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1、化工系毕业设计（论文） 目 录1 聚氯乙烯的概述11.1 聚氯乙烯11.1.1 聚氯乙烯的性质11.1.2 聚氯乙烯的优点11.1.3 聚氯乙烯的用途11.1.4 聚氯乙烯工业的重要性21.1.5 中国聚氯乙烯的发展31.2 聚氯乙烯生产工艺31.2.1 原料乙炔的制备31.2.2 氯乙烯合成41.2.3 氯乙烯聚合62 工艺计算72.1 物料衡算72.1.1 设计参数72.1.2 原料气需用量72.1.3 乙炔预冷器：82.1.4 氯化氢预冷器：92.1.5 混合气冷冻脱水102.1.6 转化器；112.1.7 净化水洗（含降膜、泡沫、填料）122.1.8 碱洗塔132.1.9 机前冷却器1
2、42.1.10 压缩机152.1.11 全凝器162.1.12 尾气冷凝器17 2.1.13 低沸塔21372.1.14 高沸塔222.2 能量衡算222.2.1 预冷器222.2.2 混合器冷冻脱水252.2.3 预热器272.2.4 冷却器（混合器）282.2.5 吸收水冷却器292.2.6 机前冷却器292.2.7 机后冷却器302.2.8 全凝器312.2.9 尾凝气322.2.10 成品冷凝器332.2.11 低沸塔塔顶冷凝器耗冷量计算：332.2.12 冷耗量及盐水循环量汇总表343 总结35参考文献36致 谢371 聚氯乙烯的概述1.1 聚氯乙烯1.1.1 聚氯乙烯的性质PVC属
3、于无定形共聚物，密度，表观密度，比热容，热导率，折射率。以呈玻璃态。呈粘弹态。时呈熔融态。时呈粘流态。脆化点。软化点.玻璃化转化温度在上下。以上时开始分解，以上时快速分解。以上剧烈分解并变黑。PVC在火焰上能燃烧，并降解释放出,苯等低分子化合物，离火自熄。耐电击穿，可用于1万伏低压电缆。较耐老化，但在光照和氧的作用下会缓慢分解，释放盐酸、形成羰基、共轭键而变色。化学稳定性好，在酸、碱、盐溶液中较为稳定。并且在室温条件下耐磨性超过硫化橡胶。1.1.2 聚氯乙烯的优点聚氯乙烯的突出优点是易燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、水汽低渗透性好。此外，综合机械性能、制品透明性、电绝缘性、隔热、消声、消震性好。是
4、性价比最为优越的通用型材料。缺陷是热稳定性、抗冲击性较差，降低温度时迅速变硬变脆。受冲击时极易脆裂。但PVC极易改性，通过化学、物理方法可大大改善其性能。并且可通过分子链交联或引入功能基团等手段赋予新的功能1。例如：将PVC树脂化后氯化，氯含量提高了10%以上，即保留了PVC的优良耐化学性，尺寸稳定性及良好的绝缘性能又提高了耐热性、拉伸强度、弹性模量及阻燃抑烟性能。按配方不同，其玻璃化转化温度从PVC的提高到。热变形温度从升至。氯化聚氯乙烯优良的耐化学性、阻燃抑烟性、高度的刚性、合适的密度及耐热性使之制造的管道、管件、阀门能用于输送热水、冷水、工业腐蚀性液体，高温液体和消防系统特用管材管件；可
5、以用于制造飞机机舱内的低烟制品等。1.1.3 聚氯乙烯的用途PVC一般软制品：利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。PVC薄膜：PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。PVC涂层制品：有衬底的人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合
6、而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软制薄片，再压上花纹即可。人造革可以用来制作皮箱、皮包、沙发及汽车的坐垫等，还有地板革，用作建筑物的铺地材料。PVC泡沫制品：软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫、及防震缓冲包装材料。也可用挤出机基础成低发泡硬PVC板材和异型材，可替代木材试用，是一种新型的建筑才材料。PVC透明片材：PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。PVC硬板和板材：PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼
7、后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。PVC的其它用途：门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已与木门窗铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材、中空容器等2。1.1.4 聚氯乙烯工业的重要性聚氯乙烯PVC是世界上实现工业化时间最早，应用范围最广范的通用型热塑性塑料。在三四十年代开始实际应用以来，其产量一直稳居塑料工业之首，后来由于聚氯乙烯发展速度更快，1996年才退居第二位。在美国1990年底密
8、度聚氯乙烯的产量超过了PVC，1992年高密度聚氯乙烯的产量及销售量已以PVC大致相当，他们交替位于第二或第三之间。在日本PVC产量和消费量居第二位。在中国PVC塑料制品产量一直位居第一，PVC树脂产量从1988年开始退居第二，消费量低于聚乙烯和聚丙烯而名列第三位。尽管如此聚氯乙烯在其综合性能、品种的多样性、用途的广泛性、性能价格比及资源利用和对生态环境的影像方面，优于任何一种塑料。60多年来PVC工业一直保持着最富活力的技术革新和持续稳定的发展状态3。PVC是相当重要的大宗塑料，它的综合性能好，改性品种多用途最为广泛。原料来源丰富、消耗石油少，价格低廉、经济效益好而且能耗低，作为钢铁、有色金
9、属、木材、玻璃、纸张等传统材料的替代产品，有利于资源优化配置和节省社会能源4。由于容易改性和提高性能，PVC已由通用性材料打入工程材料、功能材料和强性材料，为PVC工业注入了新的活力。PVC用途的广泛性、碱氯产品的关联性、生产技术的密集性。使PVC工业与建筑、汽车、电子机械及石油化工等国名经济的支柱产业，氯碱工业等基础原料工业高新产业紧密相连。在美国70年代初做过统计指出PVC和它有关的原材料、机械及最终产品综合产值约占当时美国国民生产总值的10%以上。中国在80年代末也对华东地区做过调查每万吨氯碱可创造5-7亿元工业产值，每亿元产值直接影响到下游产业的15-20亿元产值。PVC加工业是中国塑
10、料工业中企业数最多的行业，其生产程度之高，应用覆盖面之广，技术推动性之大是非常明显的。PVC工业的发展可以带动和促进国民经济许多行业的技术进步与发展，可以改善人们衣食住行条件，提高人民生活水平。1.1.5 中国聚氯乙烯的发展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%。报道的项目有万县市6万吨/年本体法PV
11、C装置，天津渤海公司同韩国乐喜公司、美国西方化学公司合资的10万吨/年 PVC装置，(其中引进的8万吨/年乙烯法VCM装置于1997年建成、投产)，上海天原化工厂同伊滕忠商事、旭硝子公司合资的24万吨/年VCM和20万吨/年 PVC装置，泰国正大集团在宁波的12万吨/年 PVC装置，辽河集团与乐喜金星公司合资的8万吨/年 PVC装置，上海氯碱化学公司已使VCM产能增大到30万吨/年，计划到40万吨/年，这意味PVC产能将由目前的22万吨/年增加到36万吨/年，北京化工二厂将增加PVC能力7.6万吨/年，齐鲁公司将增加PVC能力10万吨/年，广州化工厂8万吨/年乙烯法VCM/PVC项目已通过评审
12、。PVC工业的意义十分重大。1.2 聚氯乙烯生产工艺1.2.1 原料乙炔的制备HCCH 纯品为无色略带芳香气味的气体，工业品（俗称电石气）则具轻微大蒜臭。常压下不能液化，升华点，易燃、易爆，是有机合成工业的重要原料，也是有特定用途的优质高热值燃料。生产方法工业上有许多种生产乙炔的方法，按原料来源可分为两大类：碳化钙法和烃类热裂解法。碳化钙法又名电石法，是最古老且迄今仍在工业上普遍应用的乙炔生产方法。它是使电石与水在乙炔发生器中作用而制得乙炔： 电石（含碳化钙80）可得乙炔约 3101（常温、常压）。 电石为固体物料,运输方便，制得乙炔浓度很高,只需简单精制即可使用。故碳化钙法应用比较普遍，既可
13、大规模生产，也可少量发生以用于焊接或切割。但生产电石能耗太高，发展受到限制。碳化钙法乙炔浓度为，含有硫化物、磷化氢、砷化氢、氨和乙炔衍生物等杂质，此等物质能使催化剂中毒或腐蚀金属，在作为化工原料使用前常用稀硫酸、次氯酸钠溶液（氯通入稀氢氧化钠溶液）分别洗涤净化。少量的乙炔也可用干法净化，采用重铬酸盐净化剂、三氯化铁净化剂均可达到净化要求。烃类热裂解法是从天然气、轻油、原油等烃类经高温裂解都可得到乙炔。从乙炔与低碳烷烃的生成自由焓与温度的关系曲线可见在高温（）下始能从烃类制得乙炔；其次，从反应CaC2 + 2H2O Ca(OH)2+ C2H2377kJ可见生成乙炔需要大量热能；另外,从热力学观点
14、看,所有不饱和烃中乙炔在高温下最容易分解成碳和氢。这就要求工业上必须迅速给物料供热以达到高温(930)，原料或反应产物在高温反应区停留时间要非常短，乙炔分压要低，裂解气需急冷。工业上已开发了很多种生产方法。其主要区别是高温热能的产生与传导方式不同，可大致分为直接传热的外热法、部分原料燃烧的自供热法、通过热载体间接传热的外热法。目前，工业生产使用的方法主要是电弧法和部分氧化法。1.2.2 氯乙烯合成1.2.2.1 氯乙烯的概述外观与性状:无色、有醚样气味的气体。熔点（）-159.8，沸点（）：-13.4，相对密度（水=1）：0.91，相对蒸汽密度（空气=1）：2.15，饱和蒸汽压:346.53（
15、），临界温度（）：142，临界压力:5.60,系数的对数值：1.38，引燃温度：415，溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。主要用途：用作塑料原料及用于有机合成，也用作冷冻剂等。目前世界上用于制造聚氯乙烯树脂的乙烯单体量约占氯乙烯总产量的96%，氯乙烯的聚合物广泛用于工业、农业、建筑以及人们的日常生活。1.2.2.2 生产原理生产方法：乙炔和氯化氢在氯化汞的催化作用下合成氯乙烯。反应原理：主反应：副反应：1.2.2.3 工艺条件（1） 反应温度：反应温度对氯乙烯的合成影响很大。温度升高，反应速度加快，乙炔转化率提高。反应温度过高，副反应增加，同时由于温度过高会破坏催化剂的活性
16、结晶表面，使氯化汞升华加剧。高温还会使乙炔聚合成树枝状聚合物沉积在催化剂表面从而遮盖催化剂的活性中心是催化剂活性下降。因此，在工业生产中反应温度一般采用催化剂的活性温度范围403K-453K。（2） 反应压力根据反应原理可知，该反应系统为一个气体分子数减少的反应系统，加压操作会提高转化率，但加压对设备材料要求也相应提高；若系统出现负压反应物料易燃、易爆一旦漏入空气将引起爆炸。常压下转化率已相当高，因此，工业上采用常压操作，绝对压力为0.12-0.15MPa，用来流程阻力。（3） 空间速度 在氯乙烯合成中，反应气体的体积习惯上指乙炔气体的体积，其单位为m3乙炔/( m3催化剂.h)。空间速度越大
17、通入的反应气量越多，生产能力越大，深度加工副产物越少，高沸点物越少；但空间速度增大，反应气体与催化剂接触时间就缩短，乙炔转化率减小。空间速度过大，气体通入量过多，反应激烈，气体分布不均匀，局部容易过热，是催化剂升华加剧活性下降寿命缩短。根据实践空速一般取30-60h-1。（4） 反应物配比从反应机理可以看出，当乙炔过量时，催化剂中的氯化汞会被乙炔还原成氯化亚汞和金属汞，是催化剂失活；同时副产物二氯乙烯等，造成产品分离困难。另外由于乙炔不容易除去，微量的乙炔还会影响氯乙烯的聚合。因此，生产中常采用氯化氢过量，以保证乙炔完全反应，避免乙炔过量造成催化剂中毒。另一方面，氯化氢较乙炔价格低廉，并且过量
18、部分可以很容易地用水洗或碱洗除掉。同时氯化氢不能过量太多会造成吸收率降低，二氯乙烷产量增加，增加碱的消耗量，增加了产品的成本。（5） 催化剂目前工业生产催化剂是以活性炭为载体，吸附8%-12%左右的氯化汞制备而成。这里的含汞量是指氯化汞8-12份和活性炭100份而言。作为活性组分的氯化汞含量越高，乙炔的转化率越高。但是氯化汞含量过高时在反应温度下极易升华而降低活性，且冷凝后会堵塞管道影响正常生产，另外氯化汞含量过高反应激烈，温度不容易控制，易发生局部过热。为抑制氯化汞升华可加入适量氯化钡。研究表明，纯的氯化汞对合成反应并无催化作用，纯的活性炭也只有较低的催化活性。1.2.2.4 工艺流程图 图
19、1-1 氯乙烯合成工艺流程1 混合器； 2转化器；3水洗塔；4碱洗塔；5碱液槽；6气柜；7预冷器；8冷凝器；9尾气冷凝器；10粗馏塔；11精馏塔；12成品冷凝器；13氯乙烯贮槽；14受槽；15蒸出釜工艺流程概述： 原料气混合，干燥乙炔来自乙炔工段，通过砂封与来自氯化氢工段的干燥氯化氢在混合器中混合。 氯乙烯合成，由混合器中出来的混合气体进入用氯化汞作触媒的转化器中进行反应成氯乙烯，反应后的气体中还含有未反应的氯化氢，乙炔和生成乙醛，1.1-二氯乙烷、顺(反)二氯乙烯等化合物。 氯乙烯精制，反应后的气体进入水洗塔，用水洗法去氯化氢，再入碱洗塔，用10%的氢氧化钠洗去残余的氯化氢及二氧化碳，碱洗后
20、的反应气与聚合回收的未反应气体一起进入气柜。然后进入预冷器，使其中所含一部分水冷凝分离，气体进入压缩机后加压（表压）到0.5Mpa再进入另一预冷器，又使部分水冷凝。以后经全凝器将部分氯乙烯及1.1-二氯乙烷等冷凝成液体，进入精馏塔，塔顶分出乙炔与氯乙烯气体与全凝器中未冷凝的气体一起进入尾气冷凝器不凝气体排空，凝液回入粗馏塔上部。在粗馏塔底的氯乙烯及1.1-二氯乙烷等混合物进入高沸点蒸馏塔，塔顶得成品氯乙烯经成品冷凝器冷凝后进入贮槽。塔底为1.1-二氯乙烷等高沸点物，经残液管槽入蒸出釜，间歇处理回收溶解的氯乙烯送去气柜，高沸物送回收装置。1.2.3 氯乙烯聚合聚氯乙烯按聚合方法分四大类：悬浮法聚
21、氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯5。本设计悬浮法聚氯乙烯聚合方法。悬浮法聚氯乙烯是目前产量最大的一个品种。按树脂结构又分疏松型和紧密型两种。紧密型聚氯乙烯树脂的粒子为表面光滑、无孔的实心球状结构。疏松型聚氯乙烯树脂粒子表面粗糙，疏松、多孔的不规则结构。它与紧密型相比，具有流动性好，吸油性好、易塑化等优点。采用悬浮法PVC生产技术易于调节品种，生产过程易于控制，设备和运行费用低，易于大规模组织生产而得到广泛的应用，成为诸多生产工艺中最主要的生产方法。工艺特点：悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂的一般工艺过程是在清理后的聚合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂,然后加入氯乙烯单体,在去离子水中
22、搅拌,将单体分散成小液滴,这些小液滴由保护胶加以稳定,并加入可溶于单体的引发剂或引发剂乳液,保持反应过程中的反应速度平稳,然后升温聚合,一般聚合温度在之间。使用低温聚合时(如),可生产高分子质量的聚氯乙烯树脂；使用高温聚合时(一般在)可生产出低分子质量(或超低分子质量)的聚氯乙烯树脂。近年来,为了提高聚合速度和生产效率,国外还成功研究两步悬浮聚合工艺,一般是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入部分新单体继续聚合。采用两步法聚合的优点是显著缩短了聚合周期,生产出的树脂具有良好的凝胶性能、模塑性能和机械强度。现在悬浮法聚氯乙烯品种日益广泛,应用领域越来越广,除了通用型的树脂外,特殊用途
23、的专用树脂的开发越来越引起PVC厂家的关注,球形树脂、高表观密度建材专用树脂、消光树脂、超高(或超低)分子质量树脂等已成为开发的热点。2 工艺计算2.1 物料衡算2.1.1 设计参数生产能力：10万t/a PVC生产时间：8000h/年收率：合成氯乙烯工段:94% 聚合工段:96%单体产品规格：VCM99.9% 乙炔0.001%原料配比: 2.1.2 原料气需用量纯乙炔气用量：原料乙炔气用量：=5210.8224m3/h纯氯化氢气用量：221.61.08=239.328原料氯化氢用量：表2-1 原料气用量及组成组成原料乙炔气原料氯化氢W%W%C2H2221.695.26/HCL/239.328
24、92.43N2.4160.924.791.85O0.0930.04/H/12.58394.86HO8.7933.782.06880.799合计232.626100258.9291002.1.3 乙炔预冷器：取乙炔预冷器出口压力为250mmHg(表)，绝压为1010mmHg，出口温度：，时水的蒸汽压力为PH2O=7.51mmHg, 由： (2-1)预冷器出口气体含水: 得：乙炔预冷器脱去水分：忽略水中溶解的乙炔，乙炔预冷器物料衡算表：表2-2 乙炔预冷器物料平衡组成进料出料水Kg/hKg/hKg/hC2H2221.65761.16221.65761.16N22.41667.6482.41667.
25、648O20.0932.9760.0932.976H2O8.793158.2741.678930.22027.1141128.0538合计232.6265990.058225.78795862.00427.1141128.05382.1.4 氯化氢预冷器：出口压力为250mmHg(表压)，绝压：1010mmHg,出口温度为，则P=(250+760)0.9224=932mmHg。由安托因方程： （2-2）氯化氢或水的饱和蒸汽压，mmHgT绝对温度，KA,B某组成的安托因子方程常数。查资料可得氯化氢与水的饱和蒸汽压与盐酸的浓度的关系6表2-3 氯化氢与水的饱和蒸汽压与盐酸的浓度的关系盐酸的浓度W%
26、32343638404244，mmHg2.271.871.501.200.940.72，mmHg11.826.456.41172334338401.0721.4221.7512.0682.3672.6362.924由表2-3得：P=932mmHg , =0.5mmHg，盐酸浓度为44.4%，Lg932=2.969 （2-3）得：=0.1271kmol/h物料在氯化氢预热器脱去水分为：2.0688-0.1271=1.9417kmol/h=脱水44.4%的盐酸为：水溶解的：表2-4 氯化氢预冷器物料平衡组成进料出料239.3288735.472239.3288735.472N24.79134.12
27、4.79134.12H212.583925.167812.583925.1678H2O2.068837.23840.12712.28781.941734.9506合计258.77078931.9982256.8298897.04761.941734.95062.1.5 混合气冷冻脱水取冷冻脱水系统出口压力180mmHg（表），绝压：940mmHg,出口温度：,查资料。脱水后混合气中水分压为=0.145mmHg，则： = =0.0742kmol/h=1.3356kg/h混合器脱水分为：（1.6789+0.0.1271）-0.0742=1.7318kmol/h=31.1724kg/h脱去40%的盐
28、酸量：kg/h水溶解的氯化氢：51.954-31.1724=20.7816kg/h=0.5694kmol/h忽略盐酸中溶解的乙炔气量，冷冻脱水物料衡算见表2-5表2-5 冷冻脱水物料衡算组分进料出料酸C2H2221.65761.16221.65761.16238.56438735.472237.99498686.8139N27.206201.7687.206201.768O20.0932.9760.0932.976H212.583925.167812.583925.1678H2O1.80632.5080.07421.33561.731831.1724合计481.853214759.051847
29、9.55214679.22131.731831.1724脱水后混合气含水：0.0091%，较实际低，是因为形成的酸雾实际不能完全除去所致。2.1.6 转化器；通过转化器，转化率取97.5%，乙炔转化成二氯乙烷的转化率取1%，混合气中的水分全部与乙炔反应生成乙醛，N2、O2和H2不参加反应用惰性气体代替。转化器生成VCM量：221.60.975=216.06kmol/h反应生成EVC量：221.60.01=2.216kmol/h乙炔与氯化氢：CHCH+2HClCH3CHCl2反应生成CH3CHO量：0.0742kmol/h未转化乙炔量：221.6-216.06-2.216-0.0742=3.24
30、98kmol/h未转化氯化氢量：239.328-216.06-2.2162-0.7647-0.5649=17.5064kmol/h表2-6 转化器物料平衡组成进料出料C2H2221.65761.163.249877.9952237.99498686.963517.5064638.9836VCM/216.0613503.75EVC/2.216219.384CH3CHO/0.07423.2648H2O0.07421.3356/合计459.66916629.4591239.106414443.37762.1.7 净化水洗（含降膜、泡沫、填料）采用泡沫吸收过剩的氯化氢气体26%（W）是盐酸，被吸收下来
31、的氯化氢回收率为98%，操作温度为降膜塔进口压力为100mmHg（表），填料塔出口温度为，压力为45mmHg，则26%的盐酸量：其中：0.26=626.2039kg/hH2O：-626.2039=1782.2727kg/h查资料VCM在20%盐酸中溶解度代替在26%盐酸中溶解度：16.5mol/h，合成气总压为100mmHg（表），则损失VCM的体积为：查资料,26%的盐酸的密度为1124kg/m3=85.375kg/hEDC在水中溶解度取0.54%，故EDC溶解损失为：1782.27270.54%=9.6243kg/hC2H2的分压：mmHg时水的饱和蒸汽压为23.76mmHg，故气相带去水
32、量：=79.902kg/h表2-7 泡沫吸收塔物料平衡组分进料水出料盐酸C2H293.21523.58523.585293.215234.1124638.983617.50640.350112.7787626.2039VCM13503.75216.06214.69413418.37585.375EVC219.3842.2162.1612213.95889.6243CH3HO3.26480.0742/3.2648惰气224.119.882919.8827224.0977/H2O/1068.864.10673.9021782.2727合计14679.4328259.32471068.86244.7
33、79214036.32742540.8531若不采用泡沫塔,（回收率95%），则碱洗塔用水量：2.1.8 碱洗塔采用1015%的溶液洗涤氯乙烯气体，可以认为全部洗去，塔操作温度，气体出口压力为800mmHg（绝），可忽略组分溶解损失7。洗碱采用15%降至7%放掉，15%碱用量：0.3501kg/h塔顶干物料量：240.6242kmol/h碱洗后氯乙烯的含水量：=表2-8 碱洗塔出料组分出料VCM214.69413418.375EVC2.1612213.9588C2H23.585286.0448惰气19.8827224.0977H2O9.9673179.4114合计249.323114121.8
34、8772.1.9 机前冷却器机前冷却器出口温度为，出口压力为790mmHg（绝），的水的饱和蒸汽压为7.51mmHg，忽略有机物在水中的溶解量，则预冷器出口气体含水量：=41.5692kg/h表2-9 机前预冷器物料量及组成组分VCM214.69413418.375EVC2.1612213.9588C2H23.585286.0448惰气19.8827224.0977H2O2.309441.5692合计242.632513984.04552.1.10 压缩机压缩机进口压取790mmHg=1.07kgf/cm2（绝）压缩机的进气量：V=5365.6150m3/h=89.4269m3/min绝压压缩
35、过程方程： （2-4）、气体进出口温度：气体进出口压力绝对指数 ，而 CV=Cp-RCp 定压热熔 CV定容热熔 R理想气体常数 把所处理的气体按纯VCM计,假设一段气体出口温度，假设出口温度为，则二段压缩平均温度：，此时VCM的定压热熔为:注： = Cal/molk=T3=（273+45）（=359.14=85.98oC=86与假设相近，即二段出口温度为86,二段气体中水蒸汽分压：=2.313=0.02023kgf/cm2=0.02023735.5=14.88mmHg45时，水蒸气的饱和蒸汽压为71.88mmHg，此气体中蒸汽分压高，故段间不会有水冷凝，压缩过程无相变，二段出口2.1.11
36、全凝器 用5冷冻盐水把经过压缩机增压到5kgf/cm3（表）的VCM气体，在全凝器中冷却到25，顺流冷凝下来的部分氯乙烯未凝气体进入尾气冷凝器。查25的各组分的饱和蒸汽压，两部分冷凝公式 (2-5)用试差法计算出液化率e试差法e的计算：假设e=0.7791 e= 0.76 e=0.74 e=0.73 e=0.71表2-10 试差e的计算e=0.7791e= 0.76e=0.74e=0.73e=0.71VCM0.95260.95870.96530.96850.9718EVC0.011220.011480.011770.011920.01207C2H20.005280.00500.0047690.
37、0046540.004542H2O0.011200.011480.011790.011950.012110.98030.98670.99360.99701.0005由上表e取值为0.725。表2-11 全凝器液化率计算组成饱和蒸汽压平衡常数进料组成液化率e=0.725kgf/cm2液相组成VCM4.150.68820.8870.97EVC0.3270.05420.0088760.011996C2H24.87.9600.01340.004596H2O0.03230.0053570.008740.01203惰气0.081650合计/1.000.98781表2-12 全凝器物料平衡组成进料出料VCM
38、214.6940.8874170.63130.9744.68490.6697EVC2.16120.0087572.11020.0119960.0140.00021C2H23.58520.013430.80880.0045982.45080.03673H2O2.30940.0087442.11620.012030.00520.0000781惰气19.88270.081650019.81030.2969合计242.63251.000175.90861.00066.72391.000液流量：242.63250.725=175.9086kmol/h气流量：242.6325-175.9086=66.72
39、39kmol/h2.1.12 尾气冷凝器 （1） 尾气冷凝器排空尾气量假设惰气全部随尾气排空，乙炔除被高沸塔顶VCM产品微量带走，皆进入尾气，EVC和水在尾凝气中全部冷凝。尾凝器操作压力为（表），尾气出口温度为，高沸塔顶VCM产量D为：D=VCM产品中含乙炔0.0006%，则尾气乙炔量：尾气中惰气量也为已知值，所以尾气里三个组分只有VCM为未知，故可用露点方程：来求出尾气VCM的组成，从而算出尾气带走的VCM损失量。表2-13 尾凝气计算组成（-15）（）（）尾气组成平衡液相尾气量V尾kgf/cm26.03 kgf/cm2组成VC0.9840.16340.155380.952673.99442
40、49.65C2H217.782.9470.139460.047433.583993.1814惰气0.70516019.8827224.0977合计1.0001.00025.8056566.9291 （2） 低沸塔顶出气量尾凝进料有两股，即全凝气和低沸塔顶冷凝器未凝气 ，尾凝器出料为尾凝器凝液和排空尾凝器进料有两股，其物料平衡式： (2-6)可将尾凝（公式）看作理论塔板数无穷多的冷凝吸收塔，故吸收率等于吸收因子，因各组分的吸收率等于吸收因子，即操作液气比L/V对不同的组分而言是相同的10。所以不同组分间吸收率之比等于相平衡常数之比的倒数，冷凝吸收过程的关键组分取VCM，若假定VCM的吸收率后，则
41、其它组分的吸收率即可求出，尾凝器的物料进出口温度为和，其平均温度为5 ，则在操作条件下，各组分的平衡常数计算如表2-14。表2-14 平衡常数计算组分VCC2H2EVCH2O（5oC）kgf/cm22.1231.910.138.891（5oC）6.03kgf/cm20.35145.28920.021551.4737两个组份的吸收率与相平衡常数之间的关系： （2-7）组分，j的吸收率。组分，j的相平衡常数。对各个组分也存在下列关系： (2-8) (2-9)则=其中：全凝器未凝气中组分的量低沸塔顶气体中组分的量排空尾气中组分的量尾凝器凝液中组分的量假设关键组分VCM的吸收率：Cu（VCM）=0.915，则Cu（C2H2）=0.915Cu（EDC）=0.915Cu（H2O）=0.915EVC和H2O的吸收率计算值远大于1，表示能全部冷凝，低沸塔顶VCM和C2H2出气量：由低沸塔顶气相组成校验塔顶温度，若与规定操作条件相符，可以认为， VCM吸收率假设正确，否则再假设个VCM吸收率值，重复计算直到满意为止，低沸塔顶温度校验见表2-15表2-15 低沸塔顶温度校验组分（5oC）6.03 kgf/cm2他顶气体量V低气体组成平衡常数VCM0.68822.30350.61070.8873C2H27.962.45180.38930.0489合
