《PVC热量衡算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PVC热量衡算.doc（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 课堂论文聚氯乙烯生产工艺之热量衡算姓 名: XXX学 号:XXXXXX所在院系：XXXX学科门类：XXX学科专业：XXX二一年十一月目录1.概述- 1 -2.聚合反应釜的热量衡算- 2 -2.1热量平衡反应方程式- 2 -2.2收集数据- 2 -3.热量计算- 4 -3.1 I聚合釜- 4 -3.2聚合釜- 4 -4.计算热负荷和所需冷却水的质量- 5 -5.列出热量平衡表- 5 -6.参考文献- 6 - 聚氯乙烯生产工艺之热量衡算1.概述化工生产过程中，各工序都有确定的温度并伴随着热量传递，尤其是反应过程，为维持在一定的温度进行反应，常伴随有热量的加入和放出，以确保稳定的生产。因此，在化工
2、生产过程中需进行热量衡算。能量衡算的基本方程式： =Q+W体系总能量的变化Q 体系从环境中吸收的能量W 体系对环境所做的功在不做功条件下，进入体系的热量与离开系统的热量应平衡，即可表示为：Q出=Q进Q1+Q2+Q3=Q4Q5Q6其中：Q1物料带入热Q2加热剂传入热(加热为“”；冷却为“”)Q3过程热效应（放热为“+”吸热为“”）Q4物料带出热Q5消耗在设备上的热Q6向环境散热在计算过程中应注意以下几点：（1）正确建立各热量间的平衡关系，注意正负。（2）明确热量存在的形式，从而确定收集的物性数据。（3）合理划定计算范围。确定适宜的设备进出口。（4）合理确定计算基准。数量基准按kg/h（连续过程）
3、或kg/釜（间歇过程）；基准态（温度和相态）进出口一致； 基准温度一般取0或25。（5）对间歇过程，各段时间操作情况不一样，应分段作热量平衡，求出不同时间的Q2，然后得出最大需要量。2.聚合反应釜的热量衡算2.1热量平衡反应方程式热量平衡反应方程式如下：Q1+Q2+Q3=Q4Q5Q6其中：Q1：所处理物料带入设备的能量Q2：加热水传给设备与物料的能量，此为负的Q3：加热聚合釜所需热量Q4：物料带出热量Q5：消耗在设备上的热损失Q6：向环境散热具体来讲，在计算过程中，由于是间歇反应，以kg/釜为计算标准。同时为了方便计算，做出以下几点合理的估算：（1）由于Q1和Q4中明胶和缓冲剂所带入和带出的热
4、量相对于其体系中的其他热量很小，在此忽略不计。（2）Q6,即向环境散热部分，难以计算，在这里估算为5%Q2。（3）物料的比热容随着温度变化而产生的微小变化忽略不计，即在聚合温度范围内比热容恒为常数。2.2收集数据根据物料衡算，在流程设计时，采用双釜串联操作，该生产线为10000吨/年。聚合物生成量在釜和釜中的分配比率为60%和40%。所以釜聚合物的生产量为：137500.6=8250公斤/釜釜聚合物的生产量为137500.4=5500公斤/釜整理结果，将釜、釜的进、出物料量及工艺条件列于表1中。表1 聚合釜物料平衡表组成I反应釜反应釜进料，kg/釜出料，kg/釜进料，kg/釜出料，kg/釜VC
5、16252800280022502PVC8250825013750水17105171051710517105明胶19.619.619.619.6Na2S0.610.610.610.61NaHCO32.32.32.32.3温度，20505059分析过程中存在的热量形式，确定需收集的物性参数数据。各物料数据的基准态为0饱和液体。将各物性参数列于表2。表2 物性参数VC的比热容，kcal/(kg. )0.38聚合釜内径（mm）2750内壁（不锈钢）厚度（mm）3比重，kg/m223.70比 热 容kcal/(kg. )0.108直径D1，mm2753软水kcal/(kg. )0.997外壁（碳钢）厚
6、度（mm）19比重，kg/m2149.15比热容kcal/(kg. )0.112聚合热kcal/kg368直径D2,mm2850高度H（mm）4760 3.热量计算对I聚合釜和聚合釜计算3.1 I聚合釜Q1=WCpt=162520.3820+171050.99720=4.65105 kcal/釜Q3=G聚合热=8250368=3.04106 kcal/釜Q4= WCpt=162520.3850=3.09105 kcal/釜直筒的质量为：W1=S11=D1H1=2.753 4.7623.7=976kgW2=S22=D2H2=2.8504.76149.15=6357kg封头部分的质量：W3=S31
7、=D121=2.753223.7=564kgW4=S42=D222=2.8502149.15=3806kgQ5= WCpt=（976564）0.108（50-20）（63573806）0.112（50-20）=3.91104 kcal/釜Q6=5%Q2根据热量平衡有：Q1Q2Q3= Q4Q5Q6即Q2= Q1Q3(Q4Q5Q6)= Q1Q3（Q4Q55%Q2）Q2= Q1Q3(Q4Q5)/1.05=(4.651053.041063.091053.91104)/1.05=3.01106 kcal/釜3.2 聚合釜Q1=WCpt=162520.3850+171050.99750=1.16106Q3
8、=G聚合热=5500368=2.02106 kcal/釜Q4= WCpt=162520.3859=3.64105 kcal/釜Q5= WCpt=（976564）0.108（59-50）（63573806）0.112（59-50）=1.17104 kcal/釜Q6=5%Q2根据热量平衡有：Q1Q2Q3= Q4Q5Q6即Q2= Q1Q3(Q4Q5Q6)= Q1Q3（Q4Q55%Q2）Q2= Q1Q3(Q4Q5)/1.05=(1.161062.021063.641051.17104)/1.05=2.67106 kcal/釜4.计算热负荷和所需冷却水的质量聚合釜是间歇操作，以kg/釜为计算标准，设备负
9、荷为Q2。控制冷却水的进出口温度为20和59, Cp为1.005kcal/(kg. )对聚合釜：Q2=2.97106 kcal/釜W1=Q2/(Cp*t)=3.01106/(1.005*（59-20）)=76796kg/釜对聚合釜：Q2=2.66106 kcal/釜W2=Q2/(Cp*t)=2.67106/(1.005*（59-20）)=68121kg/釜5 .列出热量平衡表表3 聚合釜热量平衡表项目I聚合釜聚合釜Q入105kcal/釜Q出105kcal/釜Q入105kcal/釜Q出105kcal/釜Q1,物料带入的热量46511.6Q3，聚合热30.4020.2Q2，冷却水移走的热量30.0726.65Q4，物料带出的热量3.093.64Q5，消耗在设备上的热量0.390.18Q6，环境散热1.501.33合计35.0535.0531.831.86.参考文献1张洋.高聚物合成工艺设计基础M. 北京化学工业出版社，1981：53562黄云翔.聚氯乙烯的制造与加工M. 化学工业出版社，1987：1225- 6 -