#一万吨氯乙烯生产工艺

75 110 25

O2

75 110 25

氯乙烯

75 110

盐酸<40%）

[5]

0.451 0.46 0.234 0.24 0.244 0.846 0.8327 0.868 3.214

-35

2.2.3计算： ⑴石墨冷却器： 已知表：

表14已知量表

进料 CH≡CH HCl O2 H2O Σ

质量/kg 611.491 927.112 0.3254 0.4696 1539.398

出料 CH≡CH HCl O2 H2O 40%盐酸

Σ

质量/kg 611.491 927.019 0.3254 0.3288 0.2347 1539.398

进料温度：25℃，出料温度：-13℃ 25℃为计算基准 C 乙炔=1.352 kJ(kg·℃>-1 C 水蒸气=1.8837 kJ(kg·℃>-1 C 氯化氢=0.8581 kJ(kg·℃>-1 C 氧气=0.653 kJ(kg·℃>-1 C 水-1

C水<冷凝热）= -2229.4636 kJ(kg·℃>-1 C40%盐酸=3214 kJ(kg·℃>-1 计算：

Q1：进料温度25℃，则Q1=0

Q3：HCl溶于水放出的热以及水气液化放出的热

生成40%盐酸时，HCl的水溶液的生成热：3544kcal·kmol-1=148351.84 kJ·kmol-1。[4] 则HCl溶于水放出的热量为：148351.84??927.112?927.019?/36.5?381.559kJ 水液化放出的热：Q?381.559?0.046?17.440kJ ∴Q3=2381.559+17.440=398.9997kJ

∴Q4=Q乙炔＋Q氯化氢＋Q氧气＋Q水蒸气＋Q盐酸 = -90340.286 kJ Q2:5%Q2=Q5

∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5

∴0＋Q2＋398.9997=-90340.286＋5%Q2 ∴Q2= -95515.0378 kJ Q5= -4775.752 kJ

表15石墨冷却器热量衡算表

项目 CH≡CH HCl O2 H2O

入方/kJ 0 0 0 0

项目 CH≡CH HCl O2 H2O

出方/kJ -131415.952 -30229.091 -8.076 -23.534

冷凝热 盐水吸热

Σ 41.8568 -95515.038 -95116.038 盐酸 损失 Σ -2866.363 -4775.752 -95116.038

⑵石墨预热器 已知表

表16已知量表

出料/出料 CH≡CH HCl O2 H2O Σ

质量/kg 611.491 926.862 0.3254 0.0658 1538.7444

进料温度：-13℃，出料温度：75℃ 以-13℃计算为基准 C 乙炔=1.80 kJ(kg·℃>-1 C 水(g>=1.884 kJ(kg·℃>-1 C 氯化氢=0.858 kJ(kg·℃>-1 C =0.236 kJ(kg·℃>-1 计算：

Q1：进料温度-15℃，则Q1=0 Q3=0

Q4 =Q 乙炔＋Q氯化氢＋Q氧气＋Q水(g> =166881.161 kJ Q2:5%Q2=Q5

∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5

∴0＋Q2＋0=166881.161＋5%Q2 ∴Q2=175664.380 kJ Q5=8783.220 kJ

表17石墨预热器热量衡算表

项目

CH≡CH HCl O2 H2O 蒸汽加热

Σ

入方/kJ 0 0 0 0

175664.380 175664.380

项目 CH≡CH HCl O2 H2O 损失 Σ

出方/kJ 96860.145 69981.820 28.290 22.255 8783.220 175664.380

⑶转化器：

表18已知量表

进料 CH≡CH HCl O2 H2O Σ

质量/kg 611.491 926.862 0.3254 0.0658 1538.744

出料 CH≡CH HCl O2 H2O Σ

质量/kg 30.574 111.345 0.3254 0.0658 1538.744

CH2=CHCl 1396.433

根据：此处热损失率为：1.5%

进口温度：75℃，出口：110℃，以75℃为计算标准。 C 乙炔=1.894kJ(kg·℃>-1 C 水 (g>=1.907 kJ(kg·℃>-1 C 氯化氢=0.872 kJ(kg·℃>-1 C 氧气=0.242 kJ(kg·℃>-1

C 氯乙烯=0.8502 kJ(kg·℃>-1 计算：

Q1：进料温度75℃，则Q1=0 Q3=124.8×131.376×103=2788388.571 kJ

Q4 =Q氯乙烯＋Q 乙炔＋Q氯化氢＋Q水(g>＋Q氧=43920.680 kJ Q2:1.5%Q2=Q5

∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5

∴0＋Q2＋2788388.571=43920.684＋1.5%Q2 ∴Q2=-2786261.82 kJ Q5=-41793.9273 kJ

表19转化器热量衡算表

项目

CH≡CH HCl O2 H2O 反应热 循环水 ∑

入方/kJ 0 0 0 0

2786261.735 -2786261.735 2126.753

项目 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O 损失 ∑

出方/kJ 41553.667 2026.782 2037.585 2.756 0.4388 -41793.927 2126.753

⑷石墨冷却器 已知表

表20已知量表

出料/出料 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O Σ

质量/kg 1396.433 30.574 111.345 0.3254 436.8 1538.744

进口温度：110℃，出口温度：25℃ 以110℃为计算标准。 C 氯乙烯=0.857 kJ(kg·℃>-1 C 乙炔=1.846 kJ(kg·℃>-1 C 水 (g>=1.9046 kJ(kg·℃>-1 C 氯化氢=0.8623 kJ(kg·℃>-1 C 氧气=1.000 kJ(kg·℃>-1 计算：

Q1：进料温度110℃，则Q1=0 Q3=0

Q4 =Q氯乙烯+Q乙炔+Q氯化氢 +Q水(g>+Q氧气 =-114720.048 kJ Q2: 5%Q2=Q5

∵Q1+Q2+Q3=Q4+Q5

∴0+Q2+0=-114720.048+5%Q2 ∴Q2=-120757.956 kJ Q5=-6037.898 kJ

表21石墨冷却器热量衡算表

项目

CH≡CH HCl O2 H2O 循环水

入方/kJ 0 0 0 0

-120757.946

项目 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O 损失

出方/kJ -101723.187 -4797.443 -816.111 -27.66 -27.66 -6037.897

∑ -120757.946 ∑ -120757.946

⑸冷却水消耗 ⅰ盐水：

已知：盐水用于石墨冷却器除去水气，

进口温度：-35℃，出口温度：-20℃ 40%盐水的比热容：C盐水=3214 kJ(kg·℃>-1。[5] ∴Q=3214×m×[-20-<-35）]=95515.038 kJ ∴m=1981.23 kg

ⅱ循环水：在石墨预热器时， 进口温度：110℃， 出口温度：95℃。

95℃时，C水蒸气=4.214 kJ(kg·℃>-1 110℃时，C水蒸气=4.238 kJ(kg·℃>-1 C平均=<4.214＋4.238）÷2=4.226 kJ(kg·℃>-1 Q=175664.380 kJ

∴需水量m=175664.380÷4.226÷<110-95）=2771.669 kg ①在转化器中， 进口温度：95℃， 出口温度：110℃。 Q=2786261.735kJ

∴需水量m=2786261.735÷4.226÷<110-95）=43954.280 kg ②在石墨冷却器Ⅱ中，

进口温度：15℃ 出口温度：95℃

95℃时，C水气=4.214 kJ(kg·℃>-1 15℃时，C水气=4.187 kJ(kg·℃>-1 C平均=<4.214＋4.187）÷2=4. 2 kJ(kg·℃>-1 Q=120757.946kJ

∴需水量m=120757.946÷4.2÷<95-15）=359.399 kg

表22水消耗综合表

项目 盐水 循

环 水

分相 石墨冷却器 石墨预热器 转化器 石墨冷却器Ⅱ

∑

热量/kJ 95515.038 175664.38 2786261.735 120757.65 3082684.143

质量/kg 1981.23 43954.28 359.399 47084.848 47084.848

∵石墨预热器中的水可以由转化器的出水来提供； 石墨冷却器出口处的水又可以提供给转化器。 ∴实际用水43954.28kg 。

3 主要设备的设计与选型

3.1 石墨冷却器的选型 3.1.1已知条件

总热负荷：Q=561628.422 kJ/h 盐水流量：11649.625 kg/h 进口温度：-35℃ 出口温度：-20℃ 混合气