附录2能量衡算一览表

扬子石化年产15万吨醋酸乙烯酯项目能量衡算一览表目录1.1 总述11.2 能量衡算原理11.3 能量衡算任务21.4 能量衡算21.4.1 原料预处理工段21.4.2 反应工段31.4.3 二氧化碳捕集工段81.4.4 分离精制工段111.5 总结14151.1 总述本项目主要利用扬子石化生产的乙烯和外购的醋酸用乙烯气相法氧化合成纯度为99.6%的醋酸乙烯酯，年产量为15万吨。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能负荷。再根据设备的能负荷大小、所处理物料的性质及工艺要求选择恰当的设备。总而言之，通过下述能量衡算，可以为后续设计工作中提高能量的利用率，降低能耗提供主要依据。1.2 能量衡算原理工程依据化工设计中关于能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，进行能量衡算书的编制。其中一个主要依据是能量平衡方程：其中，表示输入设备能量的总和；表示输出设备能量的总和；表示损失能量的总和。对于连续系统：其中：设备的能负荷；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。在进行全厂能量衡算时，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能量变化。最终对全工艺段进行系统级的能量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。1.3 能量衡算任务本项目装置的能量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务：（1）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； （2）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；（3）确定为保持一定反应温度所需移除或者加入的能传递速率，指导反应器的设计和选型；（4）提高能量内部集成度，充分利用余能，提高能量利用率，降低能耗；（5）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 能量衡算1.4.1 原料预处理工段1.4.1.1 压缩机能量衡算（1）氧气压缩机表1-1 能负荷表WQHeat Duty（KW）382.7550表1-2 流股焓变计算表InOut物流编号01040105Temperature（）20.0331.955Pressure（MPa）0.10.8Vapor Frac1.0001.000Mole Flow（kmol/hr）144.357144.357Mass Flow（kg/hr）4619.084619.08Volume Flow（cum/hr）3515.64909.644Enthalpy（Mcal/hr）-5.357-323.752表1-3 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error382.7550-5.35735323.752-0.0011.4.1.2 醋酸蒸发器能量衡算表1-4 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）03535.28表1-5 流股焓变计算表InOut物流编号01080109Temperature（）118140Pressure（MPa）0.10.08Vapor Frac0.4661Mole Flow（kmol/hr）743.14743.14Mass Flow（kg/hr）4409544095Volume Flow（cum/hr）7227.2223294.3Enthalpy（Mcal/hr）-80842.8-77307.5表1-6 能量平衡计算一览表W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error03535.28-80842.8-77307.5-0.0011.4.2 反应工段1.4.2.1 T0201精馏塔（1）T0201精馏塔塔顶冷凝器表1-7 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）09113.96表1-8 流股焓变计算表InOut物流编号02050209Temperature（）20.064.8511Pressure（MPa）0.330.3Vapor Frac0.69441Mole Flow（kmol/hr）1689.811419.44Mass Flow（kg/hr）61006.145372.4Volume Flow（cum/hr）8548.1713109.5Enthalpy（Mcal/hr）-36319.5-3260.1表1-9 能量平衡计算一览表W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-9113.96-36319.5-3260.1-0.001（2）T0201塔釜再沸器表1-10 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）012916.9表1-11 流股焓变计算表InOut物流编号02050213Temperature（）20158.732Pressure（MPa）0.330.3143Vapor Frac0.69440Mole Flow（kmol/hr）1689.81270.37Mass Flow（kg/hr）61006.115633.7Volume Flow（cum/hr）8548.1717.82Enthalpy（Mcal/hr）-36319.5-29256.4表1-12 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error012916.9-36319.5-29256.4-0.0011.4.2.2 T0203精馏塔（1）共沸精馏塔T0203塔顶冷凝器表1-13 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-11085.5表1-14 流股焓变计算表InOut物流编号02250226S7Temperature（）120.020.061.32Pressure（MPa）0.110.110.1Vapor Frac001Mole Flow（kmol/hr）540.741210243.24Mass Flow（kg/hr）31267.315556.716343.9Volume Flow（cum/hr）33.38716.5846764.22Enthalpy（Mcal/hr）-59247.3-22321.5-22619表1-15 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-11085.5-81568.8-22619-0.001（2）共沸精馏塔T0203塔釜再沸器表1-16 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）07342.58表1-17 流股焓变计算表InOut物流编号022502260237Temperature（）120.020122.289Pressure（MPa）0.110.110.11428Vapor Frac000Mole Flow（kmol/hr）540.741210507.501Mass Flow（kg/hr）31267.315556.730480.1Volume Flow（cum/hr）33.38741658.4432.4557Enthalpy（Mcal/hr）-59247.3-22321.5-54175.8表1-18 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error04342.58-81568.8-54175.8-0.0011.4.2.3 反应器 （1）平推流段表1-19 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-3415.91表1-20 流股焓变计算表 In Out物流编号01110200Temperature（）160160Pressure（MPa）0.780.78Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）3489.7623461.180Mass Flow（kg/hr）122012.13122012.13Volume Flow（cum/hr）15135.215066.6Enthalpy（Mcal/hr）-45850.7-49266.6表1-21 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-3415.91-45850.7-49266.60.069（2）全混流段表1-22 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-8516.92表1-23 流股焓变计算表 In Out物流编号02000201Temperature（）160.0160.0Pressure（MPa）0.780.78Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）3461.1803379.628Mass Flow（kg/hr）122012.13122012.13Volume Flow（cum/hr）15066.614856.3Enthalpy（Mcal/hr）-49266.6-57783.6表1-24 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-8516.92-49266.6-57783.6-1.4E-161.4.2.4 换热器能量衡算（1）E0209表1-25 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-2114.35表1-26 流股焓变计算表InOut物流编号02300231Temperature（）61.3294.71Pressure（MPa）0.110.09Vapor Frac0.7781Mole Flow（kmol/hr）224.99170.99Mass Flow（kg/hr）8117.903739.18Volume Flow（cum/hr）8218.915776.17Enthalpy（Mcal/hr）-13758.15-10669.73表1-27 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-12677.2-13758.15-10669.730.0011.4.3 二氧化碳捕集工段1.4.3.1 T0303精馏塔 （1）T0303精馏塔塔顶冷凝器表1-28 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-12677.2表1-29 流股焓变计算表InOut物流编号03180326Temperature（）348.9694.71Pressure（MPa）0.10.08Vapor Frac10Mole Flow（kmol/hr）243.24243.24Mass Flow（kg/hr）16343.916343.9Volume Flow（cum/hr）6764.2217.33Enthalpy（Mcal/hr）-22618.98-24733.32表1-30 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-12677.2-22618.98-24733.320.085（2）T0303精馏塔塔釜再沸器表1-31 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）010986.9表1-32 流股焓变计算表InOut物流编号03180326Temperature（）348.96154.54Pressure（MPa）0.110.10Vapor Frac0.7780Mole Flow（kmol/hr）224.99270.37Mass Flow（kg/hr）61006.115633.7Volume Flow（cum/hr）8218.914.92Enthalpy（Mcal/hr）-13758.15-4778.77表1-33 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error010986.9-13758.15-4778.77-0.011.4.3.2 泵能量衡算（1）P0301表1-34 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0.9685620表1-35 流股焓变计算表InOut物流编号S14TEAR1Temperature（）42.348.3Pressure（bar）7.07.2Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1475.181475.18Mass Flow（kg/hr）82853.5182853.51Volume Flow（cum/hr）149.492149.499Enthalpy（Mcal/hr）-14864.67-14863.70表1-36 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0.9685620-52217.91-52217.5644-6.6E-06（2）MEA进料泵表1-37 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0.5251910表1-38 流股焓变计算表InOut物流编号03140315Temperature（）24.3624.67Pressure（MPa）0.082920.61Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）229.234229.234Mass Flow（kg/hr）7052.77052.7Volume Flow（cum/hr）7.0197.021Enthalpy（Mcal/hr）-15515.15-15512.73表1-39 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0.5251910-15515.15-15512.730.581.4.3.3 换热器能量衡算（1）E0305表1-40 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-1331.07表1-41 流股焓变计算表InOut物流编号03090310Temperature（）60.05.0Pressure（MPa）0.620.6Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）2389.4362389.436Mass Flow（kg/hr）67865.5867865.58Volume Flow（cum/hr）10471.4598769.061Enthalpy（Mcal/hr）22667.6321336.56表1-42 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-1331.0722667.6321336.560.0581.4.4 分离精制工段1.4.4.1 T0401能量衡算（1）T0401塔顶冷凝器表1-43 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-17359.66表1-44 流股焓变计算表InOut物流编号04020406Temperature（）70.076.84Pressure（MPa）0.110.1Vapor Frac01Mole Flow（kmol/hr）601.702379.072Mass Flow（kg/hr）15328.1415328.14Volume Flow（cum/hr）35.11410727.368Enthalpy（Mcal/hr）-50484.86-25368.93表1-45 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-17359.66-50484.86-25368.930（2）T0401塔顶再沸器表1-46 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）020866.2表1-47 流股焓变计算表InOut物流编号04020410Temperature（）70116.65Pressure（MPa）0.110.1102Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）601.7022037.7Mass Flow（kg/hr）15328.1410280.17Volume Flow（cum/hr）35.11411.32Enthalpy（Mcal/hr）-50484.86-21609.36表1-48 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error020866.2-50484.86-21609.36-0.0011.4.4.2 T0404能量衡算（1）T0404塔顶冷凝器表1-49 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-419.38表1-50 流股焓变计算表InOut物流编号04330448Temperature（）66.5458.25Pressure（MPa）0.10.1Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）2204.4Mass Flow（kg/hr）18850.18291.94Volume Flow（cum/hr）21.67117.60Enthalpy（Mcal/hr）-17972.01-253.77表1-51 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-419.38-17972.01-253.77-0.0068（2）T0404塔釜再沸器表1-52 能负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0640.36表1-53 流股焓变计算表InOut物流编号04330452Temperature（）66.5478.70Pressure（MPa）0.10.123Vapor Frac10Mole Flow（kmol/hr）220215.6Mass Flow（kg/hr）18850.1818558.23Volume Flow（cum/hr）21.6721.74Enthalpy（Mcal/hr）-17972.01-17596.19表1-54 能量平衡计算一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）