附2 DFWH 能量衡算能量平衡计算书

山东齐鲁石化年产3万吨C4编制MMA项目能源平衡计算一览表36山东齐鲁石化年产3万吨C4编制MMA项目能源平衡计算一览表2018“东华科技-陕西鼓杯”第十二届全国大学生化工设计竞赛齐鲁石化一年生产三万吨C4改制MMA项目能源平衡计算一览表队名：安徽工程大学敦复遗憾队指导老师：唐定兴李芳李兴扬任鸣张荣莉队员：许简赵庆仁馀柱秦承佳汪皓完成时间： 2018年7月第一章总论本项目采用异丁烯二段氧化制MMA工艺，采用甲基叔丁基醚分解法回收异丁烯，提出50万t/a C4处理、3.2万吨/年异丁烯回收装置。 在生产过程中，随着材料从一个系统或单元进入另一个系统或单元，在产生质量传递的同时，也伴随着能量的消耗、转移和释放。 其中的能量转换关系和数量可以从能量平衡中求出。 项目设计可以确定设备的热负荷。 根据设备热负荷的大小、处理材料的性质和工艺要求，选择合适的设备。 也就是说，通过下述的能量平衡计算，可以为下一阶段的工作中能量的最佳利用提供降低能量消耗的主要依据。第二章本项目的能量平衡计算2.1热平衡计算的原理和准则工程应根据化工设计中热平衡计算的基本思想和要求，按照基本规范与实际技术相结合的原则进行热平衡计算书的编制。 其主要依据之一是能量平衡方程式输入设备热量总和=输出设备热量的总和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。输入W系统的机械能。远离Hout设备的各材料焓之和。Hin进入设备的各材料焓之和。在对全厂进行热平衡计算时，以机组设备为基本单位，考虑机械能转换、化学反应释放和简单物理变化引起的热变化。 最后对全过程进行系统级热平衡计算，指导节能设计。2.2热平衡计算任务本项目装置的热平衡计算，主要通过定量计算完成以下基本任务(1)为了便于设备的设计和选定，决定工艺单元的材料输送机械(泵等)所需的电力(2)确定操作吸收等单元所需的热量、冷热量及传递速度，计算热交换设备的尺寸，确定加热剂和冷却剂的消耗量，在后续设计中，为例如蒸汽、制冷、供水等专业提供设备条件(3)确定去除或加入以保持一定反应温度的传热系数，指导反应器的设计和选择(4)提高热量的内部集成度，利用馀热，提高能源利用率，降低能耗(5)最终计算总需求能源和能源的费用，从而确定过程的经济可行性。2.3热平衡计算一览表1 .醚化及甲醇回收工序R0101醚化反应器表2-1 R0101醚化反应器物流焓计算表R0101醚化反应器单位供应拿出材料S1-10S1-11自由点E0101醚化反应预热器R0101醚化反应器ToR0101醚化反应器T0101催化精馏塔合得来液体液体摩尔流量kmol/h987.4506916.8121质量流量kg/h54448.4254448.42体积流量m3/h95.7554895.3906温度3838压力巴尔5.55.5气相分数00液相分数11固相分数00单位摩尔能量kcal/mol-26.0795-28.8416单位质量能量kcal/kg-472.965-485.639能量流量千瓦特-29949.8-30752.4表2-2R0101醚化反应器的能量平衡计算表q(kw )w (千瓦)Hin (千瓦时)hout (千瓦)错误0-802.593-29949.8-30752.40T0101催化精馏塔表2-3 T0101催化精馏塔物流焓计算表T0101催化精馏塔单位供应拿出材料S1-11S1-4S1-12AS1-13自由点R0101醚化反应器V0101循环补充甲醇缓冲罐T0101催化精馏塔T0101催化精馏塔ToT0101催化精馏塔T0101催化精馏塔MIX1 MTBE缓冲罐E0104醚后4冷却器合得来液体液体液体液体摩尔流量kmol/h916.812110.0224875.83789845.8428质量流量kg/h54448.42320.702667048099.12体积流量m3/h95.39060.42891311.1651487.027402温度3861.84889117.722441.76828压力巴尔5.55.55.55气相分数0000液相分数1111固相分数0000MolarEnthalpykcal/mol-28.8416-56.661-69.9034-25.1543单位质量能量kcal/kg-485.639-1770.75-794.801-442.348能量流量千瓦特-30752.4-660.448-6165.44-247644.6h千瓦特-31412.848-30910.04冷凝器的热负荷千瓦特-6335.95再沸器热负荷千瓦特6838.7表2-4 T0101催化精馏塔醚化催化精馏塔能量平衡计算表q(kw )w (千瓦)Hin (千瓦时)hout (千瓦)错误502.750-31412.848-30910.040山东齐鲁石化年产3万吨C4编制MMA项目能源平衡计算一览表T0102甲醇水萃取塔表2-5 T0102甲醇-水萃取塔能量平衡计算表T0102甲醇水萃取塔单位供应拿出材料S1-15S1-17S1-18S1-19自由点P0105战斗机V0104循环补充水缓冲罐T0102甲醇水萃取塔T0102甲醇水萃取塔ToT0102甲醇水萃取塔T0102甲醇水萃取塔减压阀1合得来液体液体液体液体摩尔流量kmol/h845.8428159.4797835.7968169.58质量流量kg/h48099.12288047707.53272.467体积流量m3/h83.195442.88785882.090393.414471温度22.0175720.0000618.2185620.57126压力巴尔8.486.556.558.48气相分数0000液相分数1111固相分数0000单位摩尔能量kcal/mol-25.8806-68.7848-25.6707-67.2784单位质量能量kcal/kg-455.121-3808.95-449.73-3486.38能量流量千瓦特-25459.1-12757.9-249152.8-13268.8h千瓦特-38216.97-38221.5冷凝器的热负荷千瓦特0再沸器热负荷千瓦特0表2-6 T0102甲醇-水萃取塔甲醇水萃取塔能量平衡计算表q(kw )w (千瓦)Hin (千瓦时)hout (千瓦)错误00-38216.97-38221.54.53T0103甲醇水分离塔表2-7 T0103甲醇-水分离塔物流焓计算表T0103甲醇水分离塔单位供应拿出材料S1-20S1-21S1-24自由点减压阀1T0103甲醇水分离塔T0103甲醇水分离塔ToT0103甲醇水分离塔P0106战斗机减压阀2合得来混合相状态液体液体摩尔流量kmol/h169.58155.323214.25674质量流量kg/h3272.4672805.121467.3469体积流量m3/h12.0274783.10.601629温度41.63385111.000529.99302压力巴尔1.441.441.14气相分数0.00287400液相分数0.99712611固相分数000单位摩尔能量kcal/mol-67.2784-67.0004-56.363单位质量能量kcal/kg-3486.38-3709.9-1719.39能量流量千瓦特-13268.8-12103-934.532h千瓦特-13268.8-13037.5冷凝器的热负荷千瓦特-530.588再沸器热负荷千瓦特761.813表2-8 T0103甲醇-水分离塔甲醇-水分离塔能量平衡计算表q(kw )w (千瓦)Hin (千瓦时)hout (千瓦)错误231.2250-13268.8-13037.502 .分解精制工序C0201异丁烯输送压缩机表2-9 C0201异丁烯运输压缩机物流焓表单位供应拿出材料S2-16S2-17自由点T0203深度急冷塔C0201异丁烯输送压缩机ToC0201异丁烯输送压缩机E0208战斗机合得来气相气相摩尔流量kmol/h80.8081580.80815质量流量kg/h4368.0384368.038体积流量m3/h1572.498494.8636温度41.9669991.1155压力巴尔1.313254.61325气相分数11液相分数00固相分数00单位摩尔能量kcal/mol-7.65039-6.65367单位质量能量kcal/kg-141.531-123.092能量流量千瓦特-718.983-625.311表2-10 C0201异丁烯输送压缩机的能量平衡计算表q(kw )w (千瓦)Hin (千瓦时)hout (千瓦)错误093.672-718.983-625.3110C0202热泵压缩机表2-11 C0202热泵压缩机物流焓表单位供应拿出材料S2-27战斗机S2-28战斗机自由点T0205异丁烯热泵脱轻塔C0202热泵压缩机ToC0202热泵压缩机E0212战斗机合得来气相气相摩尔流量kmol/h86.1376286.13762质量流量kg/h4669.3444669.344体积流量m3/h439.2878341.8426温度35.182746.048339压力巴尔4.513255.868686225气相分数11液相分数00固相分数00单位摩尔能量kcal/mol-11.5962-11.4154单位质量能量kcal/kg-213.92-210.586能量流量千瓦特-1161.68-1143.58表2-12 C0202热泵压缩机能量平衡计算表q(kw )w (千瓦)Hin (千瓦时)hout (千瓦)错误018.106-1161.68-1143.580R0201A分解主反应器表2-13 R0201A分解主反应器物流焓表单位供应拿出材料S2-2AS2-2B自由点E0203战斗机分解主反应器To分解主反应器裂解副反应器合得来气相气相摩尔流量kmol/h75.83788151.3061质量流量kg/h66706670.199体积流量m3/h417.06641399.843温度140185压力巴尔5.54气相分数