，此時(shí)氯乙烯氯化反應(yīng)的選擇性最好。（2）中和、水洗過程這個(gè)中和、水洗顧名思義就是使用一定濃度的堿液和水來中和溶液的酸堿性和除去雜質(zhì)，使得到的產(chǎn)物更純凈，首先是將第一個(gè)步驟中得到的混合料液轉(zhuǎn)入中和釜，這一步是加入的一定濃度的堿液進(jìn)行洗滌操作，在中和完成后再完成水洗步驟，靜置一段時(shí)間等待混合液分層后，將混合液完成脫水干燥過程，雜質(zhì)也大致去除，最終就會(huì)得到粗產(chǎn)品1,1,2-三氯乙烷，以備下一步進(jìn)行使用。（3）精餾過程將通過之前兩個(gè)步驟得到的粗產(chǎn)品1,1,2-三氯乙烷送入到到精餾塔中，開始進(jìn)行多次的蒸餾從而達(dá)到蒸餾的目的，然后塔底流出其他組份，經(jīng)過這一系列的流程操作最后得到純度很高的的1,1,2-三氯乙烷產(chǎn)品。3物料及能量計(jì)算[10]2.1物料衡算2.1.1衡算依據(jù)（1）本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件及相關(guān)衡算條件：1.產(chǎn)品純度：規(guī)格產(chǎn)率≥95%2.折算為130000t/a100%（）1,1,2-三氯乙烷生產(chǎn)工藝2.一年工作日300d。（2）本此設(shè)計(jì)的主要流程及其收率如下：1.反應(yīng)過程流程：該反應(yīng)過程中，主要發(fā)生氯化反應(yīng)，因?yàn)槁葰夂吐纫蚁┪镔|(zhì)的量含量均很高，所以均按照純物質(zhì)計(jì)算，按照任務(wù)數(shù)的生產(chǎn)能力折算100%的生產(chǎn)能力，但氯乙烯的主反應(yīng)消耗過多轉(zhuǎn)化率按照99%計(jì)算，生成的產(chǎn)物大致有4%-6%會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，所以該過程的收率按照96%計(jì)算結(jié)果。。2.中和過程流程：低濃度堿液會(huì)吸收未進(jìn)行反應(yīng)部分的氯氣以及副反應(yīng)而產(chǎn)生的氯化氫氣體，所以該部分的產(chǎn)品產(chǎn)率按照99%計(jì)算。2.精餾過程流程：本過程的精餾工藝過程將對(duì)生產(chǎn)的粗1,1,2-三氯乙烷多次蒸餾進(jìn)行精餾提純，來獲得高純度的1,1,2-三氯乙烷產(chǎn)品，所以按照任務(wù)書該部分的產(chǎn)率按照95%計(jì)算。（3）計(jì)算過程基準(zhǔn)：按照每小時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量為計(jì)算過程基準(zhǔn)，單位是。2.1.2衡算過程（1）氯化反應(yīng)階段①發(fā)生的主反應(yīng)方程式：根據(jù)任務(wù)書的產(chǎn)量可計(jì)算的產(chǎn)量為：根據(jù)氯化過程中原料氯乙烯和氯氣的投料比為時(shí)可得：1805.556×62.5/132.5×1.08=782.683即的投料量為782.683，根據(jù)任務(wù)書該反應(yīng)的的轉(zhuǎn)化率為。則可以根據(jù)氯化反應(yīng)方程式計(jì)算產(chǎn)品生成的量為：782.683×99%×132.5÷62.5=1655.093未參加反應(yīng)的的量：（尾氣處理）本設(shè)計(jì)流程中，為使生產(chǎn)更加完全經(jīng)濟(jì)，考慮到原料中的成本低，為了使原料反應(yīng)更完全，所以原料氯氣過量，從而反應(yīng)過程向正向進(jìn)行，有利于反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的獲得。所以將氯乙烯與氯氣的投料比設(shè)定為。則計(jì)算結(jié)果如下：的投料量為：的反應(yīng)量為：的剩余量為：②副反應(yīng)主要方程式在第一步驟氯化反應(yīng)過程時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的可與發(fā)生副反應(yīng)（深度氯化反應(yīng)副反應(yīng)），生成，副反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為：在第一步驟氯化反應(yīng)過程時(shí)，約有5%的發(fā)生了深度氯化副反應(yīng)，生成，則的反應(yīng)量為：反應(yīng)里生成的量：消耗的量：的生成量：氯化過程的產(chǎn)量：由上述計(jì)算過程可知原料物料投放過量，經(jīng)過第一步驟主反應(yīng)和第二步驟副反應(yīng)后，的剩余量為：表2.1氯化反應(yīng)過程物料衡算一覽表序號(hào)物料進(jìn)料量（）出料量()1氯氣2氯乙烯782.6837.82731572.3384四氯乙烷104.1415氯化氫22.626合計(jì)1760.7241760.724（2）中和階段過程本中和階段過程中還有部分并沒有反應(yīng)的原料和副反應(yīng)所產(chǎn)生的雜質(zhì)（氯化氫氣體）在尾氣處理塔進(jìn)行尾氣回收處理，將剩余的約的和的混合氣在本中和階段過程被低濃度堿液吸收處理。中和的的量為：去尾氣塔的的量為：中和階段吸收的量為：去尾氣塔氯氣的量為：①中和階段過程堿液中和氯化氫的過程：消耗的量：反應(yīng)生成氯化鈉的量：反應(yīng)生成水的量：②低濃度堿液與反應(yīng)的過程階段：氯氣反應(yīng)所使用的量：反應(yīng)生成氯化鈉的量：反應(yīng)生成次氯酸鈉的量：反應(yīng)生成水的量：③中和過程階段消耗低濃度氫氧化鈉的總量為：為了使中和階段過程反應(yīng)進(jìn)行完全，低濃度堿液的進(jìn)料量需要過量，則的進(jìn)料量為：未反應(yīng)的量為：本項(xiàng)目將選用含的低濃度堿液處理反應(yīng)液，則中和反應(yīng)階段需要低濃度堿液的總進(jìn)料量為：堿液中的水量為：④中和階段過程產(chǎn)品的實(shí)際產(chǎn)率為，剩余的的產(chǎn)物去進(jìn)行污水處理，然后將經(jīng)過中和過程階段后：TCE的損失量：TCE的產(chǎn)量：的損失量：的剩余量：⑤本中和反應(yīng)過程階段需要加入大量的工業(yè)水對(duì)得到的反應(yīng)產(chǎn)物液體進(jìn)行洗滌操作流程。假設(shè)工業(yè)水占工業(yè)水和液體總量的十分之一，則加入工業(yè)水水的量為：⑥中和過程階段所產(chǎn)生雜質(zhì)的量為：168.672（工業(yè)水）＋84.559（低濃度堿液中所含的水）＋（反應(yīng)所產(chǎn)生的水）＋（反應(yīng)所產(chǎn)生的水）＋2.627（氯化鈉）＋（氯化鈉）＋5.644（次氯酸鈉）＋（未反應(yīng)的氫氧化鈉）＝270.265本反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生約含有的雜質(zhì)會(huì)隨著隨產(chǎn)品進(jìn)入粗產(chǎn)品反應(yīng)儲(chǔ)罐：剩余雜質(zhì)的質(zhì)量為：中和反應(yīng)階段產(chǎn)生廢液的總量：189.185（雜質(zhì)）＋15.723（TCE的損失量）＋1.041（損失量）＝205.949表2.2中和過程物料衡算一覽表序號(hào)物料進(jìn)料量（）出料量（）11572.3381556.6152四氯乙烷104.141102.13堿液92.95104氯化氫2.26305氯氣5.37906洗滌劑水168.67207雜質(zhì)081.0808廢液0205.949合計(jì)1946.7441946.744（3)精餾過程該工藝是將之前工藝流程所獲得的粗產(chǎn)品近似得看做TCE與這兩個(gè)組分。要求精餾塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的純度≥，而塔釜的含量≤。具體計(jì)算過程如下：原料液的質(zhì)量為：原料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：原料液的平均摩爾質(zhì)量：而反應(yīng)階段原料液的流率為： 原料液中輕組分（）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，其組分摩爾分率為：塔頂輕組分（）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為,其摩爾分率為：塔底輕組分（）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，其摩爾分率為：根據(jù)全塔物料衡算，得：將已知數(shù)據(jù)帶入上式，得：12.697=12.697×0.914=解得:由上述計(jì)算可得精餾塔頂獲得的產(chǎn)品（餾出液）的流率為：。塔頂?shù)某隽狭繛椋核尊s分的質(zhì)量為：產(chǎn)品的質(zhì)量為：2.3精餾工序物料衡算一覽表序號(hào)物料進(jìn)料量（）出料量（）11556.6151542.7622四氯乙烷184.903塔底餾分0198.753合計(jì)1741.5151741.5152.1.3衡算結(jié)果物料衡算的結(jié)果見表：序號(hào)物料進(jìn)料量（）出料量（）1氯氣978.04148.4132氯乙烯782.6837.8273氯化氫020.3634液氯74.3505工業(yè)水168.6720601542.7627廢液0205.9498塔底餾分0198.753合計(jì)2022.3462022.346表物料衡算一覽表2.2能量衡算2.2.1衡算依據(jù)本設(shè)計(jì)階段是對(duì)反應(yīng)過程中所設(shè)計(jì)的設(shè)備進(jìn)行的能量衡算，可以使用熱平衡方程式來表示該衡算過程，如下式：其中反應(yīng)階段原料進(jìn)入設(shè)備時(shí)所攜帶的熱量，；吸熱劑或散熱劑所發(fā)生作用進(jìn)行吸熱或放熱時(shí)傳遞給反應(yīng)器所得出的熱量，；反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，；反應(yīng)物料離開反應(yīng)設(shè)備時(shí)所帶走的熱量，；外部因素加熱或冷卻設(shè)備時(shí)所小號(hào)的外部因素?zé)崃浚?；反?yīng)設(shè)備向外環(huán)境所散出的熱量，。以下為能量衡算過程：（1）與的計(jì)算方法如下：其中，輸出或輸入反應(yīng)設(shè)備的原料的質(zhì)量，；投入反應(yīng)設(shè)備的原料溫度，；物料平均比熱容，。上面以、為標(biāo)準(zhǔn)條件為本過程能量衡算的基準(zhǔn)。相關(guān)熱量衡算中，物質(zhì)的比熱容是與溫度呈相關(guān)的函數(shù)，所以所代表的比熱容是設(shè)備進(jìn)出時(shí)平均的一個(gè)比熱容數(shù)值，為定壓狀態(tài)的比熱容。（2）的計(jì)算：是整個(gè)反應(yīng)過程階段的熱效應(yīng)的總和，包括所有過程物料相態(tài)變化而產(chǎn)生的熱量和反應(yīng)過程化學(xué)反應(yīng)熱。而化學(xué)反應(yīng)過程熱可以按照化學(xué)反應(yīng)生成熱計(jì)算；所以相變化產(chǎn)生的熱用以下情況計(jì)算：式中的，進(jìn)入的單元設(shè)備物料質(zhì)量，；物料平均汽化容，。（3）與的計(jì)算方法：在本階段計(jì)算方式中，假設(shè)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)所損失掉的總熱量是物料輸入或輸出時(shí)的熱量的。得：（4）的計(jì)算：按照以上步驟計(jì)算出、、、和后，通過熱量方程平衡式，便可求出反應(yīng)設(shè)備的熱負(fù)荷。在計(jì)算出的數(shù)值后，要對(duì)該值進(jìn)行分析，當(dāng)該值大于0與小于0時(shí)，分別需要對(duì)反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行加熱或冷卻。2.2.2衡算過程（1）氯乙烯汽化器單元設(shè)備中原料氯乙烯與氯氣的反應(yīng)溫度是，但是氯化反應(yīng)為一個(gè)常見的強(qiáng)放熱反應(yīng)，所以氯乙烯的汽化溫度不能過高，否則進(jìn)入單元設(shè)備后副反應(yīng)過多影響產(chǎn)率，所以常溫條件下最好，故該設(shè)計(jì)以常溫狀態(tài)計(jì)算。物料進(jìn)入所帶入的熱量：原料氯乙烯的進(jìn)料量為，比熱容為。②物料自身狀態(tài)變化熱：汽化的氯乙烯汽化熱為。該階段為汽化過程，所以計(jì)算所得為負(fù)值。③物料自身帶走的熱量：汽化的氯乙烯出料量為，比熱容為④整個(gè)反應(yīng)過程系統(tǒng)所損失熱量和：⑤由上結(jié)果得數(shù)值為負(fù)，則外界加熱傳導(dǎo)給設(shè)備和原料的熱量：⑥加熱介質(zhì)熱水的用量：因?yàn)樗谋葻崛葺^高而且經(jīng)濟(jì)性高，所以氯乙烯的汽化使用熱水加熱。其中，為熱水的平均比熱容，；加熱劑的初始溫度，40℃；加熱劑的結(jié)束溫度，28℃。循環(huán)水＝液氯汽化器液氯汽化過程與汽化過程大體相同。物料進(jìn)入所帶入的熱量：原料液氯的進(jìn)料量為，比熱容為。物料自身狀態(tài)變化熱:反應(yīng)物（被汽化的液氯）汽化熱為。由于汽化過程吸收，故為負(fù)值。物料自身帶走的熱量：氯氣的出料量為，比熱容為。整個(gè)反應(yīng)過程系統(tǒng)所損失熱量和：由上結(jié)果得數(shù)值為負(fù)，則外界加熱傳導(dǎo)給設(shè)備和原料的熱量：⑥加熱介質(zhì)熱水的用量：因?yàn)樗谋葻崛葺^高而且經(jīng)濟(jì)性高，所以液氯的汽化使用熱水加熱。其中，為熱水的平均比熱容，；加熱劑的初始溫度,；加熱劑的結(jié)束溫度，。循環(huán)水3）氯化塔物料進(jìn)入所帶入的熱量：原料氯氣的進(jìn)料量為，比熱容為。原料氯乙烯氣體的進(jìn)料量為，比熱容為。②原料反應(yīng)的反應(yīng)熱：主要單元設(shè)備內(nèi)發(fā)生的主反應(yīng)化學(xué)方程式為：查閱文獻(xiàn)得：的液相標(biāo)準(zhǔn)生成焓為：該過程的副反應(yīng)化學(xué)方程式為：查文獻(xiàn)數(shù)據(jù)得：的液相標(biāo)準(zhǔn)生成焓為：因?yàn)樵摲磻?yīng)過程是放熱反應(yīng)，給單元設(shè)備供熱量，所以為正值。③物料自身帶走的熱量：氯氣的出料量為，其比熱容為。氯乙烯氣體的出料量為，其比熱容為。的出料量為，其比熱容為。的出料量為，其比熱容為。整個(gè)反應(yīng)過程系統(tǒng)所損失熱量和：冷卻劑冷卻物料和設(shè)備的熱量：冷卻鹽水的消耗量：在該反應(yīng)過程中，由于氯化反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)工段中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，為了不使設(shè)備內(nèi)的溫度過高，在這一反應(yīng)過程中使用冷凍鹽水將設(shè)備中的熱量轉(zhuǎn)移出去。冷凍鹽水的消耗量：冷凍鹽水上式中的為冷凍鹽水在該溫度下的平均比熱容，；冷凍鹽水的初始溫度,；加熱劑的結(jié)束溫度，。冷凍鹽水該反應(yīng)過程大致需要個(gè)氯化反應(yīng)塔，選擇塔徑為，選擇塔高。塔體選用不銹鋼材質(zhì)，查閱氯化塔的傳熱系數(shù)為。傳遞熱量的溫度差：熱水（放熱介質(zhì)）：冷凍鹽水（吸熱介質(zhì)）：：傳遞熱量的面積為：因?yàn)楣饰鼰峤橘|(zhì)采用冷凍鹽水可以將反應(yīng)熱吸收完全，設(shè)計(jì)方案可行。（4）精餾塔冷凝器本反應(yīng)反應(yīng)過程通過冷凍鹽水將精餾塔塔頂精餾出的蒸汽冷凝，氣體在沸點(diǎn)狀態(tài)下從氣態(tài)冷凝為，為冷卻水初溫，；為冷卻水末溫。物料進(jìn)入所帶入的熱量：（液態(tài)）的進(jìn)料量為，而比熱容為。原料狀態(tài)變化熱：（液態(tài)）的液化潛熱大致為。則（氣態(tài)）變?yōu)椋ㄒ簯B(tài)）的冷凝熱為：由于汽化過程吸收熱量，故為負(fù)值。物料自身帶走的熱量：（氣態(tài)）的出料量為，比熱容為。整個(gè)反應(yīng)過程系統(tǒng)所損失熱量和：冷卻劑冷卻物料和設(shè)備的熱量：冷卻循環(huán)水的消耗量：冷卻循環(huán)水用量如下：循環(huán)水（5）冷卻器本反應(yīng)過程設(shè)備內(nèi)主要是循環(huán)冷卻水將（液態(tài)）冷卻。為冷卻水的初始溫度，；為冷卻水最終溫度；將由沸點(diǎn)冷卻到。物料進(jìn)入所帶入的熱量：（液態(tài)）的進(jìn)料量為，比熱容為。原料狀態(tài)變化熱：=0物料自身帶走的熱量：（液態(tài)）的輸出量為，比熱容為。整個(gè)反應(yīng)過程系統(tǒng)所損失熱量和：冷卻劑冷卻物料和設(shè)備的熱量：冷卻循環(huán)水的消耗量：冷卻循環(huán)水用量如下：循環(huán)水2.2.3衡