6-2附录二 能量平衡计算书

镇海炼化 年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡能量平衡计算计算书书 指导教师：杨欣 韩媛媛 杨时颖 肖美添 余宗钟 团队成员：沈佳磊 叶蒸诚 王慧 周小琪 陈淳 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 华侨大学 H-Quality 团队 目目 录录 1.概述 . 1 2.能量衡算目的 . 1 3.能量衡算方法 . 1 4.系统能量衡算 . 2 4.1 甲基丙烯醛合成工段 . 2 4.2 甲基丙烯酸甲酯合成工段. 4 4.3 产品分离精制工段 . 8 4.4 甲醇回收工段 . 9 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 1 1.概述概述 本项目拟建一套年产 9 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。 对于新设计的装置， 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。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。 2.能量衡算目的能量衡算目的 （1）确定流程中机械所需的功率，为设备设计和选型提供依据。 （2）确定精馏各单元操作中所需的热量或冷量及传递速率，确定加热蒸汽和冷却 剂的用量，为后续换热和公用工程的设计做准备。 （3）确定反应过程中的热交换量，指导反应器的设计和选型。 （4）最终计算出所需的能量和费用，判定工艺过程的经济性。 3.能量衡算方法能量衡算方法 根据能量守恒：输入系统的能量 = 输出系统的能量 + 系统积累的能量 本装置主要设备有反应器、精馏塔、换热器、闪蒸罐、压缩机和泵，输入整个生产 系统的能量主要有电能、加热蒸汽带入的能量和进入物料的焓，输出的能量有冷却剂带 走的能量和输出物料的焓。 Hout = Q + W + Hin 式中： Q设备的热负荷； W输入系统的机械能； Hin进入设备的各物料焓之和； Hout离开设备的各物料焓之和。 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 2 4.系统能量衡算系统能量衡算 4.1 甲基丙烯醛合成工段 图图 4-1 甲基丙烯醛合成工段甲基丙烯醛合成工段 表表 4-1 压缩机压缩机 C0101 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0106 0107 Temperature 99.8 339.1 Pressure bar 1.013 5 Vapor Frac 1 1 Mole Flow kmol/hr 1901.672 1901.672 Mass Flow kg/hr 56448.83 56448.83 Volume Flow cum/hr 969237.562 322795.32 Enthalpy Gcal/hr -10.356 -6.305 H(Gcal/hr) -10.356 -6.305 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 4.051 Total(Gcal/hr) -6.305 -6.305 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 3 表表 4-2 混合气混合气压缩机压缩机 C0102 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0116 0117 Temperature 85 175.4 Pressure bar 1.013 2.027 Vapor Frac 1 1 Mole Flow kmol/hr 1900.71 1900.71 Mass Flow kg/hr 56448.83 56448.83 Volume Flow cum/hr 929514.4 582178.6 Enthalpy kW -23.279 -21.821 H(kW) -23.279 -21.821 Q(kW) 0.000 W(kW) 1.458 Total(kW) -21.821 -21.821 表表 4-3 甲基丙烯醛合成甲基丙烯醛合成反应器反应器 R0101 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0108 0110 Temperature 380 380 Pressure bar 5 5 Vapor Frac 1 1 Mole Flow kmol/hr 1901.672 1900.71 Mass Flow kg/hr 56448.83 56448.83 Volume Flow cum/hr 344422.654 344028.149 Enthalpy Gcal/hr -5.562 -18.228 H(Gcal/hr) -5.562 -18.228 Q(Gcal/hr) -12.666 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -18.228 -18.228 表表 4-4 泵泵 P0101 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0121 0122 Temperature 35.8 35.8 Pressure bar 1.013 2.027 Vapor Frac 0 0 Mole Flow kmol/hr 340.244 340.244 Mass Flow kg/hr 7119.011 7119.011 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 4 Volume Flow cum/hr 124.667 124.674 Enthalpy Gcal/hr -22.871 -22.871 H(Gcal/hr) -22.871 -22.871 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -22.871 -22.871 4.2 甲基丙烯酸甲酯合成工段甲基丙烯酸甲酯合成工段 图图 4-2 甲基丙烯酸甲酯合成甲基丙烯酸甲酯合成工段工段 表表 4-5 泵泵 P0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0211 0212 Temperature 42.3 42.3 Pressure bar 1.044 1.52 Vapor Frac 0 0 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 5 Mole Flow kmol/hr 1940.45 1940.45 Mass Flow kg/hr 61370.156 61370.156 Volume Flow cum/hr 1276.081 1276.111 Enthalpy Gcal/hr -112.773 -112.772 H(Gcal/hr) -112.773 -112.772 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 0.001 Total(Gcal/hr) -112.772 -112.772 表表 4-6 泵泵 P0202 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0219 0220 Temperature 0 0.3 Pressure bar 1.013 10.133 Vapor Frac 0 0 Mole Flow kmol/hr 2115.127 2115.127 Mass Flow kg/hr 76544.97 76544.97 Volume Flow cum/hr 1498.898 1499.546 Enthalpy Gcal/hr -126.241 -126.213 H(Gcal/hr) -126.241 -126.213 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 0.028 Total(Gcal/hr) -126.213 -126.213 表表 4-7 一级压缩机一级压缩机 C0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0203 0204 Temperature 38.4 257.1 Pressure bar 1.013 6.08 Vapor Frac 1 1 Mole Flow kmol/hr 2175.17 2175.17 Mass Flow kg/hr 66620.876 66620.876 Volume Flow cum/hr 923246.623 261968.72 Enthalpy Gcal/hr -35.945 -31.523 H(Gcal/hr) -35.945 -31.523 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 4.422 Total(Gcal/hr) -31.523 -31.523 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 6 表表 4-8 二级压缩机二级压缩机 C0202 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0205 0206 Temperature 200 271.6 Pressure bar 6.08 10.133 Vapor Frac 1 1 Mole Flow kmol/hr 2175.17 2175.17 Mass Flow kg/hr 66620.876 66620.876 Volume Flow cum/hr 233284.69 161245.31 Enthalpy Gcal/hr -32.768 -31.218 H(Gcal/hr) -32.768 -31.218 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 1.550 Total(Gcal/hr) -31.218 -31.218 表表 4-9 常温气液分离器常温气液分离器 V0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0208 0210 0209 Temperature 40 40 40 Pressure bar 10.133 10.133 10.133 Vapor Frac 0.687 0 1 Mole Flow kmol/hr 2175.17 680.42 1494.751 Mass Flow kg/hr 66620.876 23198.321 43422.556 Volume Flow cum/hr 64115.157 499.05 63616.108 Enthalpy Gcal/hr -41.726 -37.618 -4.108 H(Gcal/hr) -41.726 -41.726 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -41.726 -41.726 表表 4-10 低温气液分离器低温气液分离器 V0202 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0217 0218 0219 Temperature 50 0 0 Pressure bar 1.013 1.013 1.013 Vapor Frac 0.239 1 0 Mole Flow kmol/hr 2377.704 262.577 2115.127 Mass Flow kg/hr 84103.537 7558.567 76544.97 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 7 Volume Flow cum/hr 250391.93 97975.778 1498.898 Enthalpy Gcal/hr -121.778 -0.71 -126.241 H(Gcal/hr) -121.778 -126.951 Q(Gcal/hr) -5.173 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -126.951 -126.951 表表 4-11 脱水塔脱水塔 T0202 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0212 0213 0214 Temperature 42.3 41.4 111.3 Pressure bar 1.52 1.419 1.5 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 1940.45 1453.222 487.228 Mass Flow kg/hr 61370.156 52238.141 9132.015 Volume Flow cum/hr 1276.111 1112.571 168.722 Enthalpy Gcal/hr -112.772 -79.36 -32.716 H(Gcal/hr) -112.772 -112.076 QC(Gcal/hr) -28.794 QR(Gcal/hr) 29.490 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -112.076 -112.076 表表 4-12 甲基丙烯酸甲酯合成反应器甲基丙烯酸甲酯合成反应器 R0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0216 0215 0217 Temperature 30 40 50 Pressure bar 1.52 1.419 1.013 Vapor Frac 1 0.007 0.239 Mole Flow kmol/hr 300 2133.642 2377.704 Mass Flow kg/hr 8667.075 75436.462 84103.537 Volume Flow cum/hr 82864.932 5989.449 250391.93 Enthalpy Gcal/hr 0.01 -116.978 -121.777 H(Gcal/hr) -116.968 -121.777 -31.523 Q(Gcal/hr) -4.809 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -121.777 -121.777 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 8 4.3 产品分离精制工段 图图 4-3 产品分离精制工段产品分离精制工段 表表 4-13 产品分离塔产品分离塔 T0301 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0301 0302 0303 Temperature 95 190.1 95.3 Pressure bar 10.133 10.234 9.727 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 2115.127 211.513 1903.614 Mass Flow kg/hr 76544.97 12915.689 63629.281 Volume Flow cum/hr 1748.855 296.493 1504.454 Enthalpy Gcal/hr -121.017 -16.169 -104.182 H(Gcal/hr) -121.017 -120.351 QC(Gcal/hr) -48.370 QR(Gcal/hr) 49.036 W(Gcal/hr) 0.000 Total(Gcal/hr) -120.351 -120.351 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 9 4.4 甲醇回收工段甲醇回收工段 图图 4-4 甲醇回收工段甲醇回收工段 表表 4-14 热泵精热泵精馏塔馏塔 T0401 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0408 0302 0401 0410 Temperature 40.2 95.3 96.7 99.6 Pressure bar 5.978 9.727 3.242 3.445 Vapor Frac 0 0 1 0 Mole Flow kmol/hr 139.339 1903.614 407.397 1635.556 Mass Flow kg/hr 4686.923 63629.281 13671.647 54644.555 Volume Flow cum/hr 100.505 1504.454 62170.739 1299.184 Enthalpy kW -7.811 -104.182 -18.716 -89.743 H(kW) -111.993 -108.459 -12287.62 QR(kW) 3.534 W(kW) 0.000 Total(kW) -108.459 -108.459 表表 4-15 压缩机压缩机 C0401 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 0401 0402 Temperature 96.7 236.9 Pressure bar 3.242 15.401 Vapor Frac 1 1 Mole Flow kmol/hr 407.397 407.397 镇海炼化年产九万吨甲基丙烯酸甲酯项目 能量平衡计算书 10 Mass Flow kg/hr 13671.647 13671.647 Volume Flow cum/hr 62170.739 17434.718 Enthalpy Gcal/hr -18.716 -17.987 H(Gcal/hr) -18.716 -17.987 Q(Gcal/hr) 0.000 W(Gcal/hr) 0.729