化工设计竞赛附录热量平衡计算书0002

南京扬子石化南京扬子石化 1515 万吨万吨/ /年乙烯法制醋酸乙烯项目年乙烯法制醋酸乙烯项目 热量平衡计算书热量平衡计算书 热量平衡计算书热量平衡计算书 南京扬子石化南京扬子石化 1515 万吨万吨/ /年乙烯法制醋酸乙烯项目年乙烯法制醋酸乙烯项目 目目 录录 第一章第一章 总述总述 4 第二章第二章 本项目能量衡算本项目能量衡算. 5 2.1 能量衡算的原理和准则. 5 2.2 能量衡算任务. 6 第三章第三章 能量衡算表能量衡算表 7 3.1 反应工段 7 1. M0101 原料气混合器 7 2. M0102 原料液混合器 7 3. E0101醋酸蒸发换热器 . 8 4. R0101乙烯气相氧化反应器 9 3.2 原料气和醋酸回收工段.10 1. V0201反应气体闪蒸罐 10 2. C0201吸收塔进料气体压缩机.11 3. V0202吸收塔进料闪蒸罐11 4. T0201酸洗水洗塔12 5. T0202脱气塔. 13 6. T0203醋酸分离回收塔 14 3.3 二氧化吸收工段 . 17 1. V0301再生气闪蒸罐.17 2. T0301二氧化碳吸收塔 18 3. V0302废气闪蒸罐18 4. T0302 CO2 解析塔.19 3.4 产品精制工段 20 1. E0401醋酸乙烯精制塔进料预热器 .20 2. T0401水汽提塔21 4. T0403脱轻组分塔 . 21 5. T0404乙醛精制塔22 6. T0402醋酸乙烯精制隔壁塔.23 3 南京扬子石化南京扬子石化 1515 万吨万吨/ /年乙烯法制醋酸乙烯项目年乙烯法制醋酸乙烯项目 第一章第一章 总述总述 本项目的目标是为南京扬子石化有限公司设计一座乙烯法生产醋酸乙烯装 置。本项目使用来自扬子石化的乙烯、 其合资企业的乙酸和空气为主要原料，通 过乙烯法获得纯度为 99.9%的乙酸乙烯酯，年产量 15 万吨。 在生产过程中，伴随 着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元， 过程中发生着质量传递的同时 也伴随着能量的消耗、转移和释放。其中的能量变换关系和数量可以从能量衡算 求得。对于一个项目的设计， 可以依此来确定设备的热负荷。再根据设备的热负 荷大小、所处理的物料的性质及工艺要求来选择恰当的设备。总之， 通过下述能 量衡算，可以为下个阶段工作中能量的优化利用，降低能耗提供主要依据。 4 南京扬子石化南京扬子石化 1515 万吨万吨/ /年乙烯法制醋酸乙烯项目年乙烯法制醋酸乙烯项目 第二章第二章 本项目能量衡算本项目能量衡算 2.1 能量衡算的原理和准则 工程依据化工设计中关于热量衡算的基本思想和要求，遵循基本规范与实 际工艺相结合的原则，进行热量衡算书的编制。其中一个主要依据是能量平衡 方程： 输入设备热量的总和输入设备热量的总和 = = 出设备热量的总和出设备热量的总和+ +损失热量的总和损失热量的总和 对于连续系统： Q + W = ΣHout - ΣHin 其中， Q——设备的热负荷。 W——输入系统的机械能。 ΣHout——离开设备的各物料焓之和。 ΣHin——进入设备的各物料焓之和。 在进行全厂热量衡算时，是以单元设备为基本单位，考虑由机械能转换、 化学反应释放和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺段进行系统级 的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。 5 南京扬子石化南京扬子石化 1515 万吨万吨/ /年乙烯法制醋酸乙烯项目年乙烯法制醋酸乙烯项目 2.2 能量衡算任务 在进行本项目装置的热量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务： （1）确定工艺单元中物料输送机械（如泵）所需要的功率，以便于进行设 备的设计和选型； （2）确定吸收等单元操作中所需要的热量或冷量以及传递速率，计算换热 设备的尺寸，确定加热剂和冷却剂的消耗量，为后续设计中比如供汽、供冷、 供水等专业提供设备条件； （3）确定为保持一定反应温度所需移除或者加入的热传递速率，指导反应 器的设计和选型； （4）提高热量内部集成度，充分利用余热，提高能量利用率，降低能耗； （5）最终计算出总需求能量和能量的费用，并由此确定工艺过程在经济上 的可行性。 安徽工程大学·格运力行团队—热量平衡计算书 6 南京扬子石化南京扬子石化 1515 万吨万吨/ /年乙烯法制醋酸乙烯项目年乙烯法制醋酸乙烯项目 第三章第三章 能量衡算表能量衡算表 3.1 反应工段 1. M0101 原料气混合器 FromFrom ToTo Phase:Phase: Mole FlowMole Flow Mass FlowMass Flow Volume FlowVolume Flow TemperatureTemperature PressurePressure Vapor FractionVapor Fraction Liquid FractionLiquid Fraction Solid FractionSolid Fraction Molar EnthalpyMolar Enthalpy Mass EnthalpyMass Enthalpy Enthalpy FlowEnthalpy Flow UnitsRS101 V0301 M0101 Vapor Phase 132.112 3733.806 327.367 25.00 972.72 1 0 0 表表 3.1-13.1-1 进出物料表进出物料表 ININ RS102 FS0203 M0101 Vapor Phase 3208.715 91301.657 7772.805 20.95 980 1 0 0 S101 M0101 Vapor Phase 0.157 6.914 0.400 25.00 911.925 1 0 0 S102 M0101 Vapor Phase 1.078E-02 0.302 2.920E-02 25.00 911.925 1 0 0 S103 M0101 Vapor Phase 221.012 6200.212 569.254 25.00 911.925 1 0 0 OUTOUT S107 M0101 M0103 Vapor Phase 3562.006 101242.891 9278.637 20.94 911.925 1 0 0 2.624E+07 9.231E+05 2.596E+04 kmol/hr kg/hr cum/hr ℃ bar Mole 计 Mole 计 Mole 计 J/kmol J/kg kW 2.925E+072.435E+07-3.939E+08-6.426E+045.212E+07 1.035E+068.559E+05-8.951E+06-2.294E+031.858E+06 1.074E+032.171E+04-1.719E+01-1.924E-04 表表 3.1-3.1-2 2 能量平衡计算表能量平衡计算表 3.200E+03 Q(kW)Q(kW) 0 0 W(kW)W(kW) 0 ΣHin(kW)ΣHin(kW) 25961.5888 ΣHout(kW)ΣHout(kW) 25961.58882 ErrorError -1.503E-09 2. M01