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文档简介
目 录1总述12 物料衡算的原理和准则13 物料衡算任务24 物料衡算一览表34.1 醋酸乙烯合成工段34.2提纯循环工段54.3产品精制工段10物料平衡计算书南京塞拉尼斯年产10万吨醋酸乙烯项目- 13 -1总述本项目为南京塞拉尼斯化工有限责任公司设计一座年产10万吨醋酸乙烯的分厂,工艺以高纯乙烯和醋酸,氧气为原料,氮气作为保护气,使用钯-金催化剂进行气相催化反应制备粗醋酸乙烯,用吸收塔吸收粗醋酸乙烯,经液液分离除水后经精馏塔得一部分精制的产品,另一股经萃取精馏塔后提纯得到乙醛和醋酸乙烯。利用热泵精馏分离得纯度较高的醋酸乙烯10万吨(99.8,优等品),同时副产0.43万吨/年二氧化碳(99.99%,纯二氧化碳)和0.02万吨/年乙醛(99.99%,优等品)。在项目前期,确定了该生产所采用的工艺与流程后,需要进一步对该项目进行定量计算。通过对整个生产系统、生产工段、以及各个重要的生产单元进行详细的物料衡算,计算得到各个产品的实际产量与规格,各个原料的实际消耗定额,“三废”的排放量及组成,从而定量的评述初步设计阶段所采用的生产工艺是否合理、先进,并通过衡算所得数据,来进一步对各个阶段所采用的设备进行初步设计。2 物料衡算的原理和准则物料衡算是以质量守恒定律为基础,对物料平衡进行的计算。物料平衡是指“在单位时间内进入系统的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量”。进行物料衡算时,先必须确定衡算的体系。对于已经达到稳定的体系(进料量之和)(出料量之和)=(系统累积量)利用上述关系,可以对整个工艺系统或子系统进行物料衡算。物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。各种衡算方法的适用情况如表2-1所示:表2-1 物料衡算式适用范围类别物料衡算形式无化学反应有化学反应总衡算式总质量衡算式适用适用总物质的量衡算式适用不适用组分衡算式组分质量衡算式适用不适用组分物质的量衡算式适用不适用元素原子衡算式元素原子质量衡算式适用不适用元素原子物质的量衡算式适用不适用由于系统中存在化学反应,我们主要采用总质量衡算的的衡算方法,同时列出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。3 物料衡算任务从原料入厂到产品输出,本项目主要工艺路线可分为如下3个工段:醋酸乙烯合成,提纯循环,产品精制。对于本分厂,采取年开工8000小时的连续操作,其中一年内的两个月用于固定的停车设备检修及紧急情况处理。物料衡算的主要任务在于:(1) 确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标;(2) 各主要单元过程的物料衡算,并指导工艺设备的尺寸确定;(3) 汇总全流程物料衡算,数据用于完成物料流程图等后续设计任务。4 物料衡算一览表4.1 醋酸乙烯合成工段(1) VAC合成反应器(R0101)表4-1 VAC合成反应器进出料流股条件表项目进料1出料1温度,16079.1压力,bar1111气相分率11表4-2 VAC合成反应器物料衡算表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1进料1出料1乙烯42962.93127.9670.3680.3301968水16.9172964.4920.0001450590.0254205醋酸40886.77431797.1410.35060430.2726606 氧气5444.9482413.4740.04669040.0206955醋酸乙烯107.65 13138.410.0009230990.1126619二氧化碳013138.4100.00462447氮气27170.83527170.8350.232990.23299乙醛27.96787.4780.0002398170.000750128(2) 吸收塔(T0101)表4-3 吸收塔进出料流股条件表项目进料1进料2出料1出料2温度,4020.998343.3165237.06012压力,bar11115.955.95气相分率0.7282541010表4-4 吸收塔物料衡算表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1进料2出料1出料2进料1进料2出料1出料2乙烯38506.89037389.211117.6860.330196800.54142490.0206328水2964.4923.4329251.228062966.6970.02542050.0005194151.77833E-050.0547662醋酸31797.146605.7821246.06237156.860.27266060.99948060.01804390.6859283氧气2413.47402406.4017.0726770.020695500.03484650.000130564醋酸乙烯13138.416.1858E-17338.690812799.720.11266199.3593E-210.004904510.2362872二氧化碳539.29680530.72798.5688690.0046244700.007685350.000158184氮气27170.83027105.9664.878690.2329900.39251540.00119768乙醛87.47846038.7794348.700980.00075012800.0005615560.000899037(3) 闪蒸罐(V0101)表4-5闪蒸罐进出料流股条件表项目进料1出料1出料2温度,37.060123030压力,bar5.951.10.1气相分率010表4-6闪蒸罐物料衡算表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料2乙烯1117.686763.76353.92580.02063280.76719850.00665591水2966.6976.0182612960.6780.05476620.006045360.0556783醋酸37156.8628.6995837128.160.68592830.02882870.6982303氧气7.0726776.7817680.29090930.0001305640.00681235.47083E-06醋酸乙烯12799.72118.233612681.490.23628720.11876590.2384874二氧化碳8.5688696.8406581.7282110.0001581840.006871453.25007E-05氮气64.8786962.711792.1669060.001197680.06299414.07507E-05乙醛48.700982.4724746.228510.0008990370.00248360.0008693714.2提纯循环工段(1) HAC分离塔(T0201)表4-7HAC分离塔进出料流股条件表项目进料1出料1出料2温度,3065.98404116.8104压力,bar1.11.11.1气相分率010表4-8 HAC分离塔进出料流股条件表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料乙烯353.9258353.92581.1928E-310.006655910.02516683.0496E-36水2960.678972.64021988.0380.05567830.06916220.05083醋酸37128.164.70437237123.460.69823030.0003345170.94917氧气0.29090930.29090934.2527E-475.47083E-062.06859E-051.0873E-51醋酸乙烯12681.4912681.493.2948E-050.23848740.90175158.4241E-10二氧化碳1.7282111.7282115.5942E-413.25007E-050.0001228891.4303E-45氮气2.1669062.1669065.2454E-474.07507E-050.0001540841.3411E-51乙醛46.2285146.228514.2107E-160.0008693710.00328721.0766E-20(2) 脱气塔(T0202)表4-9 脱气塔进出料流股条件表项目进料1出料1出料2温度,3438.159463.91102压力,bar1.11.11.1气相分率0.055481110表4-10 脱气塔物料衡算表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料2乙烯353.9258353.92588.4315E-110.02516680.47012686.3346E-15水972.640219.85288952.78730.06916220.02637090.0715824醋酸4.7043720.001182624.7031890.0003345171.5709E-060.000353349氧气0.29090930.29090931.4453E-282.06859E-050.0003864211.0858E-32醋酸乙烯12681.49366.667712314.820.90175150.48705210.9252069二氧化碳1.7282111.7282111.0299E-350.0001228890.002295627.7377E-40氮气2.1669062.1669066.9574E-290.0001540840.002878345.2271E-33乙醛46.228518.19695738.031550.00328720.01088810.00285729(3) HAC精制塔(T0203)表4-11 HAC精制塔进出料流股条件表项目进料1进料2出料1温度,116.8104102.3187120.6563压力,bar1.11.11.1气相分率000表4-12 HAC精制塔进出料流股条件表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料2乙烯1.1928E-31003.0496E-3600水1988.0381968.71319.325530.050830.99999430.000520304醋酸37123.460.011159737123.450.949175.66854E-060.9994797氧气4.2527E-47001.0873E-5100醋酸乙烯3.2948E-053.2948E-053.482E-168.4241E-101.67357E-089.3747E-21二氧化碳5.5942E-41001.4303E-4500氮气5.2454E-47001.3411E-5100乙醛4.2107E-16001.0766E-2000(4) 液液分离罐(V0203)表4-13 液液分离罐进出料流股条件表项目进料1进料2出料1出料2温度,61.564.1999864.264.2压力,bar1111气相分率0000表4-14 液液分离罐塔物料衡算表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1进料2进料3出料1出料2进料1进料2进料3出料1出料2乙烯8.4315E-111.7445E-1106.6869E-113.4891E-116.3346E-151.9495E-1405.1066E-151.9495E-14水952.7873857.883491.73081186.63311715.7680.07158240.95868690.13504380.01425250.9586868醋酸4.7031890.9731351.76198E-063.7300561.946270.0003533490.001087482.59395E-090.0002848510.00108748氧气1.4453E-2800001.0858E-320000醋酸乙烯12314.8230.47838575.268712859.6160.956820.92520690.03405960.84689640.98204290.0340596二氧化碳1.0299E-3500007.7377E-400000氮气6.9574E-2900005.2271E-330000乙醛38.031551.5083161.4983E-0936.523243.0166340.002857290.001685552.2058E-120.002789150.00168555甘油04.00931512.267368.2579318.01874100.004480420.01805970.0006306290.00448048(5) 闪蒸罐(V0205)表4-15 闪蒸罐进出料流股条件表项目进料1出料1出料2温度,422020压力,bar1005050气相分率0.980323210表4-16 闪蒸罐进出料流股条件表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料2乙烯38480.9938055.01425.98480.55024940.55718220.2605899水17.137671.02348216.114190.0002450561.49853E-050.00985761醋酸567.096212.23892554.85730.008109050.0001791960.3394257氧气2413.3062411.0352.271250.03450840.03530110.0013894醋酸乙烯698.776107.65591.1260.009991980.001576160.3616126二氧化碳539.0438535.08513.9586880.007707920.007834450.00242167氮气27169.2927149.0320.264480.38850050.39750230.0123965乙烯48.0850127.9674720.117540.000687580.0004094860.0123066(6) 闪蒸罐(V0206)表4-17 闪蒸罐进出料流股条件表项目进料1出料1出料2温度,2018.4526418.45264压力,bar501010气相分率010表4-18 闪蒸罐进出料流股条件表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料2乙烯425.9848333.750292.234560.26058990.91390870.0726539水16.114190.058791316.055390.009857610.0001609880.0126469醋酸554.85730.4664511554.39080.33942570.001277280.4366986氧气2.271252.2203980.05085260.00138940.006080124.00571E-05醋酸乙烯591.1264.373563586.75250.36161260.01197610.4621902二氧化碳3.9586883.3479450.61074360.002421670.009167680.000481088氮气20.2644819.904240.3602430.01239650.05450380.000283767乙醛20.117541.06830519.049230.01230660.002925340.01500524.3产品精制工段(1) VAC精制塔(T0301)表4-19 VAC精制塔进出料流股条件表项目进料1出料1出料2温度,64.261.7549575.20581压力,bar111气相分率000表4-20 VAC精制塔塔进出料流股条件表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1出料1出料2进料1出料1出料2乙烯6.6869E-116.6869E-112.1794E-335.1066E-153.6473E-141.9353E-37水186.6331186.6335.78147E-050.01425250.10179675.1339E-09醋酸3.7300560.001762023.7282940.0002848519.6107E-070.00033107醋酸乙烯12859.611610.23311249.380.98204290.87828130.9989356乙醛36.5232436.523050.00018660.002789150.0199211.65699E-08甘油8.2579315.2691E-158.2579310.0006306292.874E-180.000733298(2) 萃取精馏塔(T0302)表4-21 萃取精馏塔进出料流股条件表项目进料1进料2出料1出料2温度,61.75495100127.813363.74086压力,bar1111气相分率0.0325892000表4-22 萃取精馏塔塔进出料流股条件表组分质量流率/(kg/h)质量分率进料1进料2出料1出料2进料1进料2出料1出料2水93.316510.00089634191.731711.5857510.05362792.4332E-070.02108550.0014773醋酸1.76202E-065.7756E-131.76198E-065.276E-131.01261E-091.5678E-164.0501E-104.9152E-16醋酸乙烯1610.2337.48952E-06575.26871034.9640.92538272.0331E-090.1322320.9641822乙醛36.523051.1956E-191.4983E-0936.523050.02098933.2456E-233.444E-130.0340252甘油03683.7893683.450.338434900.99999980.84668250.000315289(3) 萃取剂回收塔(T0303)表4-23 萃取剂回收塔进
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