10-2 附录二 能量衡算一览表

洛化宏达年产10000吨甲基丙烯酸叔丁酯项目 归去来烯团队目录第一章 概述3第二章 热量衡算原理4第三章 热量衡算任务5第四章 热量衡算64.1 MTBE合成工段热量衡算64.1.1 换热器E0101的热量衡算64.1.2 反应器R0101的热量衡算7表4-4 总流股热负荷表74.1.3 催化精馏塔T0101的热量衡算8表4-7 总流股热负荷表84.2 MTBE裂解工段热量衡算94.2.1脱轻塔T0201的热量衡算94.2.2裂解反应器R0201的热量衡算10表4-13 总流股热负荷表104.2.3异丁烯提纯塔T0203的热量衡算11表4-16 总流股热负荷表114.2.4甲醇回收塔T0204的热量衡算12表4-19 总流股热负荷表124.2.5 换热器E0203的热量衡算13表4-22 总流股热负荷表（管程）134.2.6冷却器E0204的热量衡算154.2.7预热器E0207的热量衡算164.3 甲基丙烯酸叔丁酯合成工段热量衡算174.3.1合成反应器R0301的热量衡算174.3.2异丁烯分离塔T0301的热量衡算184.3.3叔丁醇回收塔T0302的热量衡算194.3.4甲基丙烯酸高压回收塔T0303的热量衡算204.3.4甲基丙烯酸低压回收塔T0304的热量衡算214.3.5循环换热器E0309的热量衡算22第五章 总结23第一章 概述拟建一套年产1万吨甲基丙烯酸叔丁酯生产装置，在全工艺段中伴随着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、释放和转化。其中的能量变换数量关系可以从能量衡算求得，对于新设计的车间，可以由此确定设备的热负荷。再根据设备的热负荷大小、所处理物料的性质及工艺要求选择恰当的设备。总之，通过下述能量衡算，可以为后续设计工作中提高热量的利用率，降低能耗提供主要依据。第二章 热量衡算原理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：其中:设备的热负荷。输入系统的机械能。离开设备的各物料焓之和。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。第三章 热量衡算任务在进行装置的热量衡算中，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；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；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。第四章 热量衡算4.1 MTBE合成工段热量衡算4.1.1 换热器E0101的热量衡算表4-1 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowKmol/hr58.0358.03Mass-flowKg/hr2612.0792612.079EnthalpyGcal/h-1.769-1.653表4-2 流股焓变计算表INOUT物流编号1-031-04Temperature（）12.660Pressure（bar）200750Vapor Frac0.1670.298Mole Flow（kmol/hr）58.0358.03Mass Flow（kg/hr）2612.0792612.079Volume Flow（cum/hr）117.77766.399Enthalpy（Gcal/hr）-1.769-1.653表4-3 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.116-1.769-1.6530.00 4.1.2 反应器R0101的热量衡算表4-4 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr58.0335.53Mass-flowkg/hr2612.0792612.079EnthalpyGcal/h-1.653-1.946表4-5 流股焓变计算表INOUT物流编号1-041-05Temperature（）6060Pressure（bar）750750Vapor Frac0.2980Mole Flow（kmol/hr）58.0335.53Mass Flow（kg/hr）2612.0792612.079Volume Flow（cum/hr）66.3993.999Enthalpy（Gcal/hr）-1.653-1.946表4-6 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.293-1.653-1.9460.00 4.1.3 催化精馏塔T0101的热量衡算表4-7 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr35.5331.63Mass-flowkg/hr2612.0792612.079EnthalpyGcal/h-1.946-1.907表4-8 流股焓变计算表INOUT物流编号1-051-061-07Temperature（）6052.9115.5Pressure（bar）750570650Vapor Frac000Mole Flow（kmol/hr）35.533.55328.074Mass Flow（kg/hr）2612.079218.8752393.204Volume Flow（cum/hr）3.9990.384.026Enthalpy（Gcal/hr）-1.946-0.067-1.84表4-9 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.039-1.946-1.9070.00 4.2 MTBE裂解工段热量衡算4.2.1脱轻塔T0201的热量衡算表4-10 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr28.074113.1Mass-flowkg/hr2393.2042393.204EnthalpyGcal/h-1.84-1.873表4-11 流股焓变计算表INOUT物流编号1-072-012-02Temperature（）115.523.989Pressure（bar）650300330Vapor Frac010Mole Flow（kmol/hr）28.0740.95727.117Mass Flow（kg/hr）2393.20453.0962340.107Volume Flow（cum/hr）4.0267.8783.704Enthalpy（Gcal/hr）-1.84-0.005-1.8684-12 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.033-1.84-1.8730.00 4.2.2裂解反应器R0201的热量衡算表4-13 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr27.11750.345Mass-flowkg/hr2340.1072340.107EnthalpyGcal/h-1.603-1.245表4-14 流股焓变计算表INOUT物流编号2-052-06Temperature（）180185Pressure（bar）600600Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）27.11750.345Mass Flow（kg/hr）2340.1072340.107Volume Flow（cum/hr）170.281319.623Enthalpy（Gcal/hr）-1.603-1.245表4-15 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.358-1.603-1.2450.00 4.2.3异丁烯提纯塔T0203的热量衡算表4-16 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr22.0522.05Mass-flowkg/hr1269.1761269.176EnthalpyGcal/h-0.357-0.266表4-17 流股焓变计算表INOUT物流编号2-102-112-12Temperature（）29.311.970.7Pressure（bar）400200240Vapor Frac010Mole Flow（kmol/hr）22.0719.4212.648Mass Flow（kg/hr）1270.2791089.093181.186Volume Flow（cum/hr）2.11230.1040.264Enthalpy（Gcal/hr）-0.357-0.084-0.182表4-18 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.09-0.357-0.2660.00 4.2.4甲醇回收塔T0204的热量衡算表4-19 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr48.27548.275Mass-flowkg/hr1430.1341431.237EnthalpyGcal/h-2.715-2.747表4-20 流股焓变计算表INOUT物流编号2-142-162-17Temperature（）50-0.895.5Pressure（bar）400100180Vapor Frac0.06300Mole Flow（kmol/hr）48.27529.20719.069Mass Flow（kg/hr）1430.1341024.04406.093Volume Flow（cum/hr）22.0891.2990.489Enthalpy（Gcal/hr）-2.715-1.52-1.227表4-21 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.001-0.031-2.715-2.7470.00 4.2.5 换热器E0203的热量衡算表4-22 总流股热负荷表（管程）TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr27.11727.117Mass-flowkg/hr2340.1072340.107EnthalpyGcal/h-1.868-1.778表4-23 流股焓变计算表（管程）INOUT物流编号2-032-04Temperature（）89.2120.5Pressure（bar）630630Vapor Frac00.278Mole Flow（kmol/hr）27.11727.117Mass Flow（kg/hr）2340.1072340.107Volume Flow（cum/hr）3.70541.994Enthalpy（Gcal/hr）-1.868-1.778 表4-24 热负荷表（管程）W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.09-1.868-1.7780.00 表4-25 总流股热负荷表（壳程）TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr50.34550.345Mass-flowkg/hr2340.1072340.107EnthalpyGcal/h-1.245-1.335 表4-26 流股焓变计算表（壳程）INOUT物流编号2-062-07Temperature（）185100Pressure（bar）600600Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）50.34550.345Mass Flow（kg/hr）2340.107 2340.107Volume Flow（cum/hr）319.623 260.324Enthalpy（Gcal/hr）-1.245 -1.335 表4-27 热负荷表（壳程）W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.09-1.778-1.8680.00 4.2.6冷却器E0204的热量衡算表4-28 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr50.34550.345Mass-flowkg/hr2340.1072340.107EnthalpyGcal/h-1.335-1.737表4-29 流股焓变计算表INOUT物流编号2-072-08Temperature（）10030Pressure（bar）600400Vapor Frac10Mole Flow（kmol/hr）50.34550.345Mass Flow（kg/hr）2340.1072340.107Volume Flow（cum/hr）260.3243.493Enthalpy（Gcal/hr）-1.335-1.737表4-30 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.402-1.335-1.7370.00 4.2.7预热器E0207的热量衡算表4-31 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr48.27548.275Mass-flowkg/hr1430.1341430.134EnthalpyGcal/h-2.748-2.715表4-32 流股焓变计算表INOUT物流编号2-132-14Temperature（）33.750Pressure（bar）400400Vapor Frac00.063Mole Flow（kmol/hr）48.27548.275Mass Flow（kg/hr）1430.1341430.134Volume Flow（cum/hr）1.8222.089Enthalpy（Gcal/hr）-2.748-2.715表4-33 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.033-2.748-2.7150.00 4.3 甲基丙烯酸叔丁酯合成工段热量衡算4.3.1合成反应器R0301的热量衡算表4-34 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr77.17258.279Mass-flowkg/hr6261.7326261.732EnthalpyGcal/h-5.751-6.107表4-35 流股焓变计算表INOUT物流编号3-033-04Temperature（）46.420Pressure（bar）200200Vapor Frac0.070Mole Flow（kmol/hr）77.17258.279Mass Flow（kg/hr）6261.7326261.732Volume Flow（cum/hr）78.3656.699Enthalpy（Gcal/hr）-5.751-6.107表4-36 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.356-5.751-6.1070.00 4.3.2异丁烯分离塔T0301的热量衡算表4-37 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr58.27958.279Mass-flowkg/hr6261.7326261.732EnthalpyGcal/h-6.107-5.62表4-38 流股焓变计算表INOUT物流编号3-043-053-06Temperature（）20118.9153.9Pressure（bar）200101.3121.6Vapor Frac010Mole Flow（kmol/hr）58.2791048.279Mass Flow（kg/hr）6261.732962.2765299.456Volume Flow（cum/hr）6.699321.8146.539Enthalpy（Gcal/hr）-6.107-0.794-4.826表4-39 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.487-6.107-5.620.00 4.3.3叔丁醇回收塔T0302的热量衡算 表4-40 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr48.27948.279Mass-flowkg/hr5299.4565299.456EnthalpyGcal/h-4.826-4.288 表4-41 流股焓变计算表INOUT物流编号3-063-073-083-09Temperature（）153.9136.6137.2155.9Pressure（bar）121.6101.7102.283115.7Vapor Frac0000Mole Flow（kmol/hr）48.2794.828538.451Mass Flow（kg/hr）5299.456678.003695.093926.364Volume Flow（cum/hr）6.5390.890.914.741Enthalpy（Gcal/hr）-4.826-0.533-0.549-3.755 表4-42 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.011-4.826-4.8370.00 4.3.4甲基丙烯酸高压回收塔T0303的热量衡算表4-43 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMole-flowkmol/hr38.45138.451Mass-flowkg/hr3926.3643926.364EnthalpyGcal/h-3.755-3.789表4-44 流股焓变计算表INOUT物流编号3-093-103-15Temperature（）155.9129.4149.2Pressure（bar）115.76770Vapor Frac000Mole Flow（kmol/hr）38.45118.57219.879Mass Flow（kg/hr）3926.3642214.1521712.212Volume Flow（cum/hr）4.7412.7131.94Enthalpy（Gcal/hr）-3.755-1.936-1.853 表4-45 热负荷表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.034-3.755-3.7890.00 4.3.4甲基丙烯酸低压回收塔T0304的热量衡算 表4-46 总流股热负荷表TotalUnitsInOutMo