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关于PVC系统的计算

关于PVC系统的计算
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(1)乙炔流量计显示值并不是标态下体积流量,也不是某温度和压力下的真实体积流量。

假定乙炔计量流量V a和标态流量V N满足下式V N=R*V a。考虑温度的影响,忽略压力的变化,令R=R0*273/(273+t),t为乙炔的温度。

(2)根据生产数据计算R的值,即根据单体产量和乙炔流量进行推算。3月份日平均单体产量为351.4T,每小时平均乙炔计量流量为4400Nm3/h。但是由于单体产量包含CN-2F放空回收单体,因此必须减去回收的单体量。对比CN-2F放空回收前后的消耗数据,可估计CN-2F放空回收量为产量的2%。351.4÷1.02=344.5T,即每日实际单体平均产量为344.5T,放空回收6.9T,若流量平均,则6.9T/天的单体量相当于标态下103Nm3/h,与实际比较符合。因此假定4400m3/h的通量日产量约为344.5T。(3)忽略副反应和尾排放空,按理想气体计算,则日产344.5T单体需乙炔标态下体积流量为344.5÷62.5×22.4×1000÷24 = 5145Nm3/h。乙炔的纯度为98.5%,温度12度,因此R0=R÷(273/(273+t))=5145÷(4400×0.985)÷(273/(273+12))=1.2392,考虑副反应和尾排放空及损失等,按5‰的乙炔量计算,则R0=1.2392÷0.995=1.2455。

(4)不过,根据经验判断,修正值仅在高流量下正确,低流量下修正值需重新计算。当单系统乙炔流量大于1950时,我们可认为R0=1.2455

由电石发气量推算产气量(计量流量)可按下式计算:

v=v0×(273/293)×k1×(1-k2)×(1-k3))×(1/k4)×(1/R0)×(273+t)/273

k1:发生转化率,k2:乙炔损失率,k3:电石灰分比例,k4:乙炔纯度

取k1=0.98,k2=0.01,k3=0.04,k4=0.985,可计算得不同发气量和温度下,吨电石

(1)单体衡算式(物质的量):转化产生的单体(A)+CN-2F回收单体(A1)=尾排放空单体(A2)+送聚合单体(A0)。

(2)乙炔衡算式(物质的量):进混合器乙炔(B0)=反应生成单体的乙炔(B)+副反应乙炔(B1)+尾排放空乙炔(B2)+精单体中的乙炔(B3)

(3)根据前文的假设A1=0.02A,所以1.02A=A2+A0,即A0=1.02A-A2。A0即为计量单体。

忽略B3。

对B1估计为B1=1‰B0,以3月份生产数据为例,则参与副反应的乙炔=4400×

1.2455/0.985×(273/(273+12))×1‰=5.329 Nm3/h,按二氯乙烷计算高沸物产量为

5.329÷22.4×99=23.55kg/h,即565.3kg/天,或1

6.96T/月,近三个月高沸物平均产

量为13T(外卖),但考虑乙醛的分子量小且大部分在排水时排出,因此B1=1‰B0是合适的。

反应生成乙炔=转化产生单体,即B=A,所以A0=1.02A-A2=1.02B-A2=1.02×(B0-B1-B2)-A2≈1.02×(B0-B1)-(A2+B2)

(4)尾排放空量的计算,根据N2、H2的量反推尾排的流量,N2全部来源于乙炔,则N2:B1÷0.985×0.015,H2全部来源于HCl,则H2:B1×1.10÷0.95×0.05,这里HCl:C2H2按 1.10计算。因此A2+B2= (B0÷0.985×0.015+ B0×1.10÷0.95×0.05)×(x1+x2)/(1-x1-x2)=0.07312B0×(x1+x2)/(1-x1-x2)

(5)A0=1.02×(1-1‰)B0-0.07312B0×(x1+x2)/(1-x1-x2)= (1.01898-0.07312×(x1+x2)/(1-x1-x2)) ×B0

因此,从吨单体耗乙炔为N=(B0×22.4)/(A0×0.0625)= 22.4÷62.5÷(1.01898-0.07312×(x1+x2)/(1-x1-x2))。换算为吨单体耗乙炔计量流量为:Na=N÷0.985÷R×((273+t)/273)=22.4÷62.5÷(1.01898-0.07312×(x1+x2)/(1-x1-x2)) ÷0.985÷R×((273+t)/273)=0.29214÷(1.01898-0.07312×(x1+x2)/(1-x1-x2))×((273+t)/273)。计算结

(6)由上表可知,在乙炔温度6℃,乙炔和VC尾排浓度分别为3%和2%时,即x1+x2=5%,可查得吨单体耗乙炔计量流量为294.1;若电石发气量295,k1、k2、k3按前文所

设,可查得吨电石产气213.62,因此吨单体耗电石为294.1/213.26=1.379。

(7)以上计算假定单体产量计量结果准确,但是单体计量产量与实际产量存在一定偏差,与温度和单体槽几何形状有关,需要修正。

3、单体计量产量和PVC耗单体

(1)单体计量产量使用固定的单体密度0.92。单体密度与温度关系为

2。计算结果如表4

(2)单体槽的几何尺寸暂时无法进行修正。

(3)PVC耗单体,理论消耗为1.000。但是由于CN-2F放空回收,按前文假设比例为2%,则PVC耗单体应为1.020。考虑聚合粉料损失等因素,可认为PVC耗单体为1.020-1.025,按1.020,则在2(6)的条件下PVC耗电石为1.379×1.020=1.407。

4、结论

(1)现乙炔送出温度6度,则达到3月份的生产负荷,即日产单体351.4吨,在放空比例相同时,由表1可查得通量4310左右即可达到。目前无法达到的原因,尾排较大

是原因之一,但是从表2可知,当尾排VC+乙炔达到20%,即欧科膜停时,乙炔温

度6度,吨单体耗乙炔仍仅为298.3。5月开车以来吨单体耗乙炔一直大于300,可

能原因是副反应多、系统有漏点,也可能本文模型与实际不一致,例如温度校正(非

理想气体)、乙炔流量计校正值等有偏差。

(2)电石产气量分别由k1、k2、k3、k4等因素决定,当然校正值的准确性也使本文的推算与实际可能不一致。

(3)单体密度对单体产量的计量有影响,同时影响单体耗乙炔和PVC耗单体,10℃和20℃之间有2%的差别。例如单体温度20℃时的单体耗乙炔为295,则10℃时为301,同

时PVC耗单体下降2%。

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