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文档简介
乙炔法制备六十万吨/年醋酸乙烯酯项目能量平衡计算书能量平衡计算书目录第一章 总论4第二章 热量衡算原理5第三章 热量衡算任务6第四章 热量衡算74.1 空分工段74.1.1 C0101压缩机74.1.2 C0102压缩机74.1.3 C0103压缩机84.1.4 T0101空分下塔94.1.5 T0102空分上塔94.1.6 T0103粗氩塔104.1.7 T0104精氩塔114.2 天然气部分氧化工段124.2.1 C0201压缩机124.2.2 Z0201透平机124.2.3 C0202压缩机134.2.4 C0203压缩机144.2.5 C0204压缩机154.2.6 R0201天然气部分氧化反应器154.2.7 T0202 MEA解吸塔164.2.8 T0203 深冷汽提塔174.2.9 T0204 深冷脱重塔174.3.1 R0301合成气制甲醇反应器184.3.2 R0302甲醇羰基化反应器194.3.3 T0301 醋酸分离塔204.3.4 T0302 甲醇分离塔204.4.1 R0401-1醋酸乙烯合成反应器214.4.2 R0401-2醋酸乙烯合成反应器224.4.3 C0401压缩机224.4.4 C0402压缩机234.4.5 P0401泵244.4.6 T0402 醋酸乙烯粗分塔244.4.7 T0403 醋酸乙烯精制塔254.4.8 T0404 醋酸分离塔264.4.9 T0405 醋酐分离塔26第五章 总结28第一章 总论本项目依靠苏里格第二天然气处理厂为总厂,以经过天然气厂处理过后的天然气作为原料,建造一个年产量60万吨的醋酸乙烯厂。本厂采用天然气部分氧化路线制取乙炔,再通过副反应产生的合成气通过费托合成以及甲醇羰基化反应制备得到醋酸,将醋酸和乙炔直接进行加成反应即可得到醋酸乙烯产品。同时为了提供天然气部分氧化所需的氧气,本厂单独建立空气分离工段,副产普通氮气和高纯度氩气,同时空分提供的冷量可以用于后续工段的深冷分离,来达到节省能量的作用。整体工艺流程达到了极高的原子利用率,实现了整体绿色高效的生产过程。能量衡算主要是为了确定设备的热负荷,根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺确定设备的主要工艺尺寸。并且在已确定化学生产工艺和流程后,对各工段各重要设备进行能量衡算,以确定各单元操作需要热量以及冷量,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 热量衡算原理对项目进行的能量衡算主要依据是能量守恒定律,在进行针对某一系统内各类型能量变化测算时,需满足:输入系统的能量=输出系统的能量系统积累的能量。对于连续生产系统由于不能产生连续积累现象,此时有:注: 设备热负荷; 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。本项目的能量衡算以单元设备为对象,计算由机械能转换、化学反应释放能量和单纯的物理变化带来的热量变化。第三章 热量衡算任务从原料气入厂加工到制得产品输出,其工艺流程可被划分成四个工段:空分工段、天然气部分氧化工段、醋酸合成工段、醋酸乙烯合成工段在如下热量衡算过程中,在得到相应计算数据的同时需完成如下任务:确定工艺流程中物料输送设备(如泵、压缩机等)的实际功率,并按规定设计一定余量,进行后续设备的设计和选型;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,根据用量确定原料的来源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,得到反应器操作条件,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,并且在换热网络的设计过程中及时发现设计问题;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,并且指导降低经济成本需要的优化项目。第四章 热量衡算4.1 空分工段4.1.1 C0101压缩机表4-1 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr7.3074480表4-2 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0101S0102Total Flow kmol/hr71757175Total Flow kg/hr207785.376207785.376Total Flow l/min177766.53688310.911Temperature 25170.707Pressure bar13Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-0.0138017.29365表4-3 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr7.3074480-0.0138017.293654.1.2 C0102压缩机表4-4 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr3.47960表4-5 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0104S0105Total Flow kmol/hr71757175Total Flow kg/hr207785.4207785.4Total Flow l/min1103363800953.9Temperature 60129.453Pressure bar35Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr1.714145.19374表4-6 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr3.479601.714145.193744.1.3 C0103压缩机表4-7 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr2.39330表4-8 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0106S0107Total Flow kmol/hr71757175Total Flow kg/hr207785.4207785.4Total Flow l/min661730.6541208.3Temperature 60107.82Pressure bar57Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr1.6934.086表4-9 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr2.393301.6934.0864.1.4 T0101空分下塔表4-10 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-10.54789.38893-1.15887表4-11 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0112S0113S0114Total Flow kmol/hr717547002475Total Flow kg/hr207785.4132273.775511.67Total Flow l/min93968.1976471.721431.691Temperature -171-174.197-167.466Pressure bar777.045Vapor Frac0.7610Liquid Frac0.2401Enthalpy Gcal/hr-12.4360672-13.5949487表4-12 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-1.15887-12.4360672-13.59494874.1.5 T0102空分上塔表4-13 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-15.128057915.4509690.322911表4-14 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0113S0114S0115S0116S0120S0124Total Flow kmol/hr132274755121707158249316248082Total Flow kg/hr76471.71431.725.088425477.843.095712.95Total Flow l/min-174.20-167.5-180.4-192.7-181.0-179.3Temperature 77.041.51.41.461.49Pressure bar100100Vapor Frac011011Enthalpy Gcal/hr-6.9056-6.689-0.16044-8.6400-0.2556-4.536表4-15 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr00.322911-13.755-13.43164.1.6 T0103粗氩塔表4-16 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-0.6180.617-0.001表4-17 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0120S0121S0125Total Flow kmol/hr903753Total Flow kg/hr3162.0871454.6321707.455Total Flow l/min43.09517.89325.0856Temperature -181.041-183.358-180.447Pressure bar1.4591.31.352Vapor Frac000Liquid Frac111Enthalpy Gcal/hr-0.256-0.096-0.16表4-18 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr00-0.001-0.2564.1.7 T0104精氩塔表4-19 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-1.6371.636-0.001表4-20 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0121S0122S0126Total Flow kmol/hr3733.393.61Total Flow kg/hr1454.631333.86120.77Total Flow l/min17.89316.0081.701Temperature -183.358-186.0390-182.9013Pressure bar1.311.132Vapor Frac000Liquid Frac111Enthalpy Gcal/hr-0.096-0.087-0.011表4-21 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-0.001-0.096-0.0974.2 天然气部分氧化工段4.2.1 C0201压缩机表4-22 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr3.383980表4-23 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0201S0203Total Flow kmol/hr1503.611503.61Total Flow kg/hr48202.61148202.611Total Flow l/min740721.341292618.47Temperature 129.35428.317Pressure bar1.1325Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr1.107741504.49172208表4-24 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr3.3839801.107741504.491722084.2.2 Z0201透平机表4-25 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.6201740表4-26 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0202S0204Total Flow kmol/hr30003000Total Flow kg/hr49056.57649056.576Total Flow l/min307098.513265573.023Temperature 2549.02Pressure bar45Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-52.832-52.212表4-27 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0.6201740-52.832-52.2124.2.3 C0202压缩机表4-28 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr2.9974260表4-29 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0244S0245Total Flow kmol/hr39943994Total Flow kg/hr35410.68235410.682Total Flow l/min209932.376138397.104Temperature -8.30899.547Pressure bar715Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-27.173-24.175表4-30 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr2.9974260-27.173-24.1754.2.4 C0203压缩机表4-31 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr2.7119450表4-32 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0246S0247Total Flow kmol/hr39943994Total Flow kg/hr35410.68235410.682Total Flow l/min118140.48977451.232Temperature 45141.5Pressure bar1530Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-25.7-22.988表4-33 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr2.7119450-25.7-22.9884.2.5 C0204压缩机表4-34 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr1.961100表4-35 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0249S0301Total Flow kmol/hr39943994Total Flow kg/hr35410.68235410.682Total Flow l/min59458.19743823.966Temperature 45114.431Pressure bar3050Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-25.704-23.743表4-36 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr1.961100-25.704-23.7434.2.6 R0201天然气部分氧化反应器表4-37 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr017.382表4-38 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0208S0209Total Flow kmol/hr4503.616929.395Total Flow kg/hr97259.18697260.357Total Flow l/min1593353.5013838465.892Temperature 908.2761580Pressure bar4.6324.632Vapor Frac10.999Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-4.71712.665表4-39 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr017.382-4.71712.6654.2.7 T0202 MEA解吸塔表4-40 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-2.3663.3150.949表4-41 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0234S0235S0236Total Flow kmol/hr260.709209.99160Total Flow kg/hr8075.2426747.7991327.456Total Flow l/min146.761123.18130270.859Temperature 69.45109.193.306Pressure bar7.511Vapor Frac001Liquid Frac110Enthalpy Gcal/hr-19.417-14.764-3.704表4-42 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr00.949-19.417-18.4684.2.8 T0203 深冷汽提塔表4-43 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-4.290-4.29表4-44 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0242S0443S0243S0250Total Flow kmol/hr4926.23462.0063994994.24Total Flow kg/hr60977.7741614.54435410.68227181.636Total Flow l/min161105.58198.47896643.621723.656Temperature -83-83-149.164-85.548Pressure bar7.57.277.077Vapor Frac0.9390.06910Liquid Frac0.0610.93101Enthalpy Gcal/hr19.6852.574-31.02848.996表4-45 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-4.2922.25917.9684.2.9 T0204 深冷脱重塔表4-46 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr003.7533.753表4-47 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0251S0252S0253Total Flow kmol/hr994.2493856.24Total Flow kg/hr27181.63624440.9622740.675Total Flow l/min5921.575239404.41989.818Temperature -88.938-84.45-27.134Pressure bar111.024Vapor Frac0.02110Liquid Frac0.97901Enthalpy Gcal/hr48.99649.4963.253表4-48 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr03.75348.99652.7494.3.1 R0301合成气制甲醇反应器表4-49 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0-11.5569表4-50 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0306S0307Total Flow kmol/hr9517.7948535.508Total Flow kg/hr79640.69579640.744Total Flow l/min142770.992128262.174Temperature 258.645260Pressure bar5050Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr-41.595-53.152表4-51 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-11.5569-41.595-53.1524.3.2 R0302甲醇羰基化反应器表4-52 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0-12.28077表4-53 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0325S0326Total Flow kmol/hr1414.065961.439Total Flow kg/hr40466.31940466.319Total Flow l/min16169.7047593.834Temperature 110.828175Pressure bar27.327.4Vapor Frac0.5850.316Liquid Frac0.4150.684Enthalpy Gcal/hr-52.104-64.385表4-54 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-12.28077-52.104-64.3854.3.3 T0301 醋酸分离塔表4-55 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-6.986.483-0.497表4-56 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0326S0328S0329S0402Total Flow kmol/hr961.439311.792197.02452.626Total Flow kg/hr40466.31910299.1362989.67727177.505Total Flow l/min7593.834206.4663170.066690.667Temperature 1754545270.102Pressure bar27.427.427.427.4Vapor Frac0.316010Liquid Frac0.684101Enthalpy Gcal/hr-64.385-17.31-1.1-46.472表4-57 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-0.497-64.385-64.8824.3.4 T0302 甲醇分离塔表4-58 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-8.0618.5470.486表4-59 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0328S0330S0331S0336Total Flow kmol/hr311.7920.355275.41736.021Total Flow kg/hr10299.1364.9789633.089661.069Total Flow l/min206.4666.535210.88914.39Temperature 459090219.832Pressure bar27.427.327.327.436Vapor Frac0100Liquid Frac1011Enthalpy Gcal/hr-17.31-0.002-14.515-2.306表4-60 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr00.486-17.31-16.8234.4.1 R0401-1醋酸乙烯合成反应器表4-61 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0-29. 01599表4-62 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0406S0407Total Flow kmol/hr14217.40413351.324Total Flow kg/hr475378.907475378.907Total Flow l/min10060883.398938864.028Temperature 238.594210Pressure bar11Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr263.456234.44表4-63 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-29. 01599263.456234.444.4.2 R0401-2醋酸乙烯合成反应器表4-64 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0-2.164839表4-65 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0407S0408Total Flow kmol/hr13351.32413345.149Total Flow kg/hr475378.907475378.907Total Flow l/min8938864.0287291502.373Temperature 210200Pressure bar11.2Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr234.44232.275表4-66 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0-2.164839234.44232.2754.4.3 C0401压缩机表4-67 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr10.9499250表4-68 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0408S0409Total Flow kmol/hr13345.14913345.149Total Flow kg/hr475378.907475378.907Total Flow l/min7291502.3734404068.639Temperature 200253.011Pressure bar1.22.2Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr232.275243.225表4-69 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr10.9499250232.275243.2254.4.4 C0402压缩机表4-70 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.082469790表4-71 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0432S0433Total Flow kmol/hr65.05265.052Total Flow kg/hr1813.6781813.678Total Flow l/min14429.0325357.412Temperature 46.985154.76Pressure bar27.2Vapor Frac11Liquid Frac00Enthalpy Gcal/hr2.6192.701表4-72 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0.0824697902.6192.7014.4.5 P0401泵表4-73 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.001190130表4-74 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0429S0430Total Flow kmol/hr800800Total Flow kg/hr48090.56348090.563Total Flow l/min760.969761.086Temperature 4040.125Pressure bar1.1092.2Vapor Frac00Liquid Frac11Enthalpy Gcal/hr-87.157-87.155表4-75 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr0.001190130-87.157-87.1554.4.6 T0402 醋酸乙烯粗分塔表4-76 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0-6.90331.07624.173表4-77 流股焓变计算表进出口InOut物流编号S0419S0420S0423S0425Total Flow kmol/hr3306.2449002200206.244Total Flow kg/hr221388.99476245.453132249.04112894.511Total Flow l/min3647.084415144.8021083873.676227.708Temperature 39.69376.369121.016122.386Pressure bar2.0241.051.1091.127Vapor Frac0110Liquid Frac1001Enthalpy Gcal/hr-337.093-66.371-223.921-22.627表4-78 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHin Gcal/hrHout Gcal/hr024.173-337.093-312.9194.4.7 T0403 醋酸乙烯精制塔表4-79 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal
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