年产5万吨聚氯乙烯聚合干燥工序初步工艺设计(9)

湖南科技大学本科生毕业设计（论文）

表15 低沸塔热量衡算表

物料带入的热量 冷凝器带走的热量 塔顶馏出液带出的热量 塔底残液带出的热量 再沸器传入热量 再沸器损失热量

合计

传入热量 435334.8788

851361.4387

1286696.318

传出热量 629856.4996 5343.8947 566359.7793

85136.14387 1286696.318

4.7.2.3低沸塔冷凝器盐水冷却水消耗情况 进口温度：-37℃； 出口温度：-12℃; T平均=（-37-12）/2=-24.5℃

查表得40%盐水的比热容：C盐水=3.32kJ/(kg℃)

m?Qc629856.4996??7588.6325(kg)

C盐水（t2?t1)3.32?(?12?37)4.7.2.4低沸塔再沸器循环水消耗情况 进口水由转化器的循环水再利用

加热水进口温度：99℃; 出口温度: 75℃;

查得：99℃时CH2O=4.219 kJ/(kg℃) 75℃时 CH2O=4.195 kJ/(kg℃) 取CH2O=4.207 kJ/(kg℃) 由QB?CH2Om?t得m?4.7.3 高沸塔

4.7.3.1高沸塔物料衡算 （1）进料各组分的量：

C2H3Cl的精馏收率为96.5%，塔顶蒸汽含C2H3Cl为99.99%即XD=99.99% C2H3Cl: 140.7631kmol C2H4Cl2 : 0.7313 kmol (2)馏出液：

C2H3Cl: 144.0706×96.5%=139.028 kmol C2H4Cl2 : 139.0281÷99.99%×0.01%=0.0139 kmol (3) 残液

C2H3Cl: 144.0706×(1-96.5%)-3.3075=1.7349 kmol

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QB851361.4387?t??24?8431.9927(kg) CH2O4.207湖南科技大学本科生毕业设计（论文）

C2H4Cl2 : 0.7313-0.0139=0.7174 kmol (4)高沸塔物料衡表

表16 高沸塔物料衡算表

进料(F)

组分

物质的量（kmol）

C2H3Cl C2H4Cl2 ∑

140.7631 0.7313 141.4944

组成xf(%) 99.4832 0.5168 100.0

物质的量（kmol） 139.0281 0.0139 139.0420

组成xd(%) 99.99 0.01 100.0

物质的量（kmol）

1.7349 0.7174 2.4523

组成xw(%) 70.7458 29.2542 100.0

馏出液(D)

残液(W)

4.7.3.2高沸塔热量衡算

计算依据：R=0.4 td=25℃ tw=40℃ tF=35℃ 根据物料衡算可得： D:139.0281 kmol W:1.7349 kmol L:55.61124 kmol V:194.6393 kmol

td=25℃下：C C2H3Cl=53.72 kJ/kmol·℃ C C2H4Cl2=80.81 kJ/kmol·℃ Cp=53.72×99.99%+80.81×0.01%=48.4707 kJ/kmol·℃ M=62.5×99.99%+99×0.01%=62.5037 kg/mol

tw=40℃下：CC2H3Cl=99.382 kJ/kmol·℃ C C2H4Cl2=132.6378 kJ/kmol·℃ tF=35℃下：CC2H3Cl=99.379 kJ/kmol·℃ C C2H4Cl2=127.6643 kJ/kmol·℃ 25℃时，C2H3Cl的蒸发潜热为：r1=328.7kJ/kg（近似为平均蒸发潜热） （1）原料液带进的热量：

QF?cn?t?127.6643?0.7313?35?99.379?140.7631?35?492878.9956(kJ)

（2）塔顶蒸汽带出的热量：

QV?VCptD?Vr1M?194.6393?53.7227?25?194.6393?328.7?62.5037?4260271.556(kJ)（3）塔底产品带出的热量：

Qw?cn?t?(99.382?1.7349?132.6378?0.7174)?40?10702.88758(kJ)

（4）回流液带进的热量：

CC2H3Cl=99.275 kJ/kmol·℃ C C2H4Cl2=122.6527 kJ/kmol·℃ Cp=99.275×99.99%+122.6527×0.01%=99.2773 kJ/kmol·℃

QR?nCp?t?55.61124?99.2773?25?138023.3964(kJ)

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（5）冷却剂从冷凝器带出的热量：

QV?QC?QR?QD

塔底QC?QV?QR?QD?4260271.556?138023.3964?186724.1227?3935524.037(kJ)（6）产品从冷凝器带出的热量：

QD?DctD?139.0281?53.7227?25?186724.1227(kJ)

（7）再沸器（全塔范围列横算式）

设再沸器损失能量：Q,?0.1QB

QB?QF?QC?QW?QD?Q,0.9QB?3640072.052QB?4044524.502(kJ)

Q,?404452.4502(kJ)

（8）高沸塔热量衡算表

表 17 高沸塔热量衡算表

物料带入的热量 冷凝器带走的热量 塔顶馏出液带出的热量 塔底残液带出的热量 再沸器传入热量 再沸器损失能量

合计

传入热量 492878.9956 4044524.502 4537403.498

传出热量

3935524.037 186724.1227 10702.88758

404452.4502 4537403.497

4.7.3.3 高沸塔冷凝器盐水冷却水消耗情况 进口温度：-37℃； 出口温度：-12℃； 查表得40%盐水的比热容：C盐水=3.32 kJ/(kg℃)

m?QC3935524.037??39513.2935(kg) C?t3.32?304.7.3.4 高沸塔再沸器循环水消耗 热水由转化器循环水进入

加热水进口温度：99℃； 出口温度：65℃；

查得：99℃时：CH2O=4.219 kJ/(kg℃) 75℃时 CH2O=4.195 kJ/(kg℃) 取 CH2O=4.207kJ/(kg℃)

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m?QB4044524.502??28275.8743(kg) C?t4.207?344.7.4 聚合釜物料衡算： 4.7.4.1 物料平衡示意图[4 M1 R101 M5 V102 M7 T101 M6 M9 V101 R102 V103 M4 M2 M3 M11 M10 M12

M13 M1—氯乙烯单体；M2—无离子水；M3—聚乙烯醇；M4—过氧化二碳酸二异丙酯（IPP）；M5—树脂悬浮液； M6—未聚合氯乙烯；M7—聚氯乙烯溶液；M8—残留单体；M9—料浆；M10—离心后的聚氯乙烯溶液；M11—水及剩余助剂；M12—水；M13—聚氯乙烯树脂；R101—聚合釜；R102—氯乙烯单体气柜；V101—助剂贮槽；V102—沉析槽； V103—旋风分离器；E101—干燥器；T101—汽提塔； 4.7.4.2 生产过程发生的化学变化及方程式：

在R101中引发剂引发单体进行核聚合，其反应方程式如下：

E101 CH2=CH + CH2=CH [ CH2 CH ]n ︱ ︱ ︱ Cl Cl Cl

4.7.4.3 本设计生产装置年产量50000吨，年开工300天，每天生产两批，后处理中聚合物损失率2%。

单体83%转化成聚合物，且单体相对分子质量与聚合物结构单元相对分子质量相同；

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氯乙烯投料量=8697.9964×24÷20=10437.5957kg/批 4.7.4.4 顺流程逐个设备展开计算： （1）V101助剂贮槽物料衡算：

M1 (原料氯乙烯)=10437.5957×10=104375.957 kg/批

M2（无离子水）=104375.957×140÷100=146126.34kg/批 M3（聚乙烯醇）=104375.957×0.022÷100=22.9627kg/批

M4（过氧化二碳酸二异丙酯）=104375.957×0.03÷100=31.3128kg/批

合计：M1+ M2+ M3+ M4=10437 …… 此处隐藏：2384字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……