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河北农业大学渤海校区参赛队员:刘 曼 赵紫光 王炎江 王庆一 范雨航 指导老师:刘祺凤 石旭柳 高建平 王洪东 张 凯四川达州石化年产10万吨醋酸乙烯项目目 录第一章 总论1第二章 热量衡算原理2第三章 热量衡算任务3第四章 热量衡算44.1 乙炔合成工段44.1.1 R0101乙炔合成反应器44.2 乙炔提浓工段54.2.1 T0201炭黑回收塔54.2.2 T0203乙炔吸收塔64.2.3 T0204乙炔解吸塔74.2.4 T0202脱水塔74.3 醋酸乙烯合成工段84.3.1 R0301A/B/C/D醋酸乙烯合成反应器94.4 醋酸乙烯精制工段104.4.1 T0401脱气塔104.4.2 T0405隔壁塔124.4.3 T0407醛酮浓缩塔134.4.4 T0410丙酮萃取塔134.4.5 T0411醋酸脱轻塔144.4.6 T0412醋酸脱重塔154.5 总结161 第一章 总论本项目旨在四川省达州市达州化工园区新建年产10万吨的醋酸乙烯项目。该项目经过天然气裂解部分氧化制取乙炔工段、乙炔提浓工段、醋酸乙烯合成工段以及醋酸乙烯精制工段四个工段,最终制取优等品的醋酸乙烯。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。 四川达州石化年产10万吨醋酸乙烯项目 能量衡算计算书3 第二章 热量衡算原理系统的热量衡算以能量守恒为理论基础,研究某一系统内各类型的能量的变化,即: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系统,有:Q+W=Hout-Hin注:Q设备的热负荷;W输入系统的机械能;Hout离开设备的各物料焓之和;Hin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。4 第三章 热量衡算任务从天然气入厂到产品输出,其工艺路线四个工段:乙炔合成工段、乙炔提浓工段、醋酸乙烯合成工段、醋酸乙烯精制工段。在进行本厂的热量衡算中,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。5第四章 热量衡算4.1 乙炔合成工段图4-1 乙炔合成工段工艺流程简图本工段主要有乙炔合成反应器。主要设备能量衡算如下。4.1.1 R0101乙炔合成反应器表4-1 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.0000117.9940表4-2 流股焓变计算表进出口inout物流编号108109Total Flow kmol/hr8904.230011721.5400Total Flow kg/hr65881.270065881.2700Total Flow cum/sec96.39843155.4931Temperature 1133.12401450.0000Pressure MPa0.30000.3000Vapor Frac1.00001.0000续表4-2Liquid Frac0.00000.0000Enthalpy Gcal/hr49.70049167.6945表4-3 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0117.99402849.70079167.69451.000010-044.2 乙炔提浓工段图4-2 乙炔提浓工段工艺流程简图本工段主要有乙炔吸收塔、乙炔解析塔及炭黑回收塔组成,主要工艺设备热量衡算如下。4.2.1 T0201炭黑回收塔表4-4热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.00000.0000表4-5流股焓变计算表进出口inout物流编号201110203202Total Flow kmol/hr11721.5400800.000012257.6100263.9262Total Flow kg/hr65881.270014412.220076107.05004186.4460Total Flow cum/sec33.04050.004087.50060.0008Temperature 93.000025.000035.867543.1365Pressure MPa0.30000.30000.10000.1000Vapor Frac1.00000.00001.00000.0000Liquid Frac0.00001.00001.00001.0000Enthalpy Gcal/hr45.5002-54.6100-17.17813.0683表4-6热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.0000-14.1100-14.11000.00014.2.2 T0203乙炔吸收塔表4-7 热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.00000.0000表4-8流股焓变计算表进出口inout物流编号209206210211Total Flow kmol/hr11549.120014000.000010670.120014879.0000Total Flow kg/hr63343.400013877860.000040679.81001410520Total Flow cum/sec6.51600.37426.03480.3091Temperature 20.000020.628820.717030.5674Pressure MPa1.20001.20001.20001.2000Vapor Frac1.00000.00001.00000.0000Liquid Frac0.00001.00001.00001.0000续表4-8Enthalpy Gcal/hr22.3734-890.8123-20.5320-847.9068表4-9热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.0000-868.438-868.4380.000014.2.3 T0204乙炔解吸塔表4-10 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0.00000.00000.00000.0000表4-11流股焓变计算表进出口inout物流编号211213212Total Flow kmol/hr14879.0000892.740113986.2600Total Flow kg/hr1410520.0000240525.58001386490.0000Total Flow cum/sec0.39076.19770.4511Temperature 250.000059.306252.329Pressure MPa0.12000.12000.1200Vapor Frac0.00000.10000.0000Liquid Frac1.00000.00001.0000Enthalpy Gcal/hr-848.218742.9292-765.7388表4-12热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.0000-722.8050-722.80500.000014.2.4 T0202脱水塔表4-13 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0.0000-2.2850-1.08110.0000表4-14流股焓变计算表进出口inout物流编号204205206Total Flow kmol/hr51.1889277.5422310.5310Total Flow kg/hr1407.74905000.00005594.3040Total Flow cum/sec00.00592.20820.0017Temperature 52.9809415.8383109.3266Pressure MPa0.20000.20000.1400Vapor Frac0.02831.00000.0000Liquid Frac0.97170.00001.0000Enthalpy Gcal/hr-3.2262-15.1167-20.7084表4-15热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.0000-21.7080-21.70800.000014.3 醋酸乙烯合成工段图4-6醋酸乙烯合成工段流程简图醋酸乙烯合成工段有醋酸乙烯合成反应器,其主要设备热量衡算如下。4.3.1 R0301A/B/C/D醋酸乙烯合成反应器表4-16热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0.0000-3.5859表4-17流股焓变计算表进出口inout物流编号307308Total Flow kmol/hr1062.3630906.1483Total Flow kg/hr33872.000033872.0000Total Flow cum/sec10.18919.9020Temperature 142.1284200.0000Pressure MPa0.10000.1000Vapor Frac1.00001.0000Liquid Frac0.00000.0000Enthalpy Gcal/hr25.393021.8070表4-18热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.0000-3.585925.393021.80700.000014.4 醋酸乙烯精制工段 图4-4 醋酸乙烯精制工段流程简图醋酸乙烯精制工段主要有脱气塔、隔壁塔、醛酮浓缩塔和丙酮萃取塔,其主要设备热量衡算如下。4.4.1 T0401脱气塔表4-19热负荷表WQHeat Duty Gcal/hr0-0.2295表4-20流股焓变计算表进出口inout物流编号309401402403Total Flow kmol/hr906.148324.0000225.6160704.5323Total Flow kg/hr33872.0000432.366715893.790018410.5800Total Flow cum/sec3.62070.00010.00521.6313Temperature 245.869725.000088.5706-72.6438Pressure MPa0.30000.30004.9346164.934616续表4-20Vapor Frac1.00000.00000.24000.2000Liquid Frac0.00001.00000.00001.0000Enthalpy Gcal/hr22.5019-1.6383-17.909533.9875表4-21热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.000016.078016.07800.00001 11 / 16 河北农业大学渤海校区醋溜土豆丝团队 4.4.2 T0405隔壁塔表4-22 热负荷表WCondenser1Condenser2Reboiler1Reboiler2QHeat Duty Gcal/hr0.0000-6.1223-0.07235.81400.39670.0000表4-23 流股焓变计算表进出口inout物流编号417418419420421422423Total Flow kmol/hr180.51044.00001.500016.2971138.0000117.713419.9999Total Flow kg/hr14203.4100440.449872.56611484.632011872.98211.02031147.8090Total Flow cum/sec0.00450.00012.48E-050.00040.00385.90E-050.0004Temperature 60.0000200.000025.000080.063072.7836735.2107535.21075Pressure MPa0.11000.20000.12000.10200.10170.10000.1000Vapor Frac0.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000Liquid Frac1.00001.00001.00001.00001.00001.00001.0000Enthalpy Gcal/hr-14.1896-0.3002-0.0800-1.3284-11.2490-0.7975-1.1788表4-24 热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.000016.078016.07801.000010-04 四川达州石化年产10万吨醋酸乙烯项目 能量衡算计算书 4.4.3 T0407醛酮浓缩塔表4-25 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0.0000-1.42241.42900.0000表4-26流股焓变计算表进出口inout物流编号421426415Total Flow kmol/hr19.999914.87195.1280Total Flow kg/hr1147.8090731.6206416.1882Total Flow cum/sec0.00040.00030.0001Temperature 35.352129.120771.5339Pressure MPa0.20000.10000.1200Vapor Frac0.00000.00000.0000Liquid Frac1.00001.00001.0000Enthalpy Gcal/hr-1.1787-0.7672-0.4049表4-27热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.0000-1.4224-1.1710-1.17101.000010-044.4.4 T0410丙酮萃取塔表4-28 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0.0000-0.03000.09260.0000表4-29流股焓变计算表进出口inout物流编号434436419435Total Flow kmol/hr10.050531.05311.500039.6036Total Flow kg/hr454.4337559.430472.5661941.2980Total Flow cum/sec0.00020.00022.50E-050.0003Temperature 50.700810.000030.307074.5958Pressure MPa00.21000.20000.12000.1300Vapor Frac0.00000.00000.00000.0000Liquid Frac1.00001.00001.00001.0000Enthalpy Gcal/hr-0.6088-2.1280-0.0792-2.5949表4-30热量平衡计算一览表W Gcal/hrQ Gcal/hrHinGcal/hrHoutGcal/hrError0.00000.0000-2.6650-2.6650-1.00010-054.4.5 T0411醋酸脱轻塔表4-31 热负荷表WCondenserReboilerQHeat Duty Gcal/hr0.0000-0.32600.33120.0000表4-32流股焓变计算表进出口inout物流编号413437438Total Flow kmol/hr25.63002.100023.5300Total Flow kg/hr1641.4640147.06931494.3950Total Flow cum/sec0.00050.01820.0004Temperature 134.9074102.7884118.7571Pressur

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