7-2附录二能量衡算一览表

独山子石化年产8.3万吨甲基丙烯酸甲酯项目能力衡算一览表能量衡算一览表I目 录1.1 能量衡算的意义11.2 能量衡算应遵循的原则11.3 能量衡算任务11.4 能量衡算21.4.1 MTBE合成工段能量衡算21.4.1.1 混合器能量衡算21.4.1.2 换热器能量衡算31.4.1.3 反应器能量衡算41.4.1.4 塔设备能量衡算51.4.2 MTBE裂解工段能量衡算61.4.2.1 混合器能量衡算61.4.2.2 分流器能量衡算71.4.2.3 换热器能量衡算81.4.2.4 反应器能量衡算91.4.2.4 塔设备能量衡算101.4.3 MMA合成工段能量衡算111.4.3.1 混合器能量衡算111.4.3.2 液液分相器能量衡算131.4.3.3 换热器能量衡算141.4.3.4 反应器能量衡算181.4.3.5 塔设备能量衡算191.4.7 总结24能量衡算计算1.1 能量衡算的意义在化工生产中，有些过程需消耗巨大的能量，如蒸发、干燥、蒸馏等；而另一些过程则可释放大量能量，如燃烧、放热化学反应过程等。为了使生产保持在适宜的工艺条件下进行，必须掌握物料带入或带出体系的能量，控制能量的供给速率和放热速率。为此，需要对各生产体系进行能量衡算。能量衡算对于生产工艺条件的确定、设备的设计是不可缺少的一种化工基本计算。化工生产的能量消耗很大，能量消耗费用是化工产品的主要成本之一。衡量化工产品能量消耗水平的指标是能耗，即制造单位质量（或单位体积）产品的能量消耗费用。能耗也是衡量化工生产技术水平的主要指标之一。而能量衡算可为提高能量的利用率，降低能耗提供主要依据。通过能量衡算，可确定整个工艺系统的能耗是否符合设计合同的要求。1.2 能量衡算应遵循的原则物流焓的基准状态包括物流的基准压强、基准温度、基准相状态，热量衡算的文字表达式为：输入系统的能量=输出系统的能量+系统积累的能量对于连续生产，系统积累的能量为0，所以有：Q+W=Hout-HinQ：系统的换热量，即与加热剂或冷却剂的换热量；W：输入系统的机械；Hin：进入系统的物料的焓；Hout：离开系统的物料的焓。1.3 能量衡算任务在进行热量衡算过程中，可通过定量计算完成下列基本任务：（1）确定工艺单元中物料输送机械所需要的功率，以便于设备的设计与选型；（2）计算换热设备尺寸，为后续设计中提供设备条件；（3）提高热量内部集成度，充分利用余热，提高能量利用率；（4）最终计算出总需求能量和能量费用，确定工艺过程在经济上的可行性。1.4 能量衡算1.4.1 MTBE合成工段能量衡算图1-1 MTBE合成工段流程图1.4.1.1 混合器能量衡算表1-1 混合器M101焓变计算INOUT温度（C）30.630.928.4压力（bar）1111.511气相分数000摩尔流率（kmol/hr）248.706122.296371.001质量流率（kg/hr）140003918.61517918.615体积流率（cum/hr）24.0924.98728.186焓（Gcal/hr）-2.425-6.951-9.376进口总焓（Gcal/hr）-9.376出口总焓（Gcal/hr）-9.376表1-2 混合器M101能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-9.376-9.37601.4.1.2 换热器能量衡算表1-3 换热器E101焓变计算INOUT温度（C）28.440压力（bar）117气相分数00Mass VFrac00摩尔流率（kmol/hr）371.001371.001质量流率（kg/hr）17918.61517918.615Mass Flow kg/sec4.9774.977Mass Flow kg/sec4.9774.977体积流率（cum/hr）28.18628.89焓（Gcal/hr）-9.376-9.231进口总焓（Gcal/hr）-9.376出口总焓（Gcal/hr）-9.231表1-4 换热器E101能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.1446890-9.376-9.231-0.000311表1-5 换热器E102焓变计算INOUT温度（C）4049压力（bar）77气相分数00摩尔流率（kmol/hr）261.233261.233质量流率（kg/hr）17918.61517918.615体积流率（cum/hr）27.50627.976焓（Gcal/hr）-10.266-10.182进口总焓（Gcal/hr）-10.266出口总焓（Gcal/hr）-10.182表1-6 换热器E102能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.0837220-10.266-10.182-0.000278表1-7 换热器E103焓变计算INOUT温度（C）55.935压力（bar）71气相分数01摩尔流率（kmol/hr）150.209150.209质量流率（kg/hr）8188.9498188.949体积流率（cum/hr）14.6863848.449焓（Gcal/hr）-2.018-1.362进口总焓（Gcal/hr）-2.018出口总焓（Gcal/hr）-1.362表1-8 换热器E103能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.6567260-2.018-1.3620.0007261.4.1.3 反应器能量衡算表1-9 反应器R101焓变计算INOUT温度（C）4040压力（bar）77气相分数00摩尔流率（kmol/hr）371.001261.233质量流率（kg/hr）17918.61517918.615体积流率（cum/hr）28.8927.506焓（Gcal/hr）-9.231-10.266进口总焓（Gcal/hr）-9.231出口总焓（Gcal/hr）-10.266表1-10 反应器R101能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error1.03494-9.231-10.2660.000061.4.1.4 塔设备能量衡算表1-11 塔设备T101焓变计算INOUT温度（C）4955.9128.5压力（bar）777气相分数000摩尔流率（kmol/hr）261.233150.209111.024质量流率（kg/hr）17918.6158188.9499729.665体积流率（cum/hr）27.97614.68616.011焓（Gcal/hr）-10.182-2.018-7.696进口总焓（Gcal/hr）-10.182出口总焓（Gcal/hr）-9.714表1-12 塔设备T101能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.4682060-10.182-9.7140.00206冷凝器负荷-4.624677再沸器负荷5.0928829表1-13 塔设备T102焓变计算INOUT温度（C）25.13548.2118.5压力（bar）3111气相分数0100摩尔流率（kmol/hr）499.177150.209143.59505.797质量流率（kg/hr）8992.8198188.9497926.5639255.205体积流率（cum/hr）9.0483848.44913.62611.885焓（Gcal/hr）-34.06-1.362-1.737-33.685进口总焓（Gcal/hr）-35.422出口总焓（Gcal/hr）-35.422表1-14 塔设备T102能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-35.422-35.42201.4.2 MTBE裂解工段能量衡算图1.2 MTBE裂解工段流程图1.4.2.1 混合器能量衡算表1-15 混合器M201焓变计算INOUT温度（C）118.59593.984压力（bar）131.0131气相分数0000Mass VFrac0000.054摩尔流率（kmol/hr）505.797105.98103.761715.538质量流率（kg/hr）9255.2053389.6321927.62214572.46Mass Flow kg/sec2.5710.9420.5354.048Mass Flow kg/sec0.219体积流率（cum/hr）11.8854.8182.13942.664焓（Gcal/hr）-33.685-5.844-6.906-46.434进口总焓（Gcal/hr）-46.435出口总焓（Gcal/hr）-46.434表1-16 混合器M201能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-46.435-46.434-0.001表1-17 混合器M202焓变计算INOUT温度（C）259993.9压力（bar）111气相分数000摩尔流率（kmol/hr）44.407565.787610.194质量流率（kg/hr）80010192.81910992.819体积流率（cum/hr）0.80511.08711.888焓（Gcal/hr）-3.03-37.867-40.897进口总焓（Gcal/hr）-40.897出口总焓（Gcal/hr）-40.897表1-18 混合器M202能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-40.897-40.89701.4.2.2 分流器能量衡算表1-19 分流器M202焓变计算INOUT温度（C）252525压力（bar）111气相分数000摩尔流率（kmol/hr）610.194499.177111.017质量流率（kg/hr）10992.8198992.8192000体积流率（cum/hr）11.069.0472.012焓（Gcal/hr）-41.636-34.061-7.575进口总焓（Gcal/hr）-41.636出口总焓（Gcal/hr）-41.636表1-20 分流器M202能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-41.636-41.63601.4.2.3 换热器能量衡算表1-21 换热器E201焓变计算INOUT温度（C）128.5220压力（bar）71.5气相分数01摩尔流率（kmol/hr）111.024111.024质量流率（kg/hr）9729.6659729.665体积流率（cum/hr）16.0113034.816焓（Gcal/hr）-7.696-6.636进口总焓（Gcal/hr）-7.696出口总焓（Gcal/hr）-6.636表1-22 换热器E201能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error1.0603340-7.696-6.6360.000334表1-23 换热器E202焓变计算INOUT温度（C）22043.5压力（bar）65气相分数10摩尔流率（kmol/hr）220.792220.792质量流率（kg/hr）9729.6719729.671体积流率（cum/hr）1508.82615.04焓（Gcal/hr）-4.919-7.102进口总焓（Gcal/hr）-4.919出口总焓（Gcal/hr）-7.102表1-24 换热器E201能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-2.1826740-4.919-7.102-0.000326表1-25 换热器E202焓变计算INOUT温度（C）93.925压力（bar）11气相分数00摩尔流率（kmol/hr）610.194610.194质量流率（kg/hr）10992.81910992.819体积流率（cum/hr）11.88811.06焓（Gcal/hr）-40.897-41.636进口总焓（Gcal/hr）-40.897出口总焓（Gcal/hr）-41.636表1-26 换热器E201能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-0.7390650-40.897-41.6360.0000651.4.2.4 反应器能量衡算表1.27 反应器R201焓变计算INOUT温度（C）220220压力（bar）1.56气相分数11摩尔流率（kmol/hr）111.024220.792质量流率（kg/hr）9729.6659729.671体积流率（cum/hr）3034.8161508.826焓（Gcal/hr）-6.636-4.919进口总焓（Gcal/hr）-6.636出口总焓（Gcal/hr）-4.919表1-28 反应器R201能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error1.7164030-6.636-4.9190.0009571.4.2.4 塔设备能量衡算表1-29 塔设备T201焓变计算INOUT温度（C）43.524.995压力（bar）533气相分数010摩尔流率（kmol/hr）220.792114.812105.98质量流率（kg/hr）9729.6716340.0393389.632体积流率（cum/hr）15.04948.4914.818焓（Gcal/hr）-7.102-0.654-5.844进口总焓（Gcal/hr）-7.102出口总焓（Gcal/hr）-6.498表1-30 塔设备T201能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.6038220-7.102-6.4980.000178冷凝器负荷-0.357755再沸器负荷0.961577表1-31 塔设备T202焓变计算INOUT温度（C）24.92593.946.3压力（bar）31.0131.0131.013气相分数1001摩尔流率（kmol/hr）114.812111.017103.761122.067质量流率（kg/hr）6340.03920001927.6226412.417体积流率（cum/hr）948.4912.0122.133199.854焓（Gcal/hr）-0.654-7.575-6.906-1.061进口总焓（Gcal/hr）-8.229出口总焓（Gcal/hr）-7.967表1-32 塔设备T202能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.2628140-8.229-7.9670.000814表1-33 塔设备T203焓变计算INOUT温度（C）8465.499压力（bar）111气相分数0.04400摩尔流率（kmol/hr）715.538130.233585.305质量流率（kg/hr）14572.46400010572.46体积流率（cum/hr）942.6645.32811.522焓（Gcal/hr）-46.434-7.433-39.142进口总焓（Gcal/hr）-46.434出口总焓（Gcal/hr）-46.575表1-34 塔设备T203能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-0.1412110-46.434-46.575-0.000211冷凝器负荷-2.750024再沸器负荷2.6088131.4.3 MMA合成工段能量衡算图1.3 MMA合成工段流程图1.4.3.1 混合器能量衡算表1-35 混合器M301焓变计算INOUT温度（C）46.3304023.4压力（bar）1.013251.013气相分数1100.884摩尔流率（kmol/hr）122.067847138.7711107.839质量流率（kg/hr）6412.41724436.286250033348.703体积流率（cum/hr）3199.85410665.4412.55323783.98焓（Gcal/hr）-1.0610.027-9.434-10.468进口总焓（Gcal/hr）-10.468出口总焓（Gcal/hr）-10.468表1-36 混合器M301能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-10.468-10.4680表1-37 混合器M302焓变计算INOUT温度（C）1208040.248.9压力（bar）0.913260.913气相分数1000.619摩尔流率（kmol/hr）1104.259124.836741.1651970.259质量流率（kg/hr）33348.703400023644.85160993.554体积流率（cum/hr）39461.1585.52729.22335644.73焓（Gcal/hr）-17.757-6.937-43.934-68.628进口总焓（Gcal/hr）-68.628出口总焓（Gcal/hr）-68.628表1-38 混合器M302能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-68.628-68.6280表1-39 混合器M303焓变计算INOUT温度（C）58.14057.9压力（bar）1.11.11.1气相分数111摩尔流率（kmol/hr）847.7582.488850.246质量流率（kg/hr）22694.0476.31622770.357体积流率（cum/hr）21195.45858.6721247.885焓（Gcal/hr）-8.987-0.034-9.021进口总焓（Gcal/hr）-9.021出口总焓（Gcal/hr）-9.021表1-40 混合器M303能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-9.021-9.0210表1-41 混合器M304焓变计算INOUT温度（C）83.498.592.1压力（bar）111气相分数110.996摩尔流率（kmol/hr）23.57537.33760.915质量流率（kg/hr078体积流率（cum/hr）684.9521144.7311821.303焓（Gcal/hr）-1.702-2.172-3.874进口总焓（Gcal/hr）-3.874出口总焓（Gcal/hr）-3.874表1-42 混合器M304能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-3.874-3.87401.4.3.2 液液分相器能量衡算表1-43 混合器M304焓变计算INOUT温度（C）40404040压力（bar）1.2111气相分数0000摩尔流率（kmol/hr）647.84860.915580.467128.297质量流率（kg/hr）20278.4232300.07810610.89811967.604体积流率（cum/hr）21.2962.42610.8512.936焓（Gcal/hr）-46.786-4.508-39.518-11.851进口总焓（Gcal/hr）-51.294出口总焓（Gcal/hr）-51.369表1-44 混合器M304能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-0.0739990-51.294-51.3690.0010011.4.3.3 换热器能量衡算表1-45 换热器E301焓变计算INOUT温度（C）23.4100压力（bar）1.0131.013气相分数0.8841摩尔流率（kmol/hr）1107.8391107.839质量流率（kg/hr）33348.70333348.703体积流率（cum/hr）23783.9833881.314焓（Gcal/hr）-10.468-8.406进口总焓（Gcal/hr）-10.468出口总焓（Gcal/hr）-8.406表1-46 换热器E301能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error2.0614670-10.468-8.4060.000533表1-47 换热器E302焓变计算INOUT温度（C）100350压力（bar）1.0130.913气相分数11Mass VFrac11摩尔流率（kmol/hr）1107.8391107.839质量流率（kg/hr）33348.70333348.703Mass Flow kg/sec9.2649.264Mass Flow kg/sec9.2649.264体积流率（cum/hr）33881.31462849.625焓（Gcal/hr）-8.406-5.725进口总焓（Gcal/hr）-8.406出口总焓（Gcal/hr）-5.725表1-48 换热器E302能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error2.6810360-8.406-5.7250.000036表1-49 换热器E303焓变计算INOUT温度（C）350120压力（bar）0.9130.913气相分数11摩尔流率（kmol/hr）1104.2591104.259质量流率（kg/hr）33348.70333348.703体积流率（cum/hr）62632.73139461.158焓（Gcal/hr）-15.257-17.757进口总焓（Gcal/hr）-15.257出口总焓（Gcal/hr）-17.757表1-50 换热器E303能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-2.4996710-15.257-17.7570.000329表1-51 换热器E304焓变计算INOUT温度（C）98.415压力（bar）33气相分数00摩尔流率（kmol/hr）2969.4662969.466质量流率（kg/hr）7000070000体积流率（cum/hr）78.46270.853焓（Gcal/hr）-203.208-208.267进口总焓（Gcal/hr）-203.208出口总焓（Gcal/hr）-208.267表1-52 换热器E304能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-5.0592330-203.208-208.2670.000233表1-53 换热器E305焓变计算INOUT温度（C）10540压力（bar）1.21.2气相分数00摩尔流率（kmol/hr）647.848647.848质量流率（kg/hr）20278.42320278.423体积流率（cum/hr）23.30721.296焓（Gcal/hr）-45.9-46.786进口总焓（Gcal/hr）-45.9出口总焓（Gcal/hr）-46.786表1-54 换热器E305能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-0.8867320-45.9-46.7860.000732表1-55 换热器E306焓变计算INOUT温度（C）92.140压力（bar）11气相分数0.9960Mass VFrac0.9980摩尔流率（kmol/hr）60.91560.915质量流率（kg/hr）2300.0782300.078Mass Flow kg/sec0.6390.639Mass Flow kg/sec0.638体积流率（cum/hr）1821.3032.426焓（Gcal/hr）-3.874-4.508进口总焓（Gcal/hr）-3.874出口总焓（Gcal/hr）-4.508表1-56 换热器E306能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-0.634190-3.874-4.5080.00019表1-57 换热器E307焓变计算INOUT温度（C）99.620压力（bar）11气相分数00摩尔流率（kmol/hr）103.905103.905质量流率（kg/hr）10397.60210397.602体积流率（cum/hr）12.2411.024焓（Gcal/hr）-9.54-9.925进口总焓（Gcal/hr）-9.54出口总焓（Gcal/hr）-9.925表1-58 换热器E307能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-0.3852740-9.54-9.9250.000274表1-59 换热器E308焓变计算INOUT温度（C）310.2340.4压力（bar）54.7气相分数00摩尔流率（kmol/hr）1392.8641392.864质量流率（kg/hr）442930.841442930.841体积流率（cum/hr）680.163711.79焓（Gcal/hr）-56.563-47.031进口总焓（Gcal/hr）-56.563出口总焓（Gcal/hr）-47.031表1-60 换热器E308能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error9.5319840-56.563-47.0310.000016表1-61 换热器E309焓变计算INOUT温度（C）120340.4250.4310.2压力（bar）404.7404.7气相分数000.980摩尔流率（kmol/hr）943.6431392.864943.6431392.864质量流率（kg/hr84117000442930.841体积流率（cum/hr）18.957711.79881.706680.169焓（Gcal/hr）-62.765-47.031-53.233-56.563进口总焓（Gcal/hr）-109.796出口总焓（Gcal/hr）-109.796表1-62 换热器E308能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-109.796-109.79601.4.3.4 反应器能量衡算表1-63 反应器R301焓变计算INOUT温度（C）350350压力（bar）0.9130.913气相分数11摩尔流率（kmol/hr）1107.8391104.259质量流率（kg/hr）33348.70333348.703体积流率（cum/hr）62849.62562632.731焓（Gcal/hr）-5.725-15.257进口总焓（Gcal/hr）-5.725出口总焓（Gcal/hr）-15.257表1-64 反应器R301能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-9.5319840-5.725-15.2570.000016表1-65 反应器R302焓变计算INOUT温度（C）48.980压力（bar）0.9133气相分数0.6190.614摩尔流率（kmol/hr）1970.2591922.869质量流率（kg/hr）60993.55460993.554体积流率（cum/hr）35644.7311466.338焓（Gcal/hr）-68.628-74.435进口总焓（Gcal/hr）-68.628出口总焓（Gcal/hr）-74.435表1-66 反应器R302能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error-5.8071510-68.628-74.4350.0001511.4.3.5 塔设备能量衡算表1-67 塔设备T301焓变计算INOUT温度（C）8050105压力（bar）31.21.2气相分数0.61410摩尔流率（kmol/hr）1922.8691275.021647.848质量流率（kg/hr）60993.55440715.13220278.423体积流率（cum/hr）11466.33828370.06923.307焓（Gcal/hr）-74.435-28.01-45.9进口总焓（Gcal/hr）-74.435出口总焓（Gcal/hr）-73.91表1-68 塔设备T301能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error0.5254120-74.435-73.910.000412冷凝器负荷-11.849657再沸器负荷12.375069表1-69 塔设备T302焓变计算INOUT温度（C）50401558.165.4压力（bar）1.2331.11.1气相分数10010Mass VFrac10010摩尔流率（kmol/hr）1275.021316.3982969.466847.7583713.119质量流率（kg/hr）40715.13257007000022694.0493721.167Mass Flow kg/sec11.311.58319.4446.30426.034Mass Flow kg/sec11.316.304体积流率（cum/hr）28370.0695.8270.85321195.458105.809焓（Gcal/hr）-28.01-21.509-208.267-8.987-248.8进口总焓（Gcal/hr）-257.786出口总焓（Gcal/hr）-257.787表1-70 塔设备T302能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/hr）QW流入流出error00-257.786-257.7870.001表1-71 塔设备T303焓变计算INOUT温度（C）65.440102.340压力（bar）1.11.11.11.1气相分数0001Mass VFrac0001摩尔流率（kmol/hr）3713.119741.1652969.4662.488质量流率（kg/hr）93721.16723644.8517000076.316Mass Flow kg