5-能量平衡一览表

I山东裕华化工有限公司 年产6万吨甲基丙烯酸甲酯(MMA)项目 能量平衡一览表14中国海洋大学-学贯中烯团队目录1.1 概述11.2 热量衡算原理11.3 热量衡算任务11.4 热量衡算21.4.1 异丁烯两步氧化制取甲基丙烯酸工段热量衡算21.4.2 甲基丙烯酸分离纯化工段热量衡算71.4.3 甲基丙烯酸酯化及分离纯化工段热量衡算81.5 总结131.1 概述拟建一套年产6万吨的甲基丙烯酸甲酯装置，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。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。1.3 热量衡算任务在进行甲基丙烯酸甲酯生产装置的热量衡算中，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 异丁烯两步氧化制取甲基丙烯酸工段热量衡算1.4.1.1 R0101 MAL生成器表1-1 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-9.925873947表1-2 流股焓变计算表in out物流编号01210131Mole Flow（kmol/hr）500507.15Mass Flow（kg/hr）15613.56815613.568Temperature（）350350Pressure（bar）100000100000Vapor Frac11Enthalpy（Gcal/hr）-10-19.926表1-3 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-9.925873947-10-19.9261.26995E-051.4.1.2 R0102 MAA生成器表1-4 热负荷表WQHeat Duty（Watt）0-6425155.81表1-5 流股焓变计算表in out物流编号01410161Mole Flow（kmol/hr）647.15601.834Mass Flow（kg/hr）18866.01418866.014Temperature（）320.1320Pressure（bar）100000100000Vapor Frac11Enthalpy（Gcal/hr）-27.622-33.148表1-6 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-5.525823878-2.76E+01-33.1480.00 1.4.1.3 F0101 对苯二甲酸分离器表1-7 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表1-8 流股焓变计算表in out物流编号0161-101810182Mole Flow（kmol/hr）601.834600.0251.809Mass Flow（kg/hr）18866.01418630.66235.354Temperature（）959595Pressure（bar）150001500015000Vapor Frac0.99710Enthalpy（Gcal/hr）-34.904-34.633-0.271表1-9 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.00 -34.904 -34.9040.00 1.4.1.4 F0102 惰性气体分离器表1-10 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.00E+00表1-11 流股焓变计算表in out物流编号0181-1019101920193Mole Flow（kmol/hr）600.025205.38157.172748.235Mass Flow（kg/hr）18630.6637001906.18820424.472Temperature（）25.9252525Pressure（bar）800001000008000080000Vapor Frac0.089010Enthalpy（Gcal/hr）-40.722-14.02-1.127-53.615表1-12 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-54.742-54.74201.4.1.5 T0101 MAL回收塔表1-13 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0000表1-14 流股焓变计算表in out物流编号01I101I1-101i1-201Q101Q5Mole Flow（kmol/hr）748.23516801811.0916802419.328Mass Flow（kg/hr）20424.47235776.999237818.964839029.45454990.98Temperature（）2586.693802799.261957198.399.2Pressure（bar）100000100000100000100000100000Vapor Frac00110Enthalpy（Gcal/hr）-53.614-100.925902-105.68724-93.733-166.495表1-15 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-260.23 -260.23 01.4.2 甲基丙烯酸分离纯化工段热量衡算1.4.2.1 甲苯萃取塔 T0201 表1-16 热负荷表WQHeat Duty（Watt）00表1-17 流股焓变计算表in 物流编号01I3021302210222Mole Flow（kmol/hr）608.235109.967488.846229.355Mass Flow（kg/hr）17172.01710052.0148931.14118292.891Temperature（）99.355.776.896Pressure（bar）100000100000100000100000Vapor Frac0000Enthalpy（Gcal/hr）-43.2780.338-32.954-9.986表1-18 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-42.93967377-42.9396737701.4.2.2 T0201 萃取剂回收塔表1-19 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0-5.2367618315.2506040.013842528表1-20 流股焓变计算表in out物流编号022202310232Mole Flow（kmol/hr）229.355139.6889.675Mass Flow（kg/hr）18292.89110573.8137719.078Temperature（）9656.3153.4Pressure（bar）1000008000080000Vapor Frac000Enthalpy（Gcal/hr）-9.986-1.62-8.353表1-21 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.013842528-9.98603233-9.97218985382631120.00 1.4.3 甲基丙烯酸酯化及分离纯化工段热量衡算1.4.3.1 T0301 反应精馏塔表1-22 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0-21.480620.73761-0.743005159表1-23 流股焓变计算表in out物流编号0311032103310323Mole Flow（kmol/hr）89.675350.001284.28155.396Mass Flow（kg/hr）7719.07811215.1810347.738586.525Temperature（）153.455.564.1100.5Pressure（bar）100000100000100000100000Vapor Frac0000Enthalpy（Gcal/hr）-8.353-19.679-16.588-12.186表1-24 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.743005159-28.03 -28.77 0.00 1.4.3.2 T0302 乙二醇萃取精馏塔表1-25 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Watt）0-3.8579065094.4290483750.571141866表1-26 流股焓变计算表in out物流编号331361333337Mole Flow（kmol/hr）284.28120.828266.067139.042Mass Flow（kg/hr）10347.7337499.6228525.739321.625Temperature（）64.16564.2166Pressure（bar）100000100000100000100000Vapor Frac0000Enthalpy（Watt）-16.588-13.06-14.9-14.178表1-27 热量平衡计算一览表W（Watt）Q（Watt）Hin（Watt）Hout（Watt）Error00.571141866-29.65 -29.078-2.00E-031.4.3.3 T0303 乙二醇回收塔表1-28 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Watt）0-0.4434792350.180164556-0.263314678表1-29 流股焓变计算表inout物流编号337342341Mole Flow（kmol/hr）139.04218.215120.826Mass Flow（kg/hr）9321.6251822.127499.505Temperature（）16643.5138Pressure（bar）1000001250012500Vapor Frac000Enthalpy（Watt）-14.178-1.721-12.72表1-30 热量平衡计算一览表W（Watt）Q（Watt）Hin（Watt）Hout（Watt）Error0-0.263314678-14.178-14.441-1.20E-031.4.3.4 T0304 共沸精馏塔表1-31 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Watt）002.9079940762.907994076表1-32 流股焓变计算表in物流编号03I10323-1372373Mole Flow（kmol/hr）290.769155.396343.054103.111Mass Flow（kg/hr）25024.3448586.52523810.1689800.7Temperature（）37.7100.559.680.5Pressure（bar）100000100000100000100000Vapor Frac0010Enthalpy（Watt）-13.621-12.186-14.853-8.047表1-33 热量平衡计算一览表W（Watt）Q（Watt）Hin（Watt）Hout（Watt）Error02.907994076-25.807-22.9-3.42E-041.4.3.5 T0305 正己烷回收塔表1-34 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Watt）0-1.581904351-14.57404-16.15594435表1-35 流股焓变计算表inOut物流编号37338203Q3Mole Flow（kmol/hr）103.11131.687157.382Mass Flow（kg/hr）9800.72731.815692.84Te