畢業(yè)設(shè)計(jì)--氯乙烯精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)說明</b></p><p>　　氯乙烯又名乙烯基氯，是一種應(yīng)用于高分子化工的重要單體。</p><p>　　液化后的粗氯乙烯含有低沸點(diǎn)物C2H2、N2、H2等，也含有高沸點(diǎn)物C2H4Cl2、C2H2Cl2、乙醛等，所以要先用低沸塔把低沸物分離出去，再用高沸塔把高沸物分離出去。</p><p>　　因?yàn)榈头兴?/p>

2、高沸塔設(shè)備工藝計(jì)算過程類似，因此設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)選擇低沸塔。</p><p>　　氯乙烯精餾塔設(shè)計(jì)包括:低沸塔物料恒算，塔板數(shù)計(jì)算和確定，塔的工藝條件和物性計(jì)算，精餾和提餾氣液負(fù)荷計(jì)算，塔和塔板計(jì)算，流體力學(xué)校核，塔板負(fù)荷性能計(jì)算，塔及其附屬設(shè)備的選型，最終完成設(shè)備的確定。其中計(jì)算的低沸塔塔高13.765米，塔板數(shù)為12，其中精餾段為7塊，提餾段為5塊，塔徑為0.9米， 壁厚7mm，塔板采用浮閥塔。</p>

3、;<p>　　本設(shè)計(jì)繪制了相應(yīng)的工藝流程圖、物料流程圖和低沸塔裝配圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氯乙烯，低沸塔，工藝流程，設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　Design description</p><p>　　Vinyl chloride, also known as vinyl chloride, was applied to the polym

4、er chemical monomer. Containing a low boiling point material to the crude vinyl chloride in the liquefaction of C2H2, N2 H2, etc., also contained high boiling point material the C2H4Cl2, C2H2Cl2, acetaldehyde, the fi

5、rst with a low boiling tower low boiling separate the then high boiling tower high boiling separate. Design options for the design process calculation of the low boiling towers and high-boiling tower equipm</p>

6、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明I</b></p><p>　　Design descriptionII</p><p><b>　　目 錄i</b></p><p>　　主要符號(hào)說明iii</p>

7、<p><b>　　英文字母iii</b></p><p><b>　　希臘字母iv</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1氯乙烯及其精餾簡介2</p><p>　　1.1氯乙烯在國民經(jīng)濟(jì)的地位和作用2</p&

8、gt;<p>　　1.2氯乙烯工業(yè)的發(fā)展及前景2</p><p>　　1.3 氯乙烯的生成方法3</p><p>　　1.3.1 電石乙炔法3</p><p>　　1.3.2 平衡氧氯化法4</p><p>　　1.3.3乙烯氧氯化法4</p><p>　　1.3.4乙烯乙炔法6</p&

9、gt;<p>　　1.4 精餾原理7</p><p>　　1.4.1精餾的原理相關(guān)概念7</p><p>　　1.4.2VCM精餾形式8</p><p>　　1.4.3精餾塔主要控制參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響9</p><p>　　1.5氯乙烯的性質(zhì)9</p><p>　　1.5.1物理性質(zhì)9&l

10、t;/p><p>　　1.5.2化學(xué)性質(zhì)11</p><p>　　2主要設(shè)備工藝計(jì)算13</p><p>　　2.1 物料恒算13</p><p>　　2.1.1精餾段的物料恒算13</p><p>　　2.1.2 塔板數(shù)的確定14</p><p>　　2.1.3塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算

11、16</p><p>　　2.1.4 精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算18</p><p>　　2.1.5 塔和塔板的主要工藝尺寸計(jì)算18</p><p>　　2.2 提餾段的物料恒算20</p><p>　　2.2.1 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算22</p><p>　　2.2.2 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算22</p&g

12、t;<p>　　2.3精餾段校核23</p><p>　　2.3.1精餾段空塔氣速23</p><p>　　2.3.2塔板布置23</p><p>　　2.3.3塔板流體力學(xué)校核25</p><p>　　2.3.4 塔板負(fù)荷性能圖26</p><p>　　2.4提餾段校核28</p>

13、;<p>　　2.4.1空塔氣速28</p><p>　　2.4.2塔板布置28</p><p>　　2.4.3塔板流體力學(xué)校核30</p><p>　　2.4.4 塔板負(fù)荷性能圖31</p><p><b>　　2.5塔高33</b></p><p>　　2.6精餾塔壁厚

14、34</p><p>　　2.7封頭的選取34</p><p>　　3 塔及其附屬設(shè)備的選型36</p><p>　　3.1 塔頂冷凝器的設(shè)計(jì)與選型36</p><p>　　3.2 塔底再沸器的選型36</p><p>　　3.3 泵的選型36</p><p>　　3.4 除沫器3

15、6</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表37</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　附 錄40</b></p><p><b>　　主要符號(hào)說明

16、</b></p><p><b>　　英文字母</b></p><p>　　Aa——塔板開孔區(qū)面積，m2；</p><p>　　Af——降液管截面積，m2；</p><p><b>　　A0——篩孔面積；</b></p><p><b>　　AT——塔截

17、面積；</b></p><p>　　c0——流量系數(shù)，無因此；</p><p>　　C——計(jì)算umax時(shí)的負(fù)荷系數(shù)，m/s；</p><p>　　CS——?dú)庀嘭?fù)荷因子，m/s；</p><p>　　d0——篩孔直徑，m；</p><p><b>　　D——塔徑，m；</b></p

18、><p>　　DL——液體擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；</p><p>　　DV——?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；</p><p>　　eV——液沫夾帶線量，kg(液)/kg(氣)；</p><p>　　E——液流收縮系數(shù)，無因次；</p><p>　　ET——總板效率，無因次；</p><p>　　F——?dú)庀鄤?dòng)

19、能因子，kg1/2/（s·m1/2）；</p><p>　　F0——篩孔氣相動(dòng)能因子，kg1/2/（s·m1/2）；</p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2；</p><p>　　h1——進(jìn)口堰與降液管間的距離，m；</p><p>　　hC——與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m；</p><

20、p>　　hd——液體流過降液管相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺；</p><p>　　hf——塔板上鼓泡層液高度，m；</p><p>　　h1——板上液層阻力相當(dāng)?shù)母叨龋琺液柱；</p><p>　　hL——板上清夜層高度，m；</p><p>　　h0——降液管底隙高度，m；</p><p>　　hOW——堰上液層高度，m

21、；</p><p>　　hW——出口堰高度，m；</p><p>　　h'W——進(jìn)口堰高度，m；</p><p>　　Hσ——與克服表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m；</p><p>　　H——板式塔高度，m；</p><p>　　溶解系數(shù)，kmol/(m3·kPa)；</p><

22、p>　　HB——塔底空間高度，m；</p><p>　　Hd——降液管內(nèi)清夜層高度，m；</p><p>　　HD——塔頂空間高度，m；</p><p>　　HF——進(jìn)料板處塔板間距，m；</p><p>　　HP——人孔處塔板間距，m；</p><p>　　HT——塔板間距，m；</p><

23、p>　　K——穩(wěn)定系數(shù)，無因次；</p><p><b>　　lW——堰長，m；</b></p><p>　　Lh——液體體積流量，m3/h；</p><p>　　LS——液體體積流量，m3/h；</p><p><b>　　n——閥孔數(shù)目；</b></p><p>　

24、　P——操作壓力，Pa；</p><p>　　△P——壓力降，Pa；</p><p>　　△PP——?dú)怏w通過每層篩板的壓降，Pa；</p><p>　　r——鼓泡區(qū)半徑，m，</p><p>　　t——孔中心距，m；</p><p>　　u——空塔氣速，m/s；</p><p>　　u0——?dú)怏w

25、通過閥孔的速度，m/s；</p><p>　　u0，min——漏氣點(diǎn)速度，m/s；</p><p>　　u'0——液體通過降液管底隙的速度，m/s；</p><p>　　Vh——?dú)怏w體積流量，m3/h；</p><p>　　Vs——?dú)怏w體積流量，m3/h；</p><p>　　Wc——邊緣無效區(qū)寬度，m；<

26、;/p><p>　　Wd——弓形降液管寬度，m；</p><p>　　Ws——破沫區(qū)寬度，m；</p><p>　　x——液相摩爾分?jǐn)?shù)；</p><p><b>　　X——液相摩爾比；</b></p><p>　　y——?dú)庀嗄柗謹(jǐn)?shù)；</p><p><b>　　Y—

27、—?dú)庀嗄柋龋?lt;/b></p><p>　　Z——板式塔的有效高度，m。</p><p><b>　　希臘字母</b></p><p>　　β——充氣系數(shù)，無因次；</p><p>　　δ——篩板厚度，m；</p><p>　　ε——空隙率，無因次；</p><p&

28、gt;　　θ——液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間，s；</p><p>　　μ——粘度，mPa；</p><p>　　ρ——密度，kg/m3；</p><p>　　σ——表面張力，N/m；</p><p>　　ψ——液體密度校正系數(shù)，無因次。</p><p><b>　　下標(biāo)</b></p>

29、<p><b>　　max——最大的；</b></p><p><b>　　min——最小的；</b></p><p><b>　　L——液相的；</b></p><p><b>　　V——?dú)庀嗟摹?lt;/b></p><p><b>　　

30、引 言</b></p><p>　　氯乙烯是聚氯乙烯單體，是塑料工業(yè)的重要生產(chǎn)原料，是我國重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，是世界上最重要化工產(chǎn)品之一。</p><p>　　近幾年來，國內(nèi)PVC生產(chǎn)裝置規(guī)模水平雖在不斷提高，但與國外的PVC平均裝置規(guī)模為15-20萬噸每年及最大裝置規(guī)模在100萬噸每年以上相比仍明顯地落后?！笆濉逼陂g國家出臺(tái)一系列的政策，針對(duì)高耗能和高污染行業(yè)進(jìn)行清理整

31、頓，我國氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)將進(jìn)一步提高。</p><p>　　隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，氯乙烯工藝也隨之突飛猛進(jìn)，競(jìng)爭也日益激烈，“十二五”期間，中國的增加氯乙烯生產(chǎn)規(guī)模，降低成本，發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的工藝成為核心企業(yè)具有強(qiáng)競(jìng)爭力的重要資本。</p><p>　　電石生產(chǎn)法在我國經(jīng)濟(jì)、技術(shù)已經(jīng)無法達(dá)到滿足，不再符合中國國情，進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和改革是生產(chǎn)氯乙烯的必然選擇。</p><p

32、>　　氯乙烯精餾工藝的設(shè)計(jì)對(duì)氯乙烯生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用，也是進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新的關(guān)鍵之處。</p><p>　　精餾依據(jù)的基本原理就是溶液的氣液平衡關(guān)系原理。</p><p>　　而乙炔的精餾過程既包括低沸點(diǎn)組分的精餾，也包括了高沸點(diǎn)組分的精餾，即包含了低沸塔和高沸塔兩個(gè)精餾塔。</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求根據(jù)已有和自選的工藝條件，在兩個(gè)塔中擇一設(shè)計(jì)。&

33、lt;/p><p>　　1氯乙烯及其精餾簡介</p><p>　　1.1氯乙烯在國民經(jīng)濟(jì)的地位和作用</p><p>　　氯乙烯在常溫常壓下為無色氣體，微甜，其分子內(nèi)包含雙鍵，工業(yè)上氯乙烯以液態(tài)運(yùn)輸，不允許人體直接接觸，屬OSHA管制物質(zhì)。</p><p>　　氯乙烯是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，它的主要用途是生產(chǎn)聚氯乙烯。在我國氯乙烯樹脂更是經(jīng)歷了從無

34、到有，由少到多的歷程。</p><p>　　聚氯乙烯樹脂是我國五大基礎(chǔ)樹脂之一，由于我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，以</p><p>　　及樹脂合成技術(shù)和加工技術(shù)的進(jìn)步，使聚氯乙烯在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、汽車包裝和家電等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，“十一五”期間，我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，西部大開發(fā)等也給聚氯乙烯的發(fā)展帶來了新機(jī)遇，發(fā)展建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、信息業(yè)，城鎮(zhèn)化進(jìn)程和市政工程建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、人民生

35、活水平提高、走可持續(xù)發(fā)展的道路都需要大量的聚氯乙烯制品。</p><p>　　聚氯乙烯制品形式十分豐富，可分為硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯和聚氯乙烯糊三大類。硬聚氯乙烯主要用于管材、門窗型材、片材等擠出產(chǎn)品，以及管接頭、電氣零件等注塑件和擠出吹型的瓶類產(chǎn)品，它們約占聚氯乙烯65%以上的消耗。軟聚氯乙烯主要用于壓延片、汽車內(nèi)飾品、手袋、薄膜、標(biāo)簽、電線電纜、醫(yī)用制品等。聚氯乙烯糊約占聚氯乙烯制品的10%，主要產(chǎn)品有搪塑制

36、品等。</p><p>　　1.2氯乙烯工業(yè)的發(fā)展及前景</p><p>　　氯乙烯是制備聚氯乙烯及其共聚物的單體。也常稱為氯乙烯單體（VCM），在世界上是與乙烯和氫氧化鈉等并列的最重要的化工產(chǎn)品之一。</p><p>　　氯乙烯的合成始于1835年，由法國化學(xué)家Regnault用氫氧化鉀的乙醇溶液將二氯乙烷脫氯化氫制得，并于1838年觀察到了它的聚合體，這次的發(fā)現(xiàn)

37、被認(rèn)為是PVC的開端。1902年，Biltz將1，2-二氯乙烷進(jìn)行熱分解也制得氯乙烯，但當(dāng)時(shí)由于聚合物的科研和生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，他的發(fā)現(xiàn)沒有導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)果。Klatte于1912年通過乙炔與氯化氫的催化加成反應(yīng)制得了氯乙烯，成為工業(yè)上氯乙烯合成的最初工藝，但在沿用將近30多年后，由于乙炔生產(chǎn)的高能耗而逐漸趨于淘汰。從1940年起，作為氯乙烯的生產(chǎn)原料，乙炔開始被乙烯部分取代，首先將乙烯直接氯化成1，2-二氯乙烷（EDC），再加以熱裂

38、解制得氯乙烯，裂解產(chǎn)生的氯化氫仍被用在乙炔-氯化氫法中。</p><p>　　1955-1958年，美國的化學(xué)公司研究的大規(guī)模乙烯氧氯化法制備1，2-二氯乙烷取得成功。至此以后，乙烷全部取代乙炔成為制備氯乙烯的原料。至目前為止，大多數(shù)工廠都采用乙烯直接氯化（DC）和乙烯氧氯化（OXY）制備1，2-二氯乙烷（EDC），再將EDC加以熱裂解得到氯乙烯單體（VCM）的聯(lián)合-平衡的DC-EDC-OXY-EDC-VCM法來

39、制備氯乙烯。聯(lián)合平衡法充分利用廉價(jià)的原料，基本上不生成副產(chǎn)物，目前西方世界90%以上的氯乙烯產(chǎn)量是用該法生產(chǎn)的。</p><p>　　我國從50年代開始研究和生產(chǎn)聚氯乙烯，1953年由沈陽化工研究院和北京化工研究院開始小試，1956年小試成功，并在錦西建立了第一個(gè)生產(chǎn)廠家。我國的氯乙烯產(chǎn)量1990年為77.7萬噸。當(dāng)前仍以電石乙炔為主，使用乙烯的廠家很少。1977年北京化工二廠引進(jìn)B.F.Goodrich技術(shù)，建

40、成年產(chǎn)8萬噸乙烯氧氯化法裝置，隨后有山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠的氧氯化法裝置投產(chǎn)?；瘜W(xué)工業(yè)部北京化工廠研究院開展了空氣法流化床氧氯化技術(shù)及其催化劑的研究，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理所對(duì)乙烯氧氯化法工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，錦西化工研究院對(duì)氧氯化固定床催化劑進(jìn)行研究。與此同時(shí)北京化工二廠、齊魯石化公司的廠家對(duì)技術(shù)進(jìn)行了深入剖析，對(duì)裝置提出改進(jìn)方案，經(jīng)實(shí)施后均得到滿意的效果。</p><p>　　1.3 氯乙烯的生成方

41、法</p><p>　　1.3.1 電石乙炔法</p><p>　　使用乙炔作為原料生產(chǎn)氯乙烯單體的工藝過程是總所周知的，是將乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯。乙炔轉(zhuǎn)化為氯乙烯的選擇性可達(dá)99%，副產(chǎn)物是1，1-二氯乙烯、反式二氯乙烷和偏二氯乙烯。在氯化氫中微量的水可導(dǎo)致產(chǎn)生乙醛。如果使用的乙炔含有丁二烯，反應(yīng)后生成的單體中也會(huì)含有丁二烯，氯丁二烯，較大量的乙炔等，在聚合時(shí)影響樹脂的質(zhì)量。因此，

42、使用純凈的乙炔很重要。此反應(yīng)可以是氣相，也可以是液相反應(yīng)，工業(yè)采用的是氣相法，其反應(yīng)式為：</p><p>　　反應(yīng)采用列管式，分成兩組，催化劑是氯化汞，載體是活性炭，一般HgCl2的含量是10%到20%。第一組裝入使用過的催化劑，第二組裝入新催化劑。催化劑HgCl2是易揮發(fā)的物質(zhì)，直接影響乙炔的轉(zhuǎn)化率和氯乙烯的收率。當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí)，會(huì)有大量HgCl2升華而使催化劑活性下降；而溫度太低時(shí)其反應(yīng)速率太慢。也有

43、使用氯化汞-氯化鋇載于活性炭的催化劑，據(jù)說該復(fù)合催化劑的活性炭的選擇性較高，可以減少HgCl2的升華，穩(wěn)定性得到改善。乙炔生產(chǎn)氯乙烯的技術(shù)比較成功，流程簡單，副產(chǎn)物少，產(chǎn)品純度高。但因乙炔是由CaC2和H2O反應(yīng)生成，而電石制取耗電大，成本高，存在污染，該法目前逐漸被新工藝取代。</p><p>　　目前，國外只有少數(shù)公司使用乙炔生產(chǎn)氯乙烯單體，而我國70%的廠家則采用此種方法，因?yàn)樗哂性O(shè)備、工藝簡單，投資低，

44、能小規(guī)模經(jīng)營的特點(diǎn)。我國的電石原料比較豐富，西部地區(qū)利用此種優(yōu)勢(shì)就地取材來生產(chǎn)氯乙烯還是相對(duì)有利的。此外一些獲取原料乙烯比較方便的廠家則采用更先進(jìn)的乙烯氧氯化法來生產(chǎn)。</p><p>　　1.3.2 平衡氧氯化法</p><p>　　迄今，平衡氧氯化工藝仍是工業(yè)化生產(chǎn)氯乙烯單體最先進(jìn)的技術(shù)。在世界范圍內(nèi)，93%的聚氯乙烯樹脂都采用平衡氧氯化法生產(chǎn)的氯乙烯單體經(jīng)聚合而成；具有反應(yīng)器大、生產(chǎn)

45、效率高、生產(chǎn)成本低、單體雜質(zhì)含量少和可連續(xù)操作的特點(diǎn)。其主要反應(yīng)為：</p><p>　　在直接氯化反應(yīng)中，可使用低溫或高溫氯化工藝。使用低溫氯化工藝的優(yōu)點(diǎn)是副產(chǎn)物少，但必須使1Kg二氯乙烷中鐵的含量保持在100mg以下，否則如果中間體中氯化鐵的濃度過高，會(huì)使生產(chǎn)的氯乙烯單體中的雜質(zhì)含量增高，所以，一般允許的鐵含量僅是在生產(chǎn)過程中物料緩慢腐蝕設(shè)備和管道所產(chǎn)生很少量的鐵。</p><p>　

46、　采用高溫工藝時(shí)，所有與液體接觸的設(shè)備都需要使用合金材料，尤其是反應(yīng)器在強(qiáng)湍流條件下會(huì)造成設(shè)備腐蝕，在這里加入的鐵催化劑是溶解在二氯乙烷中的無水氯化鐵。與低溫工藝相比，高溫工藝也有其優(yōu)越性，生產(chǎn)出的二氯乙烷一般不需要水洗脫除鐵和共沸物進(jìn)行干燥。此外，由于二氯乙烷形成的熱是蒸發(fā)熱的6倍，所以，沸騰發(fā)生器借助本身熱量，靠反應(yīng)熱產(chǎn)生的蒸汽操作分餾塔，凈化直接氯化產(chǎn)品；干燥氧氯化二氯乙烷，并可以從裂解段回收未轉(zhuǎn)化的二氯乙烷。</p>

47、<p>　　1.3.3乙烯氧氯化法</p><p>　　乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯，包括三步反應(yīng)：</p><p>　　乙烯直接氯化 </p><p><b>　　二氯乙烷裂解 </b></p><p><b>　　乙烯氧氯化 </b></p><p

48、><b>　　主、副反應(yīng)</b></p><p><b>　　乙烯直接氯化部分</b></p><p><b>　　主反應(yīng)： </b></p><p>　　該反應(yīng)可以在氣相中進(jìn)行，也可以在溶劑中進(jìn)行。氣相反應(yīng)由于放熱大，散熱困難而不易控制，因此工業(yè)上采用在極性溶液存在下的液相反應(yīng)，溶劑為二氯

49、乙烷。</p><p><b>　　副反應(yīng) ：</b></p><p><b>　　主要生成多氯乙烷。</b></p><p>　　乙烯中的少量甲烷和微量丙烯亦可發(fā)生氯代和加成反應(yīng)形成相應(yīng)的副產(chǎn)物。</p><p><b>　　二氯乙烷裂解部分</b></p>

50、<p>　　主反應(yīng)： （此反應(yīng)是吸熱可逆反應(yīng)。）</p><p><b>　　副反應(yīng)： </b></p><p><b>　　聚氯乙烯</b></p><p><b>　　乙烯氧氯化部分</b></p><p>　　主反應(yīng)： （此反應(yīng)是個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)。）<

51、/p><p><b>　　副反應(yīng)：</b></p><p>　　還有生成其它氯衍生物的副反應(yīng)發(fā)生。這些副產(chǎn)物的總量僅為二氯乙烷生成量的1%以下。</p><p>　　乙烯液相氯化反應(yīng)的催化劑常用。加入的主要作用是抑制取代反應(yīng)，促進(jìn)乙烯和氯氣的加成反應(yīng)，減少副反應(yīng)增加氯乙烯的收率。</p><p>　　二氯乙烷裂解反應(yīng)是在高溫

52、下進(jìn)行，不需要催化劑。</p><p>　　乙烯氧氯化制二氯乙烷需要在催化劑存在下進(jìn)行。工業(yè)常用催化劑是以V-A1203為載體的催化劑。根據(jù)氯化銅催化劑的組成不同，可分為單組分催化劑、雙組分催化劑、多組分催化劑。近年來，發(fā)展了非銅催化劑。</p><p>　　1.3.4乙烯乙炔法</p><p>　　按其生產(chǎn)方法，可分為：</p><p>&

53、lt;b>　　聯(lián)合法</b></p><p>　　聯(lián)合法即二氯乙烷的脫氯化氫和乙炔的加成結(jié)合起來的方法。二氯乙烷裂解的副產(chǎn)物氯化氫，直接用作乙炔加成的原料，這免去了前者處理副產(chǎn)物的麻煩，又可以省去單獨(dú)建立一套氯化氫合成系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)上比較有利。在聯(lián)合法中，氯乙烯的合成仍是在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行的，所以需要較大的投資。雖然如此，這種方法仍較以上各種方法合理、經(jīng)濟(jì)。</p><p>

54、;<b>　　共軛法</b></p><p>　　亦稱裂解加成一步法，如上所述，聯(lián)合法雖然較其它單獨(dú)生產(chǎn)法合理、經(jīng)濟(jì)，但氯乙烯的制備仍在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行，仍需占用很多的設(shè)備，所以還不夠理想。共軛法就是聯(lián)合法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。此法系同時(shí)往一個(gè)裝有觸媒的反應(yīng)器中加入二氯乙烷和乙炔的混合物，催化熱裂解是在230C、壓力在4公斤/厘米以下進(jìn)行，二氯乙烷裂解是生成的氯化氫立即在20~50秒鐘內(nèi)和乙炔

55、反應(yīng)，反應(yīng)的生成物再經(jīng)進(jìn)一步的凈制處理，以將雜質(zhì)出去。共軛法最主要的缺點(diǎn)是很難同時(shí)達(dá)到兩個(gè)反應(yīng)的最適宜條件，因而使乙烯與乙炔的消耗量提高。</p><p><b>　　混合氣化法</b></p><p>　　近幾年來，在烯炔法的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種十分經(jīng)濟(jì)的氯乙烯生產(chǎn)方法------混合氣化法。這一方法以石腦油和氯氣為原料，只得到氯乙烯產(chǎn)品。故不存在廢氣的利用和同時(shí)生產(chǎn)多

56、種產(chǎn)品的問題，可以小規(guī)模并很經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出氯乙烯。這個(gè)方法由下列幾個(gè)過程組成：</p><p>　　以石腦油的火焰裂解法制造含有乙炔和乙烯的裂解氣；</p><p>　　裂解氣中的烯乙炔不經(jīng)分離，直接同氯化氫反應(yīng)制造氯乙烯；</p><p>　　裂解氣中的烯乙炔不經(jīng)分離，直接同氯氣反應(yīng)制造二氯乙烷；</p><p>　　將二氯乙烷熱裂成氯乙烯和

57、氯化氫，并將氯化氫分離，以便能能夠在反應(yīng)（2）中使用。</p><p>　　將從上述過程所得的氯乙烯進(jìn)行合理的分離。這個(gè)方法特別適用于不能得到電石乙炔和乙烯的地區(qū)，或者是乙炔和乙烯價(jià)格較高的地區(qū)。由于乙炔和乙烯不需分離、濃縮和凈化，沒有副產(chǎn)物。因此，不需添置分離設(shè)備。原料可綜合利用，不需建立大型石油聯(lián)合企業(yè)。此法的缺點(diǎn)是一次投資費(fèi)用較大。</p><p><b>　　1.4 精

58、餾原理</b></p><p>　　1.4.1精餾的原理相關(guān)概念</p><p>　　精餾是分離均相液體混合物（溶液或混合液）的一種常用方法，它是利用混合液中各組分在相同的溫度、壓力下?lián)]發(fā)性（也稱揮發(fā)度）不同的特性，通過多級(jí)蒸發(fā)和冷凝，從而使混合液中各組分得到分離、提純的化工單元操作過程?；旌弦褐休^難揮發(fā)的組分稱為難揮發(fā)組分，較易揮發(fā)的組分稱為易揮發(fā)組分。精餾依據(jù)的基本原理就是

59、溶液的氣液平衡關(guān)系原理。下面就先簡單介紹一下氣液平衡關(guān)系原理。</p><p><b>　　純?nèi)芤旱娘柡驼羝麎?lt;/b></p><p>　　由于分子運(yùn)動(dòng)的特性，決定了純?nèi)芤号c其上方的蒸汽是動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系，蒸汽壓是溫度的函數(shù)，溫度越高，飽和蒸汽壓越大。</p><p><b>　　理想溶液</b></p>&l

60、t;p>　　溶液中不同組分分子之間的吸引力和純組分分子之間的吸引力完全相同的溶液。真正的理想溶液是不存在的，但由性質(zhì)基本相似的物質(zhì)所組成的溶液可看做為理想溶液。</p><p><b>　　拉烏爾定律</b></p><p>　　對(duì)于理想溶液，在某一溫度下，溶液上方蒸汽中某一組分的分壓，等于該組分在該溫度下的飽和蒸汽壓乘以該組分在溶液中的摩爾分率。如A和B組成的

61、溶液，則：PA=P°A·XA，PB=P°B·XB；</p><p>　　PB=P°B·（1-XA），P總=PA+PB 。</p><p><b>　　道爾頓分壓定律</b></p><p>　　對(duì)于理想氣體，某組分的分壓等于該組分的摩爾分率乘以氣體總壓，氣體的總壓等于各組分的分壓之

62、和。如A和B組成的氣體，則PA=P總·yA，PB=P總·yB，P總=PA+PB 。</p><p><b>　　揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度</b></p><p>　　氣相中某一組分的蒸汽壓和它達(dá)到平衡的液相中的摩爾分率之比，稱為該組分的揮發(fā)度，如UA=PA/XA，兩個(gè)組分之間的揮發(fā)度之比，稱為相對(duì)揮發(fā)度，如A和B組成的溶液，則UAB=UA/UB，顯然，

63、UAB=PAXB/PBXA，UAB=yAXB/yBXA。用相對(duì)揮發(fā)度UAB的數(shù)值可簡明地判斷雙組分溶液A與B分離的難易程度，當(dāng)UAB=1時(shí)，是恒沸物，是無法分離的，當(dāng)UAB＞1或UAB＜1時(shí)能夠分離，且越大或越小越容易分離。</p><p><b>　　氣液平衡相圖</b></p><p>　　即y-x圖，我們利用相對(duì)揮發(fā)度的公式就能夠很容易地推導(dǎo)出雙組分溶液的易揮發(fā)

64、組分A的氣相含量yA與液相含量Xb的關(guān)系式：yA= yBXA UAB/ XB= UABXA/[1+(UAB-1) XA ]，再把它繪制成圖，就是氣液平衡相圖，如下圖所示。是一條曲線，也稱為平衡線，離對(duì)角線越遠(yuǎn)越易分離，氣液平衡相圖或公式是精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)必不可少的重要依據(jù)。</p><p>　　圖1-1氣液平衡相圖</p><p>　　1.4.2VCM精餾形式</p><p

65、>　　前面我們介紹了精餾的工藝流程和氣液平衡關(guān)系的一些基本常識(shí)，精餾塔就是利用這些基本常識(shí)并結(jié)合物料平衡衡算和熱量平衡衡算而設(shè)計(jì)出來的，懂得精餾塔的設(shè)計(jì)過程對(duì)于我們操作好精餾塔有所幫助。</p><p><b>　　低沸塔的生產(chǎn)原理</b></p><p>　　液化后的粗氯乙烯含有低沸點(diǎn)物C2H2、N2、H2等，也含有高沸點(diǎn)物C2H4Cl2、C2H2Cl2、乙醛

66、等，而氯乙烯的沸點(diǎn)位于中間，所以要用兩個(gè)塔來進(jìn)行分離，先用低沸塔把低沸物分離出去，再用高沸塔把高沸物分離出去，才能得到較純凈的精氯乙烯。低沸塔及配套設(shè)備由低沸塔塔體、塔底再沸器，塔頂冷凝器，低塔回流罐，低塔回流泵組成，進(jìn)料板以上稱為精餾段，進(jìn)料板以下稱為提餾段，每塊塔板上有降液管和徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔盤，塔底再沸器通過熱水加熱使釜液沸騰汽化，產(chǎn)生上升的蒸汽，進(jìn)料液（粗氯乙烯）和回流液沿著塔板一塊一塊向下流動(dòng)，在塔板上氣相在液相中鼓泡分散，充分

67、接觸，部分蒸汽冷凝，放出的熱量又使部分液體汽化，冷凝時(shí)乙炔（易揮發(fā)組分）冷凝少些，氯乙烯和高沸物冷凝多些，相反汽化時(shí)乙炔（易揮發(fā)組分）氣化多些，氯乙烯和高沸物氣化少些，每塊板都一樣，這樣蒸汽每經(jīng)過一塊板，乙炔含量就增大一次，到塔頂時(shí)就幾乎是純乙炔了，塔頂冷凝器也相當(dāng)于一塊塔板，相當(dāng)于用水使部分蒸汽間接冷凝而非用板上液層，向下流的液體每經(jīng)過一塊板，乙炔（易揮發(fā)組分）含量就減少一次，到塔底時(shí)就幾乎全是氯乙烯和高沸物了，因此低沸物乙炔（包括N

68、2,H2）就被分離</p><p><b>　　高沸塔的生產(chǎn)原理</b></p><p>　　低沸塔塔釜排出的粗氯乙烯還含有高沸物，還需用高沸塔把它們分離出去。這時(shí)氯乙烯又變成了易揮發(fā)組分了。高沸塔及其配套設(shè)備與低沸塔一樣，進(jìn)料板以上稱為精餾段，進(jìn)料板以下稱為提留段，塔板結(jié)構(gòu)和原理與低沸塔相似，只不過是從塔頂出來的幾乎是純氯乙烯（易揮發(fā)組分），除少量經(jīng)塔頂冷凝器冷凝回

69、流外，大部分經(jīng)成品冷凝器冷凝，再經(jīng)固堿干燥塔除去水份后就得到精氯乙烯單體。而從塔底排出的則絕大部分是高沸物了。這樣就把高沸物分離除去了。</p><p>　　1.4.3精餾塔主要控制參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響</p><p><b>　　壓力</b></p><p>　　精餾塔的操作壓力應(yīng)維持穩(wěn)定，可通過調(diào)節(jié)尾氣流量來調(diào)節(jié)。</p>&

70、lt;p><b>　　溫度</b></p><p>　　我們前面已介紹過，精餾塔每塊塔板上都處于一個(gè)動(dòng)態(tài)，并且是與溫度對(duì)應(yīng)的汽液平衡狀態(tài)，同時(shí)也對(duì)應(yīng)著一個(gè)動(dòng)態(tài)的汽液平衡組成，因此塔頂和塔釜的溫度往往決定著塔頂產(chǎn)品和塔釜產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于低沸塔，我們主要取塔底產(chǎn)品，若單體含乙炔高時(shí)，可提高塔頂和塔底溫度，提高上升蒸汽量，從而使對(duì)應(yīng)的塔釜液中C2H2組成相應(yīng)下降，改善塔底產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于高沸塔

71、，我們主要取塔頂產(chǎn)品，若單體中含高沸物高時(shí)，可降低塔頂和塔底溫度，降低上升蒸汽量，從而使對(duì)應(yīng)的塔頂蒸汽中高沸物組成相應(yīng)下降，改善塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。溫度的調(diào)節(jié)可控制塔頂、塔釜的冷、熱介質(zhì)流量。</p><p><b>　　回流比</b></p><p>　　回流比不僅決定產(chǎn)品的產(chǎn)量也影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，但也可小幅度調(diào)整。如單體含C2H2高時(shí)，可相應(yīng)減少低沸塔回流比，提高上升蒸

72、汽量，使塔釜中C2H2更多的蒸出，改善釜底產(chǎn)品質(zhì)量。如單體中含高沸物高時(shí)，可加大高沸塔回流比，加大塔內(nèi)下降液體流量，使上升蒸汽中高沸物多冷凝一些，防止帶到塔頂，減少塔頂蒸汽中高沸物含量，改善塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p><b>　　1.5氯乙烯的性質(zhì)</b></p><p><b>　　1.5.1物理性質(zhì)</b></p><

73、p>　　氯乙烯在通常情況下為無色、易燃、有特殊香味的氣體，稍加壓力條件下，可以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。</p><p>　　氯乙烯稍溶于水，在25C時(shí)100g水中可溶解0.11g氯乙烯；在-15C時(shí)，100g氯乙烯可溶解0.03g水；氯乙烯可溶于烴類、丙酮、乙醇、含氯溶劑如二氯乙烷及多種有機(jī)溶劑內(nèi)。</p><p>　　氯乙烯有較好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)異的介電性能，但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差，其化學(xué)

74、式為,分子量為62.499，熔點(diǎn)為-153.8，沸點(diǎn)-13.4，臨界壓力為5.60Mpa，臨界溫度為156.6C，氣化熱為330J/g，與空氣形成爆炸性混合物，其爆炸濃度范圍為4%-22%（體積比）。</p><p><b>　　氯乙烯的蒸汽壓</b></p><p>　　氯乙烯蒸汽壓力和溫度的關(guān)系：</p><p>　　表1.1 氯乙烯的蒸汽

75、壓表</p><p><b>　　液體氯乙烯的密度</b></p><p>　　液體氯乙烯的密度與溫度的關(guān)系： </p><p>　　表1.2 液體氯乙烯的密度</p><p><b>　　氯乙烯的潛熱</b></p><p>　　潛熱即蒸發(fā)或冷凝1g氯乙烯所需的熱量，其與溫

76、度關(guān)系如下：</p><p>　　表1.3 氯乙烯的潛熱</p><p><b>　　氯乙烯的溶解度</b></p><p>　　氯乙烯在水中的溶解度如下： </p><p>　　表1.4 常壓下氯乙烯在水中的溶解度</p><p><b>　　1.5.2化學(xué)性質(zhì)</b>&

77、lt;/p><p>　　腐蝕性：干燥態(tài)氯乙烯不具腐蝕性，但含水狀態(tài)下會(huì)腐蝕鐵及不銹鋼。</p><p>　　感光性：會(huì)進(jìn)行迅速的光化學(xué)氧化作用與聚合反應(yīng)。</p><p>　　危害性聚合：（1）于空氣中或遇熱、日光會(huì)產(chǎn)生危害性聚合反應(yīng)。（2）通常加酚作為抑制劑以防止聚合。</p><p>　　反應(yīng)性與不相容性：（1）與銅、鋁和催化性不純物等金屬、

78、空氣、氧、陽光、點(diǎn)火源、氧化劑接觸起激烈聚合反應(yīng)。（2）受熱及未添加或耗盡抑制劑的情形下會(huì)發(fā)生放射性聚合反應(yīng)。（3）氯乙烯和大氣中的氧以及強(qiáng)氧化劑反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生過氧化物，并會(huì)起劇烈的聚合反應(yīng)。</p><p>　　分解性：燃燒會(huì)產(chǎn)生HCl,CO,及高毒性之光氣煙霧。</p><p>　　氯乙烯的兩個(gè)反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。但一般來講，連接在雙鍵上的氯原子不太活潑，所以有關(guān)

79、雙鍵的反應(yīng)則比有關(guān)氯原子的反應(yīng)多，現(xiàn)各舉一兩個(gè)例子如下：</p><p><b>　　有關(guān)氯原子的反應(yīng)：</b></p><p>　　與丁二酸氫鉀反應(yīng)生成丁二酸乙烯脂</p><p>　　與苛性鈉共熱時(shí)，脫掉氯乙烯生成乙炔：</p><p><b>　　有關(guān)雙鍵的反應(yīng)：</b></p>

80、<p>　　與氯乙烯加成生成二氯乙烷：</p><p>　　在紫外線照射下能與硫化氫加成生成2-氯乙硫醇：</p><p>　　氯乙烯通過聚合反應(yīng)可生成聚氯乙烯。</p><p>　　氯乙烯是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，它的主要用途是生產(chǎn)聚氯乙烯。氯乙烯的兩個(gè)起反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。由于雙鍵的存在，氯乙烯能發(fā)生氧化、加成、裂解、取代、均聚

81、、共聚等一些列化學(xué)反應(yīng)。</p><p><b>　　2主要設(shè)備工藝計(jì)算</b></p><p>　　因?yàn)榈头兴透叻兴O(shè)備工藝計(jì)算過程類似，因此設(shè)計(jì)選擇其中一個(gè)計(jì)算即可，其他條件自定。</p><p>　　在低沸塔中，低沸點(diǎn)物主要是N2、H2、和C2H2,高沸點(diǎn)物主要是C2H4Cl、C2H2Cl2、CH3CHO和CH2CHCl為了減小設(shè)計(jì)計(jì)算

82、的難度，本設(shè)計(jì)選擇低沸塔，而N2、H2、難溶于進(jìn)料液，，在低沸物中二者可直接逸出，計(jì)算時(shí)可不予考慮。</p><p>　　高沸點(diǎn)物雜質(zhì)C2H4Cl、C2H2Cl2和CH3CHO要與CH2CHCl一道進(jìn)入高沸塔進(jìn)一步分離，為計(jì)算方便，且將這兩種高沸物算入氯乙烯組分中。</p><p>　　假設(shè)進(jìn)料液中C2H2占2.5%，CH2CHCl占97.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），則要視精餾后氯乙烯純度≥99.9

83、9%，設(shè)定精餾后乙炔≤0.002%</p><p><b>　　2.1 物料恒算</b></p><p>　　2.1.1精餾段的物料恒算</p><p>　　料液及塔頂.塔底產(chǎn)品的乙炔摩爾分?jǐn)?shù).</p><p><b>　　平均摩爾質(zhì)量.</b></p><p>　　總物料衡

84、算：F`=D`+W`=</p><p>　　易揮發(fā)組分物料衡算：</p><p>　　0.9992D`+0.00024W`=0.0581×10101.01=586.869kg/h</p><p>　　聯(lián)立以上兩式得：D`=585.053 W`=9515.957</p><p><b>　　D=</b><

85、;/p><p><b>　　W=</b></p><p><b>　　F=</b></p><p>　　2.1.2 塔板數(shù)的確定</p><p><b>　　理論塔板數(shù)的確定</b></p><p><b>　　泡點(diǎn)進(jìn)料：q=1</b>

86、</p><p>　　q線方程為: X=XF=0.0581</p><p>　　查《化學(xué)工程手冊(cè)》表4-4、4-5得相對(duì)揮發(fā)度a=12.07.</p><p><b>　　相平衡線方程為</b></p><p>　　聯(lián)立q線方程與相平衡方程得：xF=0.0581 yF=0.4268</p><p&

87、gt;<b>　　Rmin=</b></p><p>　　R= 2Rmin=1.6×2=3.2</p><p><b>　　精餾段操作線方程為</b></p><p>　　L`=L+qL=RD+qF=3.2×22.477+1×167.293=239.22kmol/h</p>&l

88、t;p>　　V`=V-(1-q)F=(R+1)D=4.2×22.477=9404034kmol/h</p><p><b>　　提餾方程為</b></p><p>　　=2.752x-0.00042</p><p>　　y1=XD=0.9992</p><p>　　根據(jù)相平衡線方程y=求得x1=0.99

89、04</p><p>　　根據(jù)精餾段操作線方程y2=0.7619x1+0.2379 得y2=0.9925</p><p>　　依次交替計(jì)算得：x2=0.9164 y2=0.9361</p><p>　　x3=0.5483 y4=0.6556</p><p>　　x4=0.1362 y5=0.3417<

90、/p><p>　　x5=0.0412 </p><p>　　求得x5〈xF,則第5層塔板為進(jìn)料板,精餾段所需理論塔板數(shù)為5-1=4塊.</p><p>　　將x5=0.0412代入提留段操作線方程y=2.752x-0.00042得y6=0.113</p><p>　　將y6=0.113代入相平衡線方程y=得x6=0.0104</p>

91、<p>　　依次交替計(jì)算得： y7=00282 x7=0.0024</p><p>　　y8=0.0062 x8=0.0005166</p><p>　　y9=0.001 x9=0.000083</p><p>　　求得x9〈xW則提留段需要4塊理論板.</p><p><b>　　

92、全塔總效率ET.</b></p><p>　　根據(jù)公式ET=0.17-0.616lgum</p><p>　　根據(jù)塔頂.塔釜液相組成.查《化學(xué)工程手冊(cè)》得乙炔u1=9.35×10-3mpa·s</p><p>　　氯乙烯u2=0.1674cp</p><p>　　um=0.0581×9.35×

93、;10-3+(1-0.0581)×0.1674=0.1582mpa·s</p><p>　　ET=0.17-0.616lg0.1582=0.66=66%</p><p><b>　　實(shí)際塔板數(shù).</b></p><p>　　精餾段 N精= 圓整為7塊</p><p>　　提留

94、段 對(duì)于提餾段來說，若采用間接蒸汽加熱，再沸器相當(dāng)于一層理論版 N提= 圓整為5塊</p><p>　　2.1.3塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算</p><p>　　精餾段： 操作壓力為Pm</p><p>　　塔頂壓力：PD=550+101.3=651.3kpa</p><p><b>　　若取每層塔板壓降&

95、lt;/b></p><p>　　則進(jìn)料板壓力 PF=PD+7=651.3+7×0.7=656.2kpa</p><p>　　精餾段平均操作壓力 Pm=</p><p>　　溫度tm.根據(jù)《化學(xué)工程手冊(cè)》計(jì)算出乙炔.氯乙烯氣壓與沸點(diǎn)溫度的關(guān)系如下表2.1：</p><p>　　表2.1 氯乙烯氣壓與沸點(diǎn)溫度

96、的關(guān)系</p><p>　　根據(jù)上表計(jì)算出乙炔氣、液組成與表2.1溫度對(duì)應(yīng)的關(guān)系.如下表2.2：</p><p>　　表2.2 乙炔氣、液組成與表2.1溫度對(duì)應(yīng)的關(guān)系</p><p><b>　　通過試差計(jì)算：P=</b></p><p>　　塔頂溫度 tD=30℃ 進(jìn)料板 tF=32.7℃</p&g

97、t;<p><b>　　tm,精=</b></p><p><b>　　平均摩爾質(zhì)量.</b></p><p>　　塔頂 xD=y1=0.9992 x1=0.9904</p><p>　　=0.9992×26+(1-0.9992)×62.5=26.03kg/kmol<

98、/p><p>　　進(jìn)料板 </p><p>　　=0.3417×26+(1-0.3417)×62.5=50.03kg/kmol</p><p>　　精餾段的平均摩爾質(zhì)量： </p><p><b>　　平均密度()</b></p><p>　　a. 液相密度

99、 (為質(zhì)量分?jǐn)?shù))</p><p>　　塔頂：得=575.46kg/m3</p><p><b>　　精餾段平均液相密度</b></p><p><b>　　b. 氣相密度.</b></p><p><b>　　c.液體表面張力.</b></p><p>

100、;<b>　　d. 液體黏度.</b></p><p>　　2.1.4 精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　V=(R+1)D=(3.2+1)×22.477=94.4034kmol/h</p><p><b>　　Vs= m3/s</b></p><p>　　L=RD=3.2×

101、22.477=71.9264kmol/h</p><p><b>　　LS=m3/s</b></p><p>　　2.1.5 塔和塔板的主要工藝尺寸計(jì)算</p><p><b>　?。?）塔徑</b></p><p>　　表2.3 板間距和塔徑的關(guān)系</p><p>　　根據(jù)

102、上表初選板間距，取板上液層高度</p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　==0.093</b></p><p><b>　　查Smith關(guān)聯(lián)圖</b></p><p>　　圖2-1史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p><b>

103、;　　得=0.048</b></p><p>　　根據(jù)式C=C校核至物系表面張力為20.38mN/m時(shí)得C。</p><p>　　即C=C=0.048=0.0482</p><p>　　=C=0.0462=0.4465m/S</p><p>　　可取安全系數(shù)0.8，則</p><p><b>　　

104、D=</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為0.7m，</p><p>　　2.2 提餾段的物料恒算</p><p>　　（1）操作壓力、進(jìn)料板壓力</p><p>　　若取每層塔板壓降 P=0.7k</p><p>　　塔釜壓力 </p><p>　　提

105、餾段平均操作壓力 </p><p>　　(2) 溫度、根據(jù)操作壓力、通過試差計(jì)算：</p><p>　　進(jìn)料板 塔釜</p><p>　　(3) 平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　進(jìn)料板： </p><p>　　塔釜： </p><p>　　提留餾

106、段的平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　(4) 平均密度</b></p><p>　　進(jìn)料板： </p><p>　　塔釜： </p><p>　　氣象密度： </p><p><b>　　（5）液體黏度 <

107、/b></p><p>　?。?）液體表面張力 </p><p>　　2.2.1 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　2.2.2 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算</p><p><b>　?。?）塔徑、參考表</b></p><p>　　初選板間距.取板上液層高度m&l

108、t;/p><p><b>　　得 </b></p><p>　　查《塔的工藝計(jì)算》Smith關(guān)聯(lián)圖</p><p>　　圖2-2史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p><b>　　得</b></p><p>　　根據(jù)式校核至物系表面張力為20.38時(shí)的C即：</p>

109、<p>　　可取安全系數(shù)0.8 則：</p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)，塔的圓整至0.9m</p><p>　　精餾段700mm，提餾段900mm,兩者相較，取大塔徑，即精餾塔塔徑亦選為900mm，</p><p><b>　　2.3精餾段校核</b></p><p>　　2.3.1精餾段空塔氣速 </p&g

110、t;<p><b>　　2.3.2塔板布置</b></p><p>　　采用單溢流弓形降液管，平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。</p><p>　?、?查《化學(xué)工程手冊(cè)3》第13篇?dú)庖簜髻|(zhì)設(shè)備 表7-5</p><p>　　D=900mm時(shí) =0.611㎡ =648mm </p><p>　　Wd=1

111、38mm ∕D=0.72 =0.0636㎡ </p><p>　　Af/AT=10.4%</p><p>　?、?停留時(shí)間 ===8.18s>5s, 符合要求 </p><p>　?、?漿液管底隙高度 用Francis公式計(jì)算.</p><p><b>　?、?降液管底隙高度</b></p&g

112、t;<p>　?。?）塔板布置及浮閥數(shù)目排列.查《塔得工藝計(jì)算》 孔徑d=0.02m.</p><p><b>　　閥孔動(dòng)能因子取 </b></p><p><b>　　孔隙 </b></p><p><b>　　浮閥數(shù) </b></p><p>　　查《化

113、學(xué)工程手冊(cè).3》</p><p><b>　　取無效區(qū)寬度 </b></p><p><b>　　安全區(qū)寬度 </b></p><p><b>　　開孔區(qū)面積 </b></p><p>　　浮閥排列方式采用三角形叉排.</p><p>　　

114、取同一橫排得孔心距 估算排間距</p><p>　　塔徑較小，可用整塊式塔板</p><p><b>　　塔板開孔率</b></p><p>　　2.3.3塔板流體力學(xué)校核</p><p>　?。?）.氣相通過浮閥塔板得壓力降.查《塔的工藝計(jì)算》得公式</p><p><b>　?、?干

115、板阻力</b></p><p>　?、?液層阻力 取充氣系數(shù) .有 </p><p>　?、?液體表面張力所造成阻力.此項(xiàng)可以忽略不計(jì).</p><p>　　單板壓降 （〈0.7kpa.符合設(shè)計(jì)要求）。</p><p>　?。?）淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度符合</p&

116、gt;<p><b>　　其中</b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　取，板間距，有</b></p><p>　　由此可見：，符合要求。</p><p>　?。?）霧沫夾帶. 查《塔的工藝計(jì)算》.霧沫夾帶公式</

117、p><p><b>　　由</b></p><p>　　參考《化學(xué)工程手冊(cè).3》</p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p><p>　　式中--------板上流體流徑長度m 。</p><p>　　------------板上液流面積m。</p>&l

118、t;p>　　-----------泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，取0.126</p><p>　　K-------------特性系數(shù)，取1.0</p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p><p>　　2.3.4 塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　?。?）霧沫夾帶線.按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算</p><p

119、><b>　　整理得 </b></p><p>　　與分別取值獲得一條直線.數(shù)據(jù)如下表.</p><p><b>　　表2.4</b></p><p>　?。?）液泛線.查《塔的工藝計(jì)算》 </p><p><b>　　泛點(diǎn)線方程</b></p>&

120、lt;p>　　簡化上式得與關(guān)系如下</p><p><b>　　計(jì)算數(shù)據(jù)如下表</b></p><p><b>　　表2.5</b></p><p>　?。?）液相負(fù)荷上限線</p><p>　　降液管內(nèi)停留時(shí)間.則</p><p>　?。?）漏液線.對(duì)于F1型重閥，由

121、</p><p><b>　　即</b></p><p>　?。?） 液相負(fù)荷下限線</p><p>　　取堰上線液層高度，根據(jù)計(jì)算式求得下限值.</p><p>　　經(jīng)過以上流體力學(xué)性能得校核可以將精餾段塔板負(fù)荷性能圖畫出，如圖所示：</p><p>　　圖2-3精餾段塔板負(fù)荷性能圖</p

122、><p>　　由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：</p><p>　　在任務(wù)規(guī)定得氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P（0.0012，0.12）在適宜的操作區(qū)內(nèi)。</p><p>　　塔板得氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制</p><p>　　按固定得液氣比，即氣相上限max=0.1951 ，氣液下限min=0.067,求出操作彈性K，即</p&

123、gt;<p>　　由上可知：此設(shè)計(jì)符合工藝要求。</p><p><b>　　2.4提餾段校核</b></p><p><b>　　若塔徑取900mm</b></p><p><b>　　2.4.1空塔氣速</b></p><p><b>　　2.4.2

124、塔板布置</b></p><p>　　流溢裝置 采用單溢流弓形降液管，平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。</p><p>　?、?查《化學(xué)工程手冊(cè)3》第13篇?dú)庖簜髻|(zhì)設(shè)備 表7-5</p><p>　　D=900mm時(shí) =0.611㎡ =648mm </p><p>　　Wd=138mm ∕D=0.72 =0.06

125、36㎡ </p><p>　　Af/AT=10.4%</p><p>　?、?停留時(shí)間 ===8.18s>5s, 符合要求 </p><p>　?、?平堰上的液流高度how?？捎肍rancis公式計(jì)算</p><p><b>　　how=m</b></p><p>　　=-=0.05-0.0

126、26=0.024m</p><p>　　④ 降液管底隙高度ho。</p><p>　　ho=hw-0.006=0.024-0.006=0.018m</p><p>　　（3）塔板布置及浮閥塔及排列。查《塔的工藝計(jì)算》，孔徑取0.02m，閥孔動(dòng)能因子取9。</p><p>　　孔速 </p><p>　　浮

127、閥數(shù) n==</p><p>　　查《化學(xué)工程手冊(cè)3》取</p><p>　　無效區(qū)寬度 =0.05m</p><p>　　安定區(qū)寬度 =0.06m</p><p>　　開孔區(qū)面積 =2[ ]</p><p>　　R=D/2-Ws=-0.06=0.39m</p><