Give me five物料平衡计算书

上海赛科年产10万吨高纯度异丁烯项目-物料平衡计算书 目录第一章 物料平衡计算书11.1概述11.2 物料衡算的原理和准则11.3总项目核算21.3.1物料衡算任务21.3.2混合碳四制叔丁醇工段31.3.3叔丁醇制高纯度异丁烯工段101.3.4水循环处理工段161.5总结20第二章 能量平衡计算书212.1总述212.2热量衡算的原理和准则212.3热量衡算任务222.4热量衡算222.4.1 混合碳四制叔丁醇工段222.4.2 叔丁醇制高纯度异丁烯工段242.4.3 水循环处理工段262.5总结262第一章 物料平衡计算书1.1概述本项目利用蒸汽裂解得来的异丁烯为主要原料合成纯度为87.3%叔丁醇，最终可制得纯度为99.9%的聚合级丙烯，同时联产纯度为99.9%的高纯度异丁烯。在确定整个工艺流程后，经Aspen Plus的全流程模拟，获得了更为准确的数据，由定型阶段转为定量阶段。通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额，“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。1.2 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，通常满足以下关系：（进料量之和）-（出料量之和）=（系统累积量）当系统中有化学反应时可表示为：（进料量之和）-（出料量之和）+（反应消耗量）-（反应生成量）=（系统累积量）利用以上两个关系，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下表所示：表1.1 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适用元素原子物质的量衡算式适用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。1.3总项目核算从原料入厂到产品输出，其工艺路线可分为如下两个工段：混合碳四制叔丁醇工段和叔丁醇制高纯度异丁烯工段。1.3.1物料衡算任务对于本厂，工艺采取年开工300天（7200小时）的连续操作，其中一年内的四五周（约30天）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： 确定对高纯度异丁烯、叔丁醇以及副产品的实际产量以及质量指标； 确定低纯度异丁烯、水等主要物料的消耗量以及损失率等指标；确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标；各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确定；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。1.3.2混合碳四制叔丁醇工段图1.1 混合碳四制叔丁醇工段（一）图1.2 混合碳四制叔丁醇工段（二）25 上海赛科年产18万吨丙烯-54万吨环氧丙烷项目-物料平衡计算书 表1.2混合碳四制叔丁醇工段总物料衡算INOUT流股编号C4-FEE（S0100）WATER（S0315）WATER（S0316）C4-OUT1（S0110）C4-OUT1（S0111）TBA-OUT（S0201）H2O-OUT（S0301）质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-11950.39001870.68173.7665.9290.013C4H10-2870.17400869.4160.7180.04 0.001C4H8-19190.838009176.39713.6090.830.001IB14033.80700258.17823.8811.8940.005CIS1209.242001131.71971.356.1570.015TRANS2736.547002679.99152.4154.1320.009C4H6-019.002 0 09.002 0 0H2O 0474007899.9913.3034.1672600.26848277.318TBA 0 0.0010.0091.31232.93118052.2678.326温度 2099.999.6200.179.899.1压力 bar57.5150.0711气相分率0000100总质量流率 kg/hr3000047400790016000272.83820671.50948355.6888530085300上海赛科年产18万吨丙烯-54万吨环氧丙烷项目-物料平衡计算书 表1.3 R0101物料衡算INOUT流股编号S0103S0106质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-11950.391950.39C4H10-2870.174870.174C4H8-19190.8389190.838IB14033.8072753.395CIS1209.2421209.242TRANS2736.5472736.547C4H6-019.0029.002H2O47399.94643777.975TBA0.05414902.436温度 7070压力 bar7.57.5气相分率00总质量流率 kg/hr7740077400表1.4 T0101物料衡算INOUT流股编号S0105S0106S0107S0108质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-101950.391870.68179.709C4H10-20870.174869.4160.758C4H8-109190.8389176.39714.441IB02753.395258.17825.78CIS01209.2421131.71977.523TRANS02736.5472679.99156.556C4H6-01 09.0029.002traceH2O7899.99143777.9753.30350881.764TBA0.00914902.4361.31218163.47温度 707062.2150.8压力 bar7.57.57.57.5气相分率0010总质量流率 kg/hr79007740016000693008530085300表1.5 T0102物料衡算INOUT流股编号S0108S0111S0112质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-179.70973.7665.943C4H10-20.7580.7180.04C4H8-114.44113.6090.832IB25.7823.8811.899CIS77.52371.356.172TRANS56.55652.4154.141C4H6-01trace050877.598H2O50881.7644.16718130.539TBA18163.4732.9315.943温度 150.80.128.4压力 bar7.50.070.07气相分率010总质量流率 kg/hr69300272.83869027.1626930069300表1.6 T0103物料衡算INOUT流股编号S0112S0201S0301质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-15.9435.9290.013C4H10-20.040.04 0.001C4H8-10.8320.830.001IB1.8991.8940.005CIS6.1726.1570.015TRANS4.1414.1320.009C4H6-0150877.598 0H2O18130.5392600.26848277.318TBA5.94318052.2678.326温度 28.479.899.1压力 bar0.0711气相分率000总质量流率 kg/hr69027.16220671.50948355.68869027.16269027.1621.3.3叔丁醇制高纯度异丁烯工段图1.4 叔丁醇制高纯度异丁烯工段（一）表1.7叔丁醇制高纯度异丁烯总物料衡算INOUT流股编号S0320S0201S0211S0209S0303S0302质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-105.9295.91900.011 0.001C4H10-200.040.040tracetraceC4H8-100.830.830 0.001traceIB01.89413331.35025.7331.572CIS06.1576.13100.026 0.001TRANS04.1324.12600.005traceC4H6-018149.9932600.2680293.3337892.6136852.97H2O0.00718052.260.7560389.12916.967TBAtrace5.9295.91900.011 0.001温度 81.379.82037.188.8151.3压力 bar115115气相分率000000总质量流率 kg/hr815020671.50913349.152293.3338307.5166871.50928821.50928821.509表1.8 T0201物料衡算INOUT流股编号S0201S0203S0302质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-15.9295.929 0.001C4H10-20.040.04traceC4H8-10.830.83traceIB1.89413357.0821.572CIS6.1576.157 0.001TRANS4.1324.132traceC4H6-012600.26835.9526852.97H2O18052.26389.87716.967TBA5.9295.929 0.001温度 79.860.8151.3压力 bar155气相分率010总质量流率 kg/hr20671.509138006871.50920671.50920671.509表1.9 T0202物料衡算INOUT流股编号S0203S0321S0204S0205质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-15.92904.4671.463C4H10-20.0400.0330.007C4H8-10.8300.670.161IB13357.082010073.7533283.33CIS6.15704.5421.615TRANS4.13203.1271.004C4H6-0135.9528149.993292.8837893.063H2O389.8770.0070.011389.873TBA5.929trace4.4671.463温度 60.8543.842.9压力 bar5111气相分率1010总质量流率 kg/hr13800815010379.48411570.5162195021950表1.10 T0203物料衡算INOUT流股编号S0205S0206S0303质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-11.4631.4520.011C4H10-20.0070.007traceC4H8-10.1610.161 0.001IB3283.333257.59725.733CIS1.6151.5890.026TRANS1.0040.9990.005C4H6-017893.0630.457892.613H2O389.8730.745389.129TBA1.4631.4520.011温度 42.9-4.788.8压力 bar111气相分率010总质量流率 kg/hr11570.51632638307.51611570.51611570.516表1.11 F0201物料衡算INOUT流股编号S0207S0208S0209质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-15.9195.9190C4H10-20.040.040C4H8-10.830.830IB13331.3513331.350CIS6.1316.1310TRANS4.1264.1260C4H6-01293.3330293.333H2O0.7560.7560TBA5.9195.9190温度 37.137.137.1压力 bar111气相分率0.9910总质量流率 kg/hr13642.48413349.152293.33313642.48413642.4841.3.4水循环处理工段图1.5 水循环处理工段（一）表1.12水循环处理总物料衡算INOUT流股编号S0302S0303S0301S0305S0313S0317S0316S0314S0309质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-1 0.0010.0110.0130.02400000C4H10-200 0.001 0.00100000C4H8-10 0.0010.0010.00100000IB1.57225.7330.00527.3100000CIS 0.0010.0260.0150.04100000TRANS00.0050.0090.01400000C4H6-016852.977892.61348277.3181421.998150.7186149.9937899.991474000H2O16.967389.12978.326484.421trace0.0070.009 0.0010.186TBA 0.0010.0110.0130.02400000温度 151.388.899.17899.699.699.699.699.6压力 bar511111111气相分率000000000总质量流率 kg/hr6871.5098307.51648355.6881933.81150.71861507900474000.18663534.71363534.713表1.13 F0301物料衡算INOUT流股编号S0304S0305S0306质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-10.0240.0240C4H10-2 0.001 0.0010C4H8-10.0010.0010IB27.3127.310CIS0.0410.0410TRANS0.0140.0140C4H6-01000H2O63022.9011421.99861600.903TBA484.421484.421 0.001温度 987899.6压力 bar111气相分率0.01200总质量流率 kg/hr63534.7131933.8161600.90363534.71363534.7131.3.4物料衡算表1.14全流程总物料衡算INOUT流股编号S0100S0318S0110S0111S0211S0209S0305S0307S0309S0311S0313质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hr质量流量 kg/hrC4H10-11950.3901870.68173.7665.91900.024tracetracetracetraceC4H10-2870.1740869.4160.7180.04099.9叔丁醇（副产品）1.425.1%99.9表1.17 三废处理量排放物处理量万t/年废气11.7万废水0.3万废渣1.34第二章 能量平衡计算书2.1总述本项目计划建设一套以混合碳四制叔丁醇联合叔丁醇制高纯度异丁烯装置。在生产过程中，伴随着物料从一个单元进入另一个单元，发生质量传递的同时也进行能量传递。我们通过对整个流程中的能量进行衡算，从而进一步定量的描述，便于我们根据设备的热负荷选型， 确定在流程中的能量输入位置、 整体的公用工程耗量、能量利用效率等。 通过能量衡算，我们可以进一步发现过程中能量利用不合理的环节，从而有助于我们进行换热网络设计，在当前能源危机的背景下进行能量的最大化回收。2.2热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：其中，表示输入设备热量的总和；表示输出设备热量的总和；表示损失热量的总和。对于连续系统： Q + W = Hout - Hin 其中， Q设备的热负荷。 W输入系统的机械能。Hout离开设备的各物料焓之和。Hin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。2.3热量衡算任务在进行丙烯环氧化装置的热量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务：确定精馏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；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；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；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。2.4热量衡算我们对于各个工段的主要能量设备进行能量衡算（流股名为PFD上所标物流号）2.4.1 混合碳四制叔丁醇工段表2.1 R0101热量衡算表热负荷 Gcal/hr-1.752物流焓变流股名S0103S0106焓值 Gcal/hr-181.838-183.59Hin Gcal/hr-181.838Hout Gcal/hr-183.59热量平衡QINOUTERROR-1.752-183.59-183.590表2.2 T0101热量衡算表位置冷凝器再沸器Q热负荷 Gcal/hr-7.9381515.93327.99505物流焓变流股名S0106S0105S0107S0108焓值 Gcal/hr-183.59 -29.581-1.425-203.751Hin Gcal/hr-213.171Hout Gcal/hr-205.176热量平衡QINOUTERROR7.99505-213.171-205.1760表2.3 T0102热量衡算表位置冷凝器再沸器Q热负荷 Gcal/hr-6.38068-4.20176-10.58244物流焓变流股名S0108S0111S0112焓值 Gcal/hr-203.751-0.094-214.24Hin Gcal/hr-203.751Hout Gcal/hr-214.146热量平衡QINOUTERROR-10.58244-203.751-214.1460.18744表2.4T0103热量衡算表位置冷凝器再沸器Q热负荷 Gcal/hr-12.216317.39555.1792物流焓变流股名S0113S0201S0301焓值 Gcal/hr-214.237-29.653-179.405Hin Gcal/hr-214.237