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1第一章概述一、设计依据二、设计规模三、设计基础数据四产品性质及用途(一)产品性质(二)产品用途五、原料规格来源(一)原料规格(二)原料来源第二章氯乙烯的生产方法及工艺流程一、各种生产方法评述及生产方法的选择二、电石乙炔法合成VC的反应机理及物化数据(一)反应机理(二)物化数据三、生产工艺条件的选择及主要设备形式的选择(一)生产工艺条件的选择(二)主要设备形式的选择四、工艺流程说明五、生产控制表第三章物料衡算第四章热量衡算第五章主要设备设计第六章自控部分设计自控设计表序号设备名称控制点位置仪表类型作用备注1第七章改进与建议附:参考文献2PVC生产过程合成精馏工序毕业设计参考材料设计基础数据1.生产能力:10000tPVC/年(30000tPVC/年或50000tPVC/年)(以100%PVC计)2.年工作日:300天(以7200小时/年计)3.自碱洗塔来物料流率:(1)10000tPVC/年组分VCEDCN2C2H2H2O总计kg/h1650365083017747(2)30000tPVC/年组分VCEDCN2C2H2H2O总计kg/h48209512525805140(3)50000tPVC/年组分VCEDCN2C2H2H2O总计kg/h79801552903915086144.VC损失:合成、分离工段的跑、冒、滴、漏损失:9kgVC/TPVC(从压缩工段扣除);聚合工段分离、干燥损失:20kgVC/TPVC;5.气柜:T=25OCP=0.005MPa(表压)6.压缩工段工艺条件:(1)机前冷却器:T入=25OCT出=10OC(2)一段压缩:P入=0.004MPa(表压)P出=0.15MPa(表压)(与采用压缩机型式有关)T入=10OC中间冷至T出=30OC二段压缩:P入=1.5at(表压)P出=0.52MPa(表压)T入=30OCT出=75OC(3)机后冷却器气体进口温度73OC,出口温度44OC;冷却水进口温度30OC,出口温度35OC。7.全凝器:T出=13OCP出=0.51MPa(表压)冷冻盐水:t入=5OC,t出=15OC8.水分离器内除水80%(w%)9.尾气冷凝器:T出=-23OCP出=0.50MPa(表压)冷冻盐水:t入=-25OC,t出=-30OC10.低沸塔工艺条件:(1)塔顶馏出液中:VC:50%(W%)(2)塔底出料含乙炔:0.0001%(W%)3(3)操作压力:0.5MPa(表压)(4)放空尾气中VC含量15%(w%)(5)低沸塔回流比15-3011.高沸塔工艺条件:(1)塔顶气体EDC浓度:0.08%(W%)(2)塔釜物料中VC浓度:20%(W%)(3)操作压力:0.25MPa(表压)(4)釜加热水温度:t入=90OCt出=75OC(5)高沸塔回流比0.3-0.512.聚合工段:聚合率85%(W%),未聚合VC回收率90%(W%)。此处回收VC是进气柜还是部分直接作为合格单体回收部分进气柜可自己根据厂里情况确定。13.所设计设备:机后冷却器、全凝器、低沸塔再沸器、高沸塔、高沸塔再沸器、高沸塔塔顶冷凝器。对所设计设备作能量衡算和设备工艺计算。一、物料衡算全过程根据所给已知条件设计要求可依次分为7个单元:气柜机前冷凝器、压缩机、机后冷凝器、全凝器、尾气冷凝器(并入低沸系统)、低沸物分离系统、高沸物分离系统。各单元物料衡算基本要求:(1)画物料流程简图根据给定条件画流程简图时,其步骤及要点如下:1)流程简图中的设备可用方框表示2)用线条和箭头表示物料流股的途径和流向;3)标出流股的已知变量(流量、组成等)和单位;4)未知量用符号表示。(2)确定衡算体系,选取计算基准常取单位时间为计算基准(3)列物料衡算式对稳流过程无化学反应体系:输入体系的物料量=输出体系的物料量4对有化学反应的体系:输入体反应生反应消输出体系的物+成的物–耗的物=系的物料的量料的量料的量料的量(4)列物料衡算表要求每个单元物料衡算结束后均需列一衡算表,应包含以下内容组分输入输出kg/hw%kmol/hy%kg/hw%kmol/hy%123…(一)气柜将原料气组成由质量百分含量换算为摩尔百分含量iiiiiMwMwx//由给定聚合率和未聚合单体的回收率计算由聚合回收的进入气柜的单体的量(与聚合工段回收方法有关)。有与水洗、碱洗类似的方法计算出气柜气体的水含量进而求出气柜内冷凝水量。2222222NHCEDCVCOHOHSOHOHnnnnnnPPy列出物料衡算表。(二)机前冷凝器由所给温度压力求出系统的气体物料水含量,并求过程中物料变化情况,列物料平衡表。2222222NHCEDCVCOHOHSOHOHnnnnnnPPy(三)压缩机(1)要根据所给条件通过计算结果判断段间有无水凝下(多段往复式压缩机段间不允许5有水冷凝,若螺杆式无次要求)(2)在此处将过程的跑冒滴漏损失扣除(注意跑冒滴漏的气体物料组成应与压缩物料组成相同)。列物料衡算表。机后冷凝器看有无水冷凝下来,方法同机前冷凝器(四)全凝器由前面计算知进料组成和量,出口T、P已知,为等温闪蒸和(部分冷凝)过程,近似认为汽液平衡常数与组成无关。Ci3,2,111)v(KZxiiiC1Kv1zKxKyiiiiii,,,321含难挥发组分用式:1.01Kv1zxc1iiic1ii当进料含不凝组分用式,1.01Kv1zKyc1iiiic1ii热量衡算设为理想溶液(五)尾气冷凝器(将其并至低沸系统)与全凝器类似,由前面计算知进料组成和量,出口T、P已知,为等温闪蒸和(部分冷凝)过程,近似认为汽液平衡常数与组成无关。(此处实际应为试差求算,因为低沸塔顶出料N由T,PKi设v1ix结束YZi调整vFLVFHLHVHQiiFzHHiiLhxHiiVHyH001.0vf6未知,而尾气冷凝器凝液又为低沸塔进料,同学可自己选定相应计算方法)(六)低沸系统按清晰分割作物料衡算(塔顶出料按出尾气冷凝器物料考虑注意),此处包含低沸塔及尾气冷凝器等多个设备,列出物料衡算表。(也可按非清晰分割计算)(七)高沸塔系统先按清晰分割作物料衡算(初算),后面再用FUG法作非清晰分割的衡算(和热量恒算交织在一起),列衡算表。(八)核算PVC产量按给定的有关数据(聚合率、PVC分离干燥损失计算PVC树脂产量,看满足设计要求否。物料衡算完成后要画一全过程的物料衡算流程图,在图上标明进出设备各个物流的量和组成(注意此图装订于物料衡算前)二、热量衡算部分能量衡算的依据是能量守恒定律,可表示为:输入的能量-输出的能量=积累的能量稳流过程12HHQ间歇过程12UUQ∑Q——过程换热量之和,包括热损失;∑H2、∑U2——离开设备(体系)的各物料的焓或内能之和;∑H1、∑U1——进入设备(体系)的各物料的焓或内能之和。注意:H、U的绝对值无法求出,要取一基准态。同一物料的H1与H2,U1与U2的基准态应相同。热量衡算的基本步骤:(1)建立以单位时间为基准的物料流程图(或平衡表);(以物料衡算为基础)(2)在物料流程框图上标明已知T、P和相态等条件并查出或计算出每个组分的焓值,于图上标明;(3)选定计算基准温度(即输入、输出体系的热量应有同一基准)常取0℃和25℃,若有相变,应确定基准相态;(4)针对衡算体系由前式列出热量衡算式,用数学方法求未知数;(5)必要时列出热量衡算表。7(二)高沸塔的热量衡算(塔顶冷凝器的形式)稳流过程输入的能量=输出的能量损失移出QQHnHnHnHnLViLiDiDiViViFiFi式中:LiDiViFinnnn,,,—-分别为进料、塔底上升蒸汽、塔顶出来气体和塔底出来液体中各组分的摩尔流率。LiDiViFiHHHH,,,—-分别为进料、塔底上升蒸汽、塔顶出来气体和塔底出来液体中各组分在所处条件下的摩尔焓值。Q移出——为塔顶冷凝器中由冷冻盐水所以出的热量,可近似认为其值等于回流液体的冷凝潜热。Q损失——为精馏塔的热损失,可取塔底再沸器所加入热量的5~10%(视设备保温情况而定)。上述各组分的摩尔焓值与各物料所处温度、相态及选取的基准温度和基准相态有关,各物流总焓值与物流流率有关,而流率与精馏塔操作回流比有关。因此需选定基准温度和相态,计算各位置的温度及过程的回流比。(注:精馏过程能量衡算与设备计算交织在一起,因式中有些物料量与回流比有关)(1)基准温度和相态选择可选0C,液态物料为基准(也可选其他温度或相态为基准)液态物料摩尔焓:TpidTCH273,或tpidTCH0气态物料摩尔焓:TpVidTCHH273,或tpvidTCHH0注意:变温过程焓变求取分段与否及热容取何相态的与所采用相变热温度有关。(2)各处温度的计算各温度计算可近似把系统看成完全理想物系,PPKSii。高沸塔分凝器nFiHFinDiHDinViHVinLiHLiQ损失Q移出8塔顶温度为露点温度,进料温度和塔釜温端泡点温度求之。并求出各处的各组分相对挥发度。(3)回流比R的确定1)由恩德伍特公式求最小回流比2)由芬斯克方程求最小理论板数,按非清晰分割求塔顶塔底物流组成和量。3)取回流比为最小回流比的一定倍数,得相应的理论板数,取多个点作出R~N图,由图定性分析确定一合适的回流比R(也可在一定范围内直接选取R的值)。回流液体量为RD,塔顶上升蒸汽量=(R+1)D,塔底出来液体流率=RD+qF。将有关数据代入前式可进行高沸塔的热量衡算。(三)低沸塔热量衡算与高沸塔类同。锦西化工厂低沸塔再沸器加入热量37000kcal/h,塔顶冷凝器移出热量35450kcal/h,由此估计回流比至少为15~20.。(三)低沸塔热量衡算与高沸塔类同。(四)全凝器和尾气冷凝器热量衡算用下式:然后由Q+FHF=LHL+VHV求出所需热量。c1iFiiFHZH,c1iLiiLHxH,c1iViiVHyH(五)机后冷却器冷却剂所需移除的热量为被冷却物料进出口的焓差。三、设备计算高沸塔、低沸塔(或全凝器、机后冷却器和尾气冷凝器)(注意要对所选塔型进行讨论)进行塔径、板间距、理论板数、实际板数的求算,塔盘结构的选型和计算,全塔阻力降的计算,作出塔的负荷性能图,塔顶冷凝器和塔底再沸器的选型,设备壁厚的计算,各进出口管直径、相应法兰的计算或选择,设备其他附件的选择……。塔顶冷凝器、塔底再沸器、全凝器、机后冷却器和尾气冷凝器的设备工艺及机械设计(为标准设备选型。注意传热不同设备的异同,选型后要校核)。说明书及图纸要求见毕业设计大纲。实习中注意搜集:高、低沸塔的塔顶、塔底产品和进料的温度、压力和组成,操作回流比、回流温度,进了位置等相关数据;全凝器、尾气冷凝器的进出料温度、组成,操作压力、温度等数据。9(注意:塔的设计将精馏段和提馏段分别设计,两段各物性参数、气液流率、塔盘结构、全塔效率分别计算;全塔效率不要用化原书中公式求取,可用朱汝瑾公式求之)参考书:《化学工程手册》(1)化工基础数据;《化学工程手册》(13)气液传质设备;《化工工艺设计手册》(上下册);《石油化工基础数据手册》;《石油化工基础数据手册》(续篇);《化工手册》(上下册)。《浮阀塔》;《塔设备》,;《化工设备设计手册》(成套多本);《基本有机化学工程》(天津大学有机工艺教研室编)(上中下三册);《化学工程基础》(上海化工学院)抓紧时间到图书馆借上述书籍。设计中注意的问题(一)1、生产方法选择应对各种方法优缺点进行比较,再根据本设计具体情况定生产方法)2、说明书中内容和物料衡算表应按要求编写;3、PVC产量校核时应将PVC聚合工段回收的VC单体量考虑进去,即进聚合工段的单体量应为成品冷凝器出来的加上聚合回收的。4、关于自控方面的有关问题请仔细思考一下,某指标具体是怎样控制的,调节参数和被调参数各是谁,要搞懂。5、机械设计中设备壁厚的计算不仅要考虑强度合乎要求,还要考虑刚度是否
本文标题:2011毕业设计参考资料
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