工艺计算更改数据2 - 副本.doc

·工艺计算 4·1 反应的设计条件 (年产量：20万吨/年，年工作日：300天（即年工作日7200小时） (原料组成（wt%) 乙炔气（wt%)： 氯化氢（wt%)： (合成反应设计条件：乙炔气/氯化氢=1:1.1，空速37，合成氯乙烯的乙炔转化率：97.6%，生成VC选择性：99%，乙炔转化二氯乙烷的选择性：0.9%。串联转化，一次转化率68%，温度150℃，进料温度80℃，转化后温度110℃；二次转化率28.6%，温度为140℃，进料和出料温度设110℃，进口水温97℃，出口水温102℃，不急热损失，导出液对管壁的传热系数为： ④催化剂为圆柱状，Φ3mm×6mm，床层空隙率为0.5~0.8，反应器内催化剂填充高度为管长的95%，每根管长3000mm,转化器的直径有Φ2400、Φ3000、Φ3200. 4·2 反应原理 在氯化汞做催化剂，一定温度和101.325kPa下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯.反应方程式可表示为： ⑴主反应： +124.8kJ/mol⑴ ⑵副反应： ⑵ ⑶ 4·3物料衡算 ⑴由原料组成（wt%) 乙炔气（wt%)： 氯化氢（wt%)：得： 表4—1 乙炔气的组成 组分 , 总量 mol% 0.9906 0.0090 0.0004 1.0000 表4—2 氯化氢的组成 组分 总量 mol% 0.9868 0.0126 0.0006 1.0000 ⑵反应部分的基础计算 由乙炔气/氯化氢=1:1.1，以进料气中乙炔气为100kmol/h为基准，则氯化氢为110kmol/h。由此易得： 表4—3 原料混合气的组成 组分 总量 kmol/h 99.0600 108.548 2.286 0.106 210.0000 根据反应方程式及已知数据，计算反应器出口的气体量。 主反应： ⑴ 副反应： ⑵ (已知一次转化率68%，生成VC选择性：99%，乙炔转化二氯乙烷的选择性：0.90%，进入反应器的乙炔量为99.0600kmol/h,氯化氢108.548kmol/h，氮气2.286kmol/h，水0.106kmol/h，所以 消耗乙炔量：99.0600×68%=67.3608kmol/h 由反应式⑴有 消耗乙炔量：99.0600×68%×99%=66.6872kmol/h 生成VC量：66.6872kmol/h 消耗氯化氢量：66.6872kmol/h 由反应式⑵有 消耗乙炔量：99.0600×68%×0.9%=0.6062kmol/h 生成二氯乙烷量：0.6062kmol/h 消耗氯化氢量：2×0.6062=1.2125kmol/h 则可知 未反应的乙炔量：99.0600－67.3608=31.6992kol/h 未反应的氯化氢量：108.548－66.6872－1.2125=40.6483kmol/h 氮气在反应中不发生反应，所以第一次反应后出口气体中各组分的量如表4—4所示。 表4—4 反应器入口和出口的气体量（kmol/h) 组分 氯乙烯 二氯乙烷 入口 99.0600 108.548 2.2608 0.106 0 0 出口 31.6992 40.6483 2.2608 0.106 66.6872 0.6062 (合成氯乙烯的乙炔转化率：97.6%，生成VC选择性：99%，乙炔转化二氯乙烷的选择性：0.9%，进入反应器的乙炔量为99.0600kmol/h,氯化氢108.548kmol/h，氮气2.2608kmol/h，水0.106kmol/h，所以 消耗乙炔量：99.0600×97.6%=96.6826kmol/h 由反应式⑴有 消耗乙炔量：99.0600×97.6%×99%=95.7157kmol/h 生成VC量：95.7157kmol/h 消耗氯化氢量：95.7157kmol/h 由反应式⑵有 消耗乙炔量：99.0600×97.6%×0.9%=0.8701kmol/h 生成二氯乙烷量：0.8701kmol/h 消耗氯化氢量：2×0.8701=1.7403kmol/h 则可知 未反应的乙炔量：99.0600－96.6826=2.3774kol/h 未反应的氯化氢量：108.548－95.7157－1.7403=11.092kmol/h 出反应器的水蒸汽量：0.106 氮气在反应中不发生反应，所以第二个反应器反应后出口气体中各组分的量如表4—5所示。 表4—5 第二个反应器入口和出口的组成 组成 氯乙烯 二氯乙烷 入口 31.6992 40.6483 2.2608 0.106 66.6872 0.6062 出口 2.3774 11.092 2.2608 0.106 95.7157 0.8701 ⑶实际装置每小时生产的氯乙烯可折算为 综上所述，进料气体中乙