5-2 附录二 能量衡算计算书

广西广维化工有限责任分公司 10万吨/年VAC项目 能量衡算计算书目录1.1总述11.2 热量衡算原理11.3 热量衡算任务21.4 热量衡算21.4.1 乙烯合成工段21.4.1.1换热器热量衡算21.4.1.2泵热量衡算61.4.1.3反应器热量衡算71.4.2 醋酸乙烯合成工段81.4.2.1压缩机热量衡算81.4.2.2换热器热量衡算91.4.2.3反应器热量衡算111.4.2.4塔热量衡算111.4.3 醋酸乙烯精制工段121.4.3.1换热器热量衡算121.4.3.2泵热量衡算191.4.3.4塔热量衡算201.4.3.5倾析器热量衡算221.5总结231.1总述本项目拟建一套年产10万吨甲基丙烯酸甲酯的装置，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热量的消耗、释放和转化。其中的热量变换数量关系可以由热量衡算求得，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。总而言之，通过下述热量衡算，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。1.2 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热量平衡方程：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。1.3 热量衡算任务在进行脱硫并资源化利用装置的热量衡算中，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。1.4 热量衡算1.4.1 乙烯合成工段1.4.1.1换热器热量衡算（1）E0101 乙醇吸收塔冷凝器表1-1 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.0435表1-2 流股焓变计算表InOut物流编号01110112Temperature（）92.8188Pressure（bar）1.0921.092Vapor Frac10.95Mole Flow（kmol/hr）79.88779.887Mass Flow（kg/hr）2409.012409.01Volume Flow（cum/hr）2201.7252064.638Enthalpy（Mcal/hr）-4496.584-4540.102表1-3 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-43.518-4496.584-4540.1020.01（2）E0104 回流乙醇冷凝器表1-4 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.709表1-5 流股焓变计算表InOut物流编号01150117Temperature（）76.461.7Pressure（bar）0410.41Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）2680.402680.40Mass Flow（kg/hr）48298.948298.9Volume Flow（cum/hr）49.6049.17Enthalpy（Gcal/hr）-180.62-181.33表1-6 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.709-180.622-181.330.00006（3）E0106乙醇汽化器表1-7 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）022.93表1-8 流股焓变计算表InOut物流编号01190120Temperature（）143.34161.56Pressure（bar）10.110.1Vapor Frac01Mole Flow（kmol/hr）2620.842620.84Mass Flow（kg/hr）76335.876335.8Volume Flow（cum/hr）106.4558774.82Enthalpy（Gcal/hr）-168.782-145.85表1-9 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error022.93-168.782-145.85-0.1358（4）E0107乙醇反应加热器表1-10 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）03.34表1-11 流股焓变计算表InOut物流编号0124；01270125；0128Temperature（）161.77280Pressure（bar）109.9Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1975.531975.53Mass Flow（kg/hr）56923.656923.6Volume Flow（cum/hr）6692.428894.29Enthalpy（Gcal/hr）-109.99-106.656表1-12 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error03.34-109.99-106.6560.03（5）E0109乙烯冷凝器表1-13 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-34.44表1-14 流股焓变计算表InOut物流编号01310132Temperature（）92.4-40Pressure（bar）0.40.4Vapor Frac10.24Mole Flow（kmol/hr）3674.623674.62Mass Flow（kg/hr）77335.8277335.82Volume Flow（cum/hr）278798.3843372.94Enthalpy（Gcal/hr）-139.97-174.31表1-15 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-34.44-139.97-174.310.1971.4.1.2泵热量衡算（1）P0101 生物制乙醇输送泵表1-116 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）-5.8460表1-17 流股焓变计算表InOut物流编号01020104Temperature（）5858Pressure（bar）10.4Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）24394.3724394.37Mass Flow（kg/hr）470264470264Volume Flow（cum/hr）494.11494.11Enthalpy（Gcal/hr）-1650139.25-1650145.1表1-18 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error-5.8460-1650139.25-1650145.10.00003（2）P0108 乙醇升压泵表1-19 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty（Mcal/hr）30.050表1-20 流股焓变计算表InOut物流编号01150118Temperature（）56.857Pressure（bar）0.410.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）2620.842620.84Mass Flow（kg/hr）76335.8876335.88Volume Flow（cum/hr）92.9292.95Enthalpy（Gcal/hr）-175.1-175.1表1-21 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error30.050-175.1-175.10.00011.4.1.3反应器热量衡算（1）R0101乙烯合成反应器表1-22 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty07.63表1-23 流股焓变计算表InOut物流编号0125;01280126;0129Temperature（）280270Pressure（bar）9.99.9Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1975.532680.9Mass Flow（kg/hr）56923.66656923.666Volume Flow（cum/hr）8894.27911976.68Enthalpy（Gcal/hr）-106.66-99.025表1-24热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error07.638894.27911976.68-0.0011.4.2 醋酸乙烯合成工段1.4.2.1压缩机热量衡算（1）C0201反应气体一级压缩机表2-1 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty14080.170表2-2 流股焓变计算表InOut物流编号02080209Temperature（）75230.43Pressure（bar）17.2Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）5544.085544.08Mass Flow（kg/hr）188511.74188511.74Volume Flow（cum/hr）159555.231817.6Enthalpy（Gcal/hr）-56.72-44.62表2-3 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error14080.170-56.72-44.62-0.001（2）C0202反应气体二级压缩机表2-4 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty3357.070表2-5 流股焓变计算表InOut物流编号02160217Temperature（）132.4170.9Pressure（bar）7.1911Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）5480.405480.40Mass Flow（kg/hr）189139.8189139.8Volume Flow（cum/hr）159555.231817.6Enthalpy（Gcal/hr）-66.05-63.16表2-6 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error3357.070-66.05-63.16-0.0041.4.2.2换热器热量衡算（1）E0201 反应气体加热器表2-7 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty00.442表2-8 流股焓变计算表InOut物流编号02080209Temperature（）75230.43Pressure（bar）17.2Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）5565.635565.63Mass Flow（kg/hr）189140.78189140.78Volume Flow（cum/hr）157202.4160179.99Enthalpy（Gcal/hr）-56.99-56.551表2-9 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.442-56.99-56.551-0.007（2）E0203反应产物冷却器表2-10 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-21.42表2-11 流股焓变计算表InOut物流编号02160217Temperature（）170.55Pressure（bar）11.111Vapor Frac10.669Mole Flow（kmol/hr）5480.45480.4Mass Flow（kg/hr）189139.83189139.83Volume Flow（cum/hr）17616.787207.55Enthalpy（Gcal/hr）-63.16-84.58表2-12 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-21.42-63.16-84.580.251.4.2.3反应器热量衡算（1）R0201醋酸乙烯酯氧乙酰化反应器 表2-13 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-6.7表2-14 流股焓变计算表InOut物流编号0211;02120213;0214Temperature（）175175Pressure（bar）7.26.94Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）12782.82740.21Mass Flow（kg/hr）94570.3994570.39Volume Flow（cum/hr）14124.3714420.08Enthalpy（Gcal/hr）-24.6-31.3表2-15 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-21.42-24.6-31.30.211.4.2.4塔热量衡算（1）T0203 CO2吸收塔表2-49 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）00表2-50 流股焓变计算表InOut物流编号02200223030202200219Temperature（）16.82066.950.840.5Pressure（bar）1111101.11Vapor Frac10101Mole Flow（kmol/hr）433.671035.68400.811005.89824.68Mass Flow（kg/hr）12547.118975.412242.620495.923269.2Volume Flow（cum/hr）884.7161082.617.521390.5Enthalpy（Mcal/hr）3.1-68.91.4-70.35.9表2-51 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-64.4-64.40.000011.4.3 醋酸乙烯精制工段1.4.3.1换热器热量衡算（1）E0301产物精制冷却器表3-1 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-3.266表3-2 流股焓变计算表InOut物流编号03030304Temperature（）184.9599.71Pressure（bar）1.21.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1175.451175.45Mass Flow（kg/hr）65266.7765266.77Volume Flow（cum/hr）82.3870.71Enthalpy（Gcal/hr）-109.2-112.5表3-3热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-3.266-63.16-84.580.029（2）E0302粗醋酸乙烯冷却器表3-4 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-0.54表3-5 流股焓变计算表InOut物流编号03060307Temperature（）64.315Pressure（bar）1.11.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）237.72237.72Mass Flow（kg/hr）16814.616814.6Volume Flow（cum/hr）19.117.9Enthalpy（Gcal/hr）-18.8-19.4表3-6 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.54-18.8-19.40.027（3）E0303粗醋酸乙烯酯加热器表3-7 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty00.51表3-8 流股焓变计算表InOut物流编号03090310Temperature（）1668Pressure（bar）1.11.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）197.54197.54Mass Flow（kg/hr）16078.416078.4Volume Flow（cum/hr）17.1618.46Enthalpy（Gcal/hr）-16.64-16.13表3-9 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.51-16.64-16.13-0.003（4）E0304 回流醋酸乙烯酯加热器表3-10 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty00.12表3-11 流股焓变计算表InOut物流编号03130314Temperature（）62.8128.6Pressure（bar）10.110.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）38.3438.34Mass Flow（kg/hr）2433.72433.7Volume Flow（cum/hr）2.753.14Enthalpy（Gcal/hr）-3.08-2.96表3-12 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.12-3.08-2.960（5）E0306 粗醋酸加热器表3-13 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty00.12表3-14 流股焓变计算表InOut物流编号03150316Temperature（）119.05202.84Pressure（bar）10.110.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）937.72937.72Mass Flow（kg/hr）48452.12848452.128Volume Flow（cum/hr）52.6161.13Enthalpy（Gcal/hr）-93.43-91.08表3-15 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.12-93.43-91.080（6）E0309产品粗分塔再沸器表3-16 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty06.899表3-17流股焓变计算表InOut物流编号031402180301Temperature（）138.65184.95Pressure（bar）10.11110.1Vapor Frac000Mole Flow（kmol/hr）38.341537.921175.45Mass Flow（kg/hr）2433.7175075.6565266.78Volume Flow（cum/hr）3.14484.9482.38Enthalpy（Gcal/hr）-2.96-111.69-109.19表3-18 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error06.899-114.65-109.190（7）E0310醋酸乙烯酯粗分塔冷凝器表3-19 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-5.19表3-20 流股焓变计算表InOut物流编号03040306Temperature（）99.764.3Pressure（bar）1.21.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1175.457237.73Mass Flow（kg/hr）65266.77216814.604Volume Flow（cum/hr）70.7219.11Enthalpy（Gcal/hr）-112.46-18.85表3-21 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-5.19-112.46-18.850（8）E0311醋酸乙烯酯粗分塔再沸器器表3-22 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty05.34表3-23 流股焓变计算表InOut物流编号03040305Temperature（）99.7118.4Pressure（bar）1.21.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1175.457937.72Mass Flow（kg/hr）65266.77248452.128Volume Flow（cum/hr）70.7252.55Enthalpy（Gcal/hr）-112.46-93.46表3-24 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error05.34-112.46-93.460（9）E0312醋酸乙烯精制塔冷凝器表3-25 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-1.95表3-26 流股焓变计算表InOut物流编号03100312Temperature（）68.361.7Pressure（bar）1.11Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）197.5438.35Mass Flow（kg/hr）16078.412433.74Volume Flow（cum/hr）18.462.75Enthalpy（Gcal/hr）-16.13-3.09表3-27热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-1.95-16.13-3.090（10）E0314醋酸乙烯精制塔再沸器表3-28 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty01.99表3-29 流股焓变计算表InOut物流编号03100311Temperature（）68.375.3Pressure（bar）1.11.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）197.54159.19Mass Flow（kg/hr）16078.4113644.6Volume Flow（cum/hr）18.4615.86Enthalpy（Gcal/hr）-16.13-13.1表3-30 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error01.99-16.13-13.10（11）醋酸精制塔冷凝器表3-31 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty0-19.22表3-32 流股焓变计算表InOut物流编号03160318Temperature（）202.81181.97Pressure（bar）10.110Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）937.72220.28Mass Flow（kg/hr）48452.175362.70Volume Flow（cum/hr）61.136.24Enthalpy（Gcal/hr）-91.09-15.73表3-33热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-19.22-91.09-15.730（12）醋酸精制塔再沸器表3-34 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty019.36表3-35 流股焓变计算表InOut物流编号03160317Temperature（）202.81211.6Pressure（bar）10.110.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）937.72717.45Mass Flow（kg/hr）48452.1743089.47Volume Flow（cum/hr）61.1355.81Enthalpy（Gcal/hr）-91.09-75.22表3-36 热量平衡计算表一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error019.36-91.09-75.2201.4.3.2泵热量衡算（1）P0301粗醋酸升压泵表3-37 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty20.430表3-38 流股焓变计算表InOut物流编号03050315Temperature（）118.4119.1Pressure（bar）1.210.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）937.72937.72Mass Flow（kg/hr）48452.1748452.17Volume Flow（cum/hr）52.5555.60Enthalpy（Gcal/hr）-93.46-93.44表3-39 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error20.430-93.46-93.440（2）P0302醋酸乙烯酯回流泵表3-40 热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty2.350表3-41 流股焓变计算表InOut物流编号03120313Temperature（）61.6968.86Pressure（bar）110.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）38.3438.34Mass Flow（kg/hr）2433.742433.74Volume Flow（cum/hr）2.7482.753Enthalpy（Gcal/hr）-3.088-3.088表3-42 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error2.350-3.09-3.08801.4.3.3塔热量衡算（1）T0301 反应产品馏塔表3-43热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty（Mcal/hr）06.8表3-44 流股焓变计算表InOut物流编号0314021803010302Temperature（）138.65184.966.8Pressure（bar）10.11110.110Vapor Frac0001Mole Flow（kmol/hr）38.3461537.921175.45400.81Mass Flow（kg/hr）2433.7175075.6565266.7712242.58Volume Flow（cum/hr）3.1484.9482.381082.67Enthalpy（Gcal/hr）-2.96-111.69-109.191.44表3-45 热量平衡计算表一览W（KW）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error06.8-114.65-107.75-0.01（2）T0302醋酸乙烯粗分塔表3-46热负荷表W（KW）Q（Gcal/hr）Heat Duty（Gcal/hr）00.151表3-47 流股焓变计算表InOut物流编号030403050306Temperature（）99.70118.3864.33Pressure（bar）1.21.21.1Vapor Frac000Mole Flow（kmol/hr）1175.45937.72237.72Mass Flow（kg/hr）65266.7748452.1716814.61Volume Flow（cum/hr）70.7252.5519.11Enthalpy（Gcal/hr）-112.46-93.4