武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）
3.4 物料衡算总平衡
①聚合釜及出料槽属于间歇操作，计算基准为 kg/B
投入单体的量为31805经聚合釜和出料槽减压后的量为3816出料为 .76kg/B，.69kg/B，
12.12kg/B，PVC 的总损失为31805.76?0.88?200?559.78kg/B。因此，计算的总数据
归纳如表 3-11：
表3-11 间歇操作物料衡算总平衡表
物料名称 PVC 水 二次用水 助剂 PVC 损失PVC 回收VCM 合计
进料kg/B 31805.76 49234.2 700 133.59 —— —— —— 81873.55
出料kg/B 12.52 49934.20 —— 133.59 27429.29 559.78 3804.17 81873.55
②从汽提塔到筛分包装为连续操作，计算基准为 kg/h
进入汽提塔的 VCM 量为12.39kg/h，经过汽提后 VCM 单体的量降为0.37kg/h，
.20?3846.88?53081.08kg/h 进入汽提塔以及在汽提塔内冷凝的水的总量为：49234-6717.38?46363.7kg/h 离心后母液总量为：51081.08PVC 损失总量为1355.28kg/h。因此，计算的总数据归纳如表 3-12：
表3-12 连续操作物料总平衡表
物料名称 VCM 水 蒸汽冷凝水 助剂
进料kg/B 12.39 49234.20 3846.88 132.24
出料kg/B 0.37 —— —— 132.24
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PVC 回收VCM 湿物料含水 母液 损失PVC 损失水 合计
27429.29 —— —— —— —— —— 80655.00
26305.26 12.02 79.15 46363.7 1124.03 6638.23 80655.00
③整理以上结果，绘制物料平衡关系示意图如图 3.11 所示：
图3.11 物料平衡图
VCM:31805.76kg/B 水：49934.20kg/B 助剂等：133.59kg/B VCM:12.39kg/B 水：53081.08kg/B PVC：27429.29kg/B 助剂等：132.24kg/B PVC水 PVC水 沸腾干燥 聚 合 釜 汽 提 塔 离 心 机 气流干燥 PVC成品 筛分包装 排放槽 去母液池 27
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第四章 热量衡算
4.1 乙炔发生器的热量衡算
4.1.1 设计条件
①电石纯度：80% ②CaO：10% ③反应温度：85℃
④乙炔 85℃时的比热容：1.85J/（g?℃） ⑤发生收率：98%
⑥85℃时饱和水蒸汽压力：0.58atm ⑦水的气化潜热：2299.5kJ/kg ⑧干渣比热容：1.088J/（g?℃）
不计入其余 9.4%杂质的反应，此外不计热损失和电石加料等带入的热量。 碳化钙和石灰水解的平衡方程式如下所示： CaC2? 2H2O ? C2 H2? Ca(OH )2?129.8kJ / mol CaO ? H2O ?Ca(OH )2? 63.6kJ / mol
4.1.2 水解反应放热
由反应式得： CaC2水解放热即为：
38.4?0.8?106Q1??129.8?6.23?107kJ/h
6438.4?0.1?106水解放热即为：Q2??63.6?4.36?106kJ/h
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总放热量：Q?Q1?Q2?6.23?107?4.36?106?6.67?107kJ/h ①乙炔带走热 Q3：
在温度20℃、压力760mmHg时，每吨纯度80％的电石与水反应，可得干乙炔气300m3。发生收率为98％，则可获得的乙炔质量为：
300?38.4?273?0.98?26?12306.77kg
22.223?(273?20)
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Q3?12306.77?1.85?65?1.94?106kJ/h ②水蒸气带走热 Q4：
设发生器操作压力（表压）1000mmH2O=1.0133+0.1=1.1133atm，则粗乙炔中水蒸气对乙炔的分压比（也即摩尔比）为：
0.58=1.049分子水/分子C2H2
1.1133-0.58
则蒸发水量：
12306.77?1.049?18?8937.56kJ/hQ4?8937.56?2299.5?2.06?107kJ/h
26③干渣带走热 Q5：
由反应式可得生成的总干渣量：
7474?806?38.4??100?38.4?94?40954.69kJ/h 6456Q5?40954.69?1.088?65?3.79?106kJ/h 因此，乙炔、水蒸气和干渣带走的热量为：
Q?Q3?Q4?Q5?1.94?106?2.06?107?3.79?106?2.63?107kJ/h
故乙炔工序图如图 4.1 所示：
图4.1 乙炔工序图
水 电石 水 循环水蒸气 溢流液体 发生器 乙炔气体 冷却塔 乙炔气体 4.2 聚合釜热量衡算
聚合过程分两个阶段，升温阶段和恒温阶段。 ①升温阶段
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升温阶段是物料由25℃加热至57℃，升温时间是0.5h。此阶段加热介质为饱和蒸 汽，压力为0.4MPa，温度为142℃。此阶段升温所需总热量是釜体及釜内物料升温达到聚合条件所消耗的热量，即Q1?Q2+Q3=Q4
其中 Q1—水升温所需的热量(由于分散剂等含量甚微，故并入水中一起计算)Q2—VCM 单体升温所需的热量 Q3—釜体升温所需的热量
Q4—蒸汽所提供的热量已知条件如表 4-1：
表4-1 物料热量表
物料名称 水 VCM 釜体
重/kg/B 49234.2 31805.76 6600
t初/℃ 25 25 25
t终/℃ 57 57 57
△t/℃ 32 32 32
CpKJ/(Kg?℃)
4.2 0.848 0.504
去离子水(助剂等)升温消耗热量：
Q1?W水Cp水（t终-t初）?49234.2?4.2?（57-25）?6617076.48kJ/h单体升温消耗热量：
Q2?W单?Cp单（t终-t初）?31805.76?0.848?32?863081.10kJ/h
聚合釜升温消耗热量：
Q2?W釜?Cp釜（t终-t初）?6600?0.848?32?106444.8kJ/h 蒸汽所提供热量：
Q4?Q1?Q2?Q3?7586602.38kJ/h
②恒温反应阶段
i.求总传热系数 K
总传热系数 K 的倒数称为总热阻，与分热阻有如下关系式：
δ111∑ （1）=++Kα1α2λ
式（1）中α1，α2—釜内壁和釜外液膜给热系数，W/m2?k。阻，其中?为厚度，?为热导率。
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∑δλ—釜壁导热部分的热