化氢的含量接近为零

精馏 去变压吸附

VC的摩尔数为378787.8 moL/h 少量高沸物 净化 图3.3.1 乙炔段物料平衡

3.3.2聚合釜物料衡算

聚合釜物料平衡关系示意图如下：

M3 M4 M5

M1 聚合釜 M9

M2 M6 M7 M8

图3.3.2 聚合釜物料平衡关系图

M1—氯乙烯单体 M2—去离子水 M3—引发剂（偶氮二异庚腈）M4—终止剂 M5—调节剂M6—防粘釜剂 M7—悬浮剂 M8—二次用水 M9—聚合物混合溶液1

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25℃时氯乙烯密度为0.9017g/cm3，水密度为0.997 g/cm3。 ① 进入聚合釜内VC单体质量M1=22319.8kg，据配方比可得： 去离子水质量M2=

22319.8?1.4?0.997?34550㎏/B

0.9017引发剂的质量M3=22319.8?0.1%?22.32㎏/B 终止剂的质量M4=22319.8?0.01%?2.23㎏/B 反应调节剂的质量M5=22319.8?0.01%?2.23㎏/B 防粘壶剂的质量M6=22319.8?0.1%?22.32㎏/B 分散剂的质量M7=22319.8?0.2%?44.64㎏/B 二次用水的质量M8=700 kg/B M1+M2+M3+…+M8=57663.54 kg/B

助剂总剂量为：44.64+2.23+22.32+2.23+22.32=93.74㎏/B ② 出料

生成PVC量：22319.8?88%?19641.4㎏/B 未反应的VC量：22319.8?19641.4?2678.4㎏/B

卸到出料槽物料量（所生成的聚合物质量）：22319.8×88%×99%=19445 kg/B 损失PVC的质量：M损=22319.8×88%×1%=196.4 kg/B

聚合物的混合溶液M9=M(未转化的PVC)+ M2+ M3+…+ M8+2678.4=57467.3 kg/B 对聚合釜作全物料衡算得： M1+ M2+ M3+…+ M8= M9+ M损

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