8-2附录二 能量平衡计算书

能量平衡计算书附录二 塞拉尼斯（南京）分厂15万t/a醋酸乙烯生产项目 能量平衡计算书目 录2.1 总述12.2 热量衡算原理12.3 热量衡算任务22.4 热量衡算22.4.1 原料预处理工段22.4.2 醋酸乙烯反应工段42.4.3 醋酸乙烯粗分离工段82.4.4 醋酸乙烯精制工段122.4.5 气体处理工段182.5 总结24 太原理工大学 脂難而上团队 26/262.1 总述本项目拟建一套年生产醋酸乙烯15万吨的工艺而且技术提升需达到中国制造2025中提出的绿色发展2020年指标，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从热量衡算求得，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。2.2 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。2.3 热量衡算任务在进行生产醋酸乙烯装置的热量衡算中，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。2.4 热量衡算2.4.1 原料预处理工段2.4.1.1 压缩机热量衡算（1）C0101热泵压缩机表2-1 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）5.1350表2-2 流股焓变计算表InOut物流编号01080109Temperature（）117.06313.30Pressure（bar）18Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1941.431941.43Mass Flow（kg/hr）65985.665985.6Volume Flow（cum/hr）62986.811832.8Enthalpy Flow（Gcal/hr）-29.024-23.888表2-3 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error5.1350-29.024-23.88802.4.1.2 换热器热量衡算（1）E0101醋酸蒸发器表2-4 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-5 流股焓变计算表InOut物流编号0106010901070110Temperature（）20313.30114.80186.22Pressure（bar）11818Vapor Frac0111Mole Flow（kmol/hr）394.2941941.431394.2941941.431Mass Flow（kg/hr）20652.24765985.57720652.24765985.577Volume Flow（cum/hr）20.10111832.83012717.9859268.791Enthalpy Flow（Gcal/hr）-40.555-23.888-37.097-27.346表2-6 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-64.443-64.44302.4.2 醋酸乙烯反应工段2.4.2.1 反应器热量衡算（1）R0201醋酸乙烯合成反应器表2-7 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-2.410表2-8 流股焓变计算表InOut物流编号02020203Temperature（）160160Pressure（bar）87.83Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）485.358456.813Mass Flow（kg/hr）16496.416496.4Volume Flow（cum/hr）2184.932101.08Enthalpy Flow（Gcal/hr）-7.000-9.410表2-9 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-2.410-7.000-9.4100（2）R0202醋酸乙烯合成反应器表2-10 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-2.410表2-11 流股焓变计算表InOut物流编号02040205Temperature（）160160Pressure（bar）87.83Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）485.358456.813Mass Flow（kg/hr）16496.416496.4Volume Flow（cum/hr）2184.932101.08Enthalpy Flow（Gcal/hr）-7.000-9.410表2-12 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-2.410-7.000-9.4100（3） R0203醋酸乙烯合成反应器表2-13 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-2.410表2-14 流股焓变计算表InOut物流编号02060207Temperature（）160160Pressure（bar）87.83Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）485.358456.813Mass Flow（kg/hr）16496.416496.4Volume Flow（cum/hr）2184.932101.08Enthalpy Flow（Gcal/hr）-7.000-9.410表2-15 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-2.410-7.000-9.4100（4）R0204醋酸乙烯合成反应器表2-16 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-2.403表2-17 流股焓变计算表InOut物流编号02080209Temperature（）160160Pressure（bar）87.83Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）485.358456.813Mass Flow（kg/hr）16496.416496.4Volume Flow（cum/hr）2184.932101.08Enthalpy Flow（Gcal/hr）-7.000-9.410表2-18 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-2.410-7.000-9.41002.4.2.2 换热器热量衡算（1）E0201原料混合气换热器表2-19 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.654表2-20 流股焓变计算表InOut物流编号01100201Temperature（）186.22160Pressure（bar）88Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1941.431941.43Mass Flow（kg/hr）65985.665985.6Volume Flow（cum/hr）9268.798739.72Enthalpy Flow（Gcal/hr）-27.346-28.000表2-21 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.654-27.346-28.0000（2） E0202反应气一次换热器表2-22 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-23 流股焓变计算表InOut物流编号0104021001050211Temperature（）14.32160118118.76Pressure（bar）17.8317.83Vapor Frac0.99110.95Mole Flow（kmol/hr）1547.141827.251547.141827.25Mass Flow（kg/hr）45333.365985.645333.365985.6Volume Flow（cum/hr）30649.18404.3250315.27253.02Enthalpy Flow（Gcal/hr）6.446-37.6418.074-39.269表2-24 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-31.195-31.1950（3）E0203反应气二次换热器表2-25 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-7.531表2-26 流股焓变计算表InOut物流编号02110301Temperature（）118.7610Pressure（bar）7.837.83Vapor Frac0.950.59Mole Flow（kmol/hr）1827.251827.25Mass Flow（kg/hr）65985.665985.6Volume Flow（cum/hr）7253.023264.83Enthalpy Flow（Gcal/hr）-39.269-46.800表2-27 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-7.531-39.269-46.80002.4.3 醋酸乙烯粗分离工段2.4.3.1 塔热量衡算（1）V0301 一次闪蒸塔表2-28 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-29流股焓变计算表InOut物流编号030203030304Temperature（）8.928.928.92Pressure（bar）555Vapor Frac0.6110Mole Flow（kmol/hr）1827.251114.80712.45Mass Flow（kg/hr）65985.632201.933783.6Volume Flow（cum/hr）5264.85228.835.92Enthalpy Flow（Gcal/hr）-46.8004.676-51.476表2-30 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-46.800-46.8000（3） V0302 二次闪蒸塔表2-31 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-32流股焓变计算表InOut物流编号030603070308Temperature（）8.558.558.55Pressure（bar）111Vapor Frac0.0610Mole Flow（kmol/hr）832.62454.051778.572Mass Flow（kg/hr）41013.31698.7639314.5Volume Flow（cum/hr）1305.881265.9739.91Enthalpy Flow（Gcal/hr）-63.6170.203-63.820表2-33 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-63.617-63.6170（4） T0303 醋酸乙烯粗分离塔表2-34 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0-4.8006.3151.515表2-35 流股焓变计算表InOut物流编号0309031003110312Temperature（）8.5646.3946.39112.91Pressure（bar）1.2111.2Vapor Frac0100Mole Flow（kmol/hr）778.5741.65374.88362.04Mass Flow（kg/hr）39314.51937.3622808.114569.1Volume Flow（cum/hr）39.911106.6224.5616.43Enthalpy Flow（Gcal/hr）-63.820-1.293-28.945-32.066表2-36 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error01.515-63.820-62.3040.0012.4.3.2 泵热量衡算（1）P0301 T0303进料泵表2-37 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）3.15210-40表2-38 流股焓变计算表InOut物流编号03080309Temperature（）8.558.56Pressure（bar）11.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）778.57778.57Mass Flow（kg/hr）39314.539314.5Volume Flow（cum/hr）39.9139.91Enthalpy Flow（Gcal/hr）-63.8202-63.8199表2-39 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error3.15210-40-63.8202-63.819902.4.3.3 换热器热量衡算（1）E0301 T0303塔釜液冷却器表2-40 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.761表2-41 流股焓变计算表InOut物流编号03120313Temperature（）112.9120Pressure（bar）1.21.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）362.04362.04Mass Flow（kg/hr）14569.114569.1Volume Flow（cum/hr）16.4316.43Enthalpy Flow（Gcal/hr）-32.066-32.827表2-42 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.761-32.066-32.82702.4.4 醋酸乙烯精制工段2.4.4.1 塔热量衡算（1）T0401 醋酸乙烯精制塔表2-43 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0-2.38022.09319.713表2-44 流股焓变计算表InOut物流编号04030404040504060408Temperature（）2046.4044.9244.92234.11Pressure（bar）1.11.2111.2Vapor Frac00100Mole Flow（kmol/hr）1520.5374.884.6225.41665.38Mass Flow（kg/hr1225.20819160.9143444Volume Flow（cum/hr）111.0624.561221.6521.29140.38Enthalpy Flow（Gcal/hr）-245.894-28.945-0.102-18.597-236.426表2-45 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error019.713-274.839-255.1250.001（2）T0402 甘油再生塔表2-46 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0-3.4879.5936.106表2-47 流股焓变计算表InOut物流编号040804090411Temperature（）234.1155.62294.99Pressure（bar）1.211.2Vapor Frac000Mole Flow（kmol/hr）1665.38149.861515.5Mass Flow（kg/hr）1434443882.54139562Volume Flow（cum/hr）140.383.95148.16Enthalpy Flow（Gcal/hr）-236.426-11.089-219.231表2-48 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error06.106-236.426-230.32002.4.4.2 泵热量衡算（1）P0401 甘油进料泵表2-49 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.00040表2-50流股焓变计算表InOut物流编号04020403Temperature（）2020Pressure（bar）1.11.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1520.51520.5Mass Flow（kg/hr）140022140022Volume Flow（cum/hr）111.06111.06Enthalpy Flow（Gcal/hr）-245.8941-245.8938表2-51 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.00040-245.8941-245.89380.0001（2）P0402 T0401进料泵表2-52 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.00020表2-53 流股焓变计算表InOut物流编号03110404Temperature（）46.3946.40Pressure（bar）11.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）374.88374.88Mass Flow（kg/hr）22808.122808.1Volume Flow（cum/hr）24.5624.56Enthalpy Flow（Gcal/hr）-28.9451-28.9449表2-54 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.00020-28.9451-28.944902.4.4.3 换热器热量衡算（1）E0401 合格VAM产品冷却器表2-55 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.213表2-56 流股焓变计算表InOut物流编号04060407Temperature（）44.9220Pressure（bar）11Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）225.40225.40Mass Flow（kg/hr）19160.919160.9Volume Flow（cum/hr）21.2920.58Enthalpy Flow（Gcal/hr）-18.597-18.810表2-57 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.213-18.597-18.8100（2） E0402 废水冷却器表2-58 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.078表2-59流股焓变计算表InOut物流编号04090410Temperature（）55.6230Pressure（bar）11Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）149.885149.885Mass Flow（kg/hr）3882.543882.54Volume Flow（cum/hr）3.953.84Enthalpy Flow（Gcal/hr）-11.089-11.167表2-60 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.078-11.089-11.1670（3） E0403 T0402塔釜液一次冷却器表2-61 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-62 流股焓变计算表InOut物流编号0411041504120416Temperature（）294.99125126.82125Pressure（bar）1.22.321.22.32Vapor Frac0001Mole Flow（kmol/hr）1515.51831.781515.51831.78Mass Flow（kg/hr）1395623300013956233000Volume Flow（cum/hr）148.16237.057121.18626151.5Enthalpy Flow（Gcal/hr）-219.231-121.670-236.51-104.39表2-63 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-340.901-340.9000.001（4）E0404 T0402塔釜液二次冷却器表2-64 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-7.098表2-65 流股焓变计算表InOut物流编号04120413Temperature（）126.8240Pressure（bar）1.21.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1515.51515.5Mass Flow（kg/hr）139562139562Volume Flow（cum/hr）121.186112.437Enthalpy Flow（Gcal/hr）-236.510-243.608表2-66 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-7.098-236.510-243.6080（5）E0405 T0402塔釜液三次冷却器表2-67 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-1.478表2-68 流股焓变计算表InOut物流编号04130414Temperature（）4020Pressure（bar）1.21.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1515.51515.5Mass Flow（kg/hr）139562139562Volume Flow（cum/hr）112.437110.693Enthalpy Flow（Gcal/hr）-243.608-245.085表2-69 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-1.478-243.608-245.0850.0012.4.5 气体处理工段2.4.5.1 塔热量衡算（1）T0501 醋酸乙烯吸收塔表2-70 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-71 流股焓变计算表InOut物流编号0502050305040505Temperature（）27.092032.4423.40Pressure（bar）1.21.21.11.1Vapor Frac1010Mole Flow（kmol/hr）1215.111201214.93120.17Mass Flow（kg/hr）36063.37130.6435964.27229.65Volume Flow（cum/hr）25276.86.8128062.57.15Enthalpy Flow（Gcal/hr）3.661-13.1912.611-12.141表2-72 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-9.530-9.5300（2）V0501 气体闪蒸塔表2-73 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-74 流股焓变计算表InOut物流编号050805090510Temperature（）252525Pressure（bar）1.11.11.1Vapor Frac0.9910Mole Flow（kmol/hr）1199.721187.5312.19Mass Flow（kg/hr）35294.834554.5740.294Volume Flow（cum/hr）26762.426761.70.72Enthalpy Flow（Gcal/hr）3.8765.181-1.304表2-75 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error003.8763.8770.001（3）T0502 二氧化碳吸附塔表2-76 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表2-77 流股焓变计算表InOut物流编号050605070508Temperature（）252525Pressure（bar）1.11.11.1Vapor Frac0.9910.99Mole Flow（kmol/hr）1214.9315.211199.72Mass Flow（kg/hr）35964.2669.435294.8Volume Flow（cum/hr）27112342.80126762.4Enthalpy Flow（Gcal/hr）2.448-1.4303.877表2-78 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error002.4482.44702.4.5.2 压缩机热量衡算（1）C0501 T0501进料气体压缩机表2-79 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.1770表2-80 流股焓变计算表InOut物流编号05010502Temperature（）11.1027.09Pressure（bar）11.2Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1215.111215.11Mass Flow（kg/hr）36063.336063.3Volume Flow（cum/hr）28716.925276.8Enthalpy Flow（Gcal/hr）3.4833.661表2-81 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.17703.4833.6610.001（2）C0502 膜分离器进料气体一级压缩机表2-82 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.8750表2-83 流股焓变计算表InOut物流编号05080509Temperature（）25101.05Pressure（bar）1.12.5Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1187.481187.48Mass Flow（kg/hr）34553.334553.3Volume Flow（cum/hr）26760.714777.9Enthalpy Flow（Gcal/hr）5.1806.056表2-84 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.87505.1806.0560.001（3）C0503 膜分离器进料气体二级压缩机表2-85 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.7760表2-86 流股焓变计算表InOut物流编号05080509Temperature（）50115.413Pressure（bar）2.54.95Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）1187.481187.48Mass Flow（kg/hr）34553.334553.3Volume Flow（cum/hr）127627750.18Enthalpy Flow（Gcal/hr）5.4576.232表2-87 热量平衡计算一览W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.77605.4576.2320.0012.4.5.3 换热器热量衡算（1）E0501 二氧化碳吸附塔进料气体冷却器表2-88 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.163表2-89 流股焓变计算表InOut物流编号04130414Temperatur