Năng suất 120.000 tấn/năm Với các số liêu ban đầu:
a/ C2H2-kỹ thuật có nồng độ thể tích :99% H2O- 0,03% O2-0,01% N2-0,96% b/ HCl có nồng độ 97,3% H2-0,15% N2-2,40% H2O-0,05% • Chọn mức độ chuyển hoá C2H2 thành VC là: 98%
• Chọn mức độ chuyển hoá C2H2 thành 1,1-DCE là: 0,2%
• Thành phần của sản phẩm theo khối lượng là: + Vinylclorua: 93%
+ HCl :5% + Tạp chất : 2%
III.1Xác định thời gian làm việc của phân xưởng:
Ta chọn dây chuyền vinylclorua làm việc 24/24. Và trong một năm sẽ có những thời gian nhất định đễ bảo dưỡng sữa chữa:
+ Nghĩ về lí do gặp sự cố, 15 ngày sữa chữa lớn. + Nghĩ vì lí do gặp sự cố nhỏ là 15 ngày.
Vậy thời gian thực làm việc của phân xưỡng trong năm là: 365-(15+15)=335 ngày
Một ngày làm việc 24 giờ chia làm 3 ca với tổng số giờ làm việc trong một năm là: 335 x 24 = 8040 giờ/ năm Các phản ứng chính của quá trình: 2 3 2 2 2 2 CH CH HCl CH CHCl CH CH HCl CH CHCl CH CH H O CH CHO ≡ + → = ≡ + → − ≡ + → − 35
III.2Tính cân bằng vật chất:
Năng suất của thiết bị sản xuất trong 1 giờ:
(120000 x 1000)/8040 = 14925,373 kg/h Phương trình phản ứng tạo VC:
2
CH CH HCl≡ + →CH =CHCl (1)
26 36,5 62,5
Theo phương trình phản ứng (1) lượng C2H2 đã chuyễn hoá thành VC trong 1 giờ:
(14925,373 x 26 )/ 62,5 = 6208,955 kg/h
Do mức độ chuyển hoá của C2H2 thành VC là 98% nên lượng C2H2 nguyên chất cần dùng:
(6208,955 x 100)/98 = 6335,668 kg/h
Nhưng độ tinh khiết của C2H2 trong nguyên liệu đưa vào là 99% nên trong thực tế lượng hỗn hợp khí C2H2 đưa vào thiết bị là:
(6335,668 x 100)/99 = 6399,665 kg/h
Từ giả thuyết ban đầu là lượng hỗn hợp khí C2H2 có chứa: H2O- 0,03%
O2-0,01% N2-0,96% Lượng H2O có trong nguyên liệu khí C2H2 là:
(6399,665 x 0,03)/100 = 1,919 kg/h
Lượng Oxy có trong nguyên liệu khí C2H2 đi vào thiết bị là: (6399,665 x 0,01)/100 = 0,639 kg/h
Lượng Nitơ trong nguyên liệu khí C2H2 đi vào thiết bị là: (6399,665 x 0,96)/100 = 61,436 kg/h
Vì độ chuyển hoá C2H2 thành DCE là 0,2% nên lượng C2H2 đã tiêu tốn tạo 1,1-DCE là:
(6399,665 x 0,2)/100 = 12,799 kg/h Phương trình phản ứng tạo 1,1-DCE:
3 2
2
CH CH≡ + HCl→CH CHCl (2)
26 99 Theo (2) lượng 1,1-DCE tạo ra trong 1h:
(12,799 x 99)/26 = 48,735 kg/h Theo (1) lượng HCl cần để sản xuất VC:
(14925,373 x 36,5)/ 62,5 = 8716,418 kg/h Theo (2) lượng HCl tham gia tạo 1,1-DCE:
(12,799 x 36,5 x 2)/26 = 35,936 kg/h
Theo giả thiết VC chiếm 93% khối lượng sản phẩm. Vậy khối lượng sản phẩm là: (14925,373 x 100)/93 = 16048,788 (kg/h)
Cũng theo giả thuyết lượng HCl dư trong sản phẩm là 5% khối lượng sản phẩm. Vậy lượng HCl dư là:
(16048,788 x 5)/100 = 802,439 (kg/h)
Vậy tổng lượng HCl nguyên chất thực tế đưa vào thiết bị là:
8716,418 + 35,936 + 802,439 = 9554,793 (kg/h) Độ tinh khiết của HCl trong hỗn hợp khí là 97,3 % nên lượng hợp khí HCl thực tế đưa vào thiết bị là:
(9554,793 x 100)/97,3 = 9819,931 ( kg/h)
Từ giả thuyết thì hợp khí HCl có chứa: H2-0,15%, N2-2,40%, H2O-0,05%. Do đó ta có :
Lượng H2 trong hợp khí HCl đưa vào thiết bị là: (9819,931 x 0,15)/100 = 14,729 kg/h Lượng N2 trong hỗn hợp khí HCl đưa vào thiết bị là:
(9819,931 x 2,40)/100 = 235,678 kg/h
Lượng H2O trong hỗn hợp khí HCl đưa vào thiết bị là: (9819,931 x 0,05)/100 = 4,909 kg/h
Do C2H2 trước khi vào thiết bị phản ứng được sấy khô bằng H2SO4 nên lượng H2O do C2H2 mang vào thiết bị coi như bằng không. Vậy lượng nước là do nguyên liệu HCl mang vào.
Phương trình phản ứng:
3
CH CH HOH≡ + →CH CHO (3)
26 18 44
Theo phản ứng (3) ta có lượng C2H2 tham gia tạo CH3CHO: (4,909 x 26)/18 = 7,091 kg/h
Theo phản ứng (3) ta có lượng CH3CHO tạo thành là: (4,909 x 44)/18 = 11,999 kg/h Vậy lượng C2H2 còn dư là:
6335,668- 6208,955 -12,799-7,091 = 106,823 kg/h Tổng lượng N2 do nguyên liệu HCl và C2H2 mang vào:
61,436 + 235,678 = 297,114 kg/h
Kết quả thành phần cân đối vật chất được tổng kết theo bảng sau đây:
Lượng chất vào Lượng chất ra Cấu tử Kg/h Cấu tử Kg/h C2H2 6335,668 C2H2dư 106,823 HCl 9554,793 HCldư 802,439 N2 297,114 N2 297,114 O2 0,639 O2 0,639 H2O 4,909 H2O 0 H2 14,729 H2 14,729 VC 14925,373 DCE 48,735 CH2CHO 11,999 Tổng vào 16207,852 Tổng ra 16207,851
PHẦN 3: TÌNH HÌNH CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT VC CỦA
MỘT SỐ QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM.
