附录1-物料衡算一览表

物料衡算一览表指导老师：李真 王凯伟团队成员：罗雄巍 王建志 秦柏城 许晓安 郭莎莎2019年“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛天 津 大 学 仁 爱 学 院Green Chem团队鄂尔多斯中天合创醋酸乙烯分厂年产20万吨VAC项目鄂尔多斯中天合创醋酸乙烯分厂年产20万吨VAC项物料衡算表目录第一章 概述1第二章 物料衡算原理2第三章 物料衡算的目的和任务3第四章 物料衡算表44.1 HAC工段物料衡算44.1.1 HAC合成工段物料衡算44.1.2 HAC精制工段114.2 VAC工段物料衡算314.2.1 VAC合成工段物料衡算314.2.2 VAC精制工段40第1章 概述本公司为鄂尔多斯中天合创能源有限公司的一个分厂，年产20万醋酸乙烯。本项目使用乙炔气相法制备醋酸乙烯。本流程主要分为2个工段，分别是醋酸合成精制工段、醋酸乙烯合成精制工段。本场所需主要设备有反应器、液液分离器、水洗塔、精馏塔、泵、压缩机、换热器等，涉及到的原料有甲醇、一氧化碳，乙炔等。设计过程中利用Aspen Plus对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算，Aspen Plus模拟流程如图1-1所示。图1-1 全流程模拟图在已确定化学生产工艺和流程后，由定性阶段转向定量阶段，通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。第2章 物料衡算原理工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础。系统的物料衡算以质量守恒为理论基础，研究某一系统内进出物料量及组成的变化，即：系统累积的质量=输入系统的质量-输出系统的质量+反应生成的质量-反应消耗的质量假设系统无泄漏，有dFdt=FIN-FOUT+GR-CR当系统无化学反应发生时，有dFdt=FIN-FOUT在稳定状态下，有dFdt=FIN-FOUT=0，FIN=FOUT注： FIN进入系统的物料流率； FOUT流出系统的物料流率； GR反应产生物料速率； CR反应消耗物料速率。第3章 物料衡算的目的和任务工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础。对于已有装置，物料衡算可以弄清原料的来龙去脉，找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据和明确方向，并可作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。通过对系统整体以及部分主要单元的详细物料衡算，得到主、副产品的产量，原料的消耗量，“三废”的排放量以及最后产品的质量指标等关键经济技术指标，对所选工艺路线、设计流程进行定量评述，为后阶段的设计提供依据。3天津大学仁爱学院GREENCHEM团队87鄂尔多斯中天合创醋酸乙烯分厂年产20万吨VAC项物料衡算表第4章 物料衡算表4.1 HAC工段物料衡算4.1.1 HAC合成工段物料衡算表4-1 HAC合成总物料衡算流股1-11-21-31-45-15-25-35-45-55-65-75-85-9相态MixedVaporMixedLiquidLiquidLiquidLiquidLiquidLiquidMixedVaporMixedLiquid温度C135.000 123.240 99.480 137.080 98.540 64.340 98.540 123.170 123.170 135.000 123.240 99.480 137.080 压力bar7.000 7.000 1.000 7.000 1.000 1.000 1.000 7.000 7.000 7.000 7.000 1.000 7.000 摩尔流量kmol/hr1103.600 894.000 1569.400 1896.110 567.290 894.000 1103.600 673.000 1103.600 894.000 1569.401896.110 567.290 质量流量kg/hr50057.44 35254.86 16176.76 36301.7834309.7718168.7716176.7635254.8621499.20质量流量kg/hr50057.44 35254.86 COkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 COkg/hr0.000 0.000 CH4Okg/hr32042.1635117.61 162.420 18340.06344.480 18157.99 162.420 35117.61 21415.50CH4Okg/hr32042.1635117.61HIkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 HIkg/hr0.000 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 H2Okg/hr18015.28 137.250 16014.3417961.7333965.2910.780 16014.34 137.250 83.700 H2Okg/hr18015.28137.250 CO2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CO2kg/hr0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 质量分率质量分率CO0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CO0.000 0.000 CH4O0.640 1.000 0.010 0.510 0.010 1.000 0.010 1.000 1.000 CH4O0.640 1.000 HI0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 HI0.000 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3I0.000 0.000 H2O0.360 0.000 0.990 0.490 0.990 0.000 0.990 0.000 0.000 H2O0.360 0.000 CO20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CO20.000 0.000 H20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H20.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 CH3COOH0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOH0.000 0.000 VAC0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 VAC0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 体积流量l/min54961.99 81081.89 416802.48 819.650 624.230 410.810 294.320 895.020 545.800 体积流量l/min54961.99 81081.89 表4-2 HAC合成总物料衡算流股5-105-115-125-135-145-155-16相态LiquidLiquidLiquidLiquidLiquidVaporVapor温度C123.174 25.000 30.000 29.969 29.969 30.000 30.000 压力bar7.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 摩尔流量kmol/hr430.600 4.000 630.118 634.118 634.118 629.500 23.494 质量流量kg/hr13755.657 128.169 20100.570 20228.738 20228.738 18271.920 658.067 COkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 17453.280 658.067 CH4Okg/hr13702.105 128.169 19985.272 20113.441 20113.441 0.000 0.000 HIkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 818.639 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr53.553 0.000 115.298 115.298 115.298 0.000 0.000 CO2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.955 1.000 CH4O0.996 1.000 0.994 0.994 0.994 0.000 0.000 HI0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.045 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2O0.004 0.000 0.006 0.006 0.006 0.000 0.000 CO20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOH0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 VAC0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 体积流量l/min349.216 2.721 429.564 432.285 432.285 264441.319 9869.260 表4-3 HAC合成反应器R0101物料衡算单位入口出口相态MixedVaporMixed温度100.00 180.00 100.00 压力9.00 1.00 9.00 质量流量kg/hr39158.63 39158.63 COkg/hr18111.25 680.74 CH4Okg/hr20113.44 181.89 HIkg/hr818.64 818.64 CH3Ikg/hr0.00 0.00 H2Okg/hr115.30 110.88 CO2kg/hr0.00 10.80 H2kg/hr0.00 0.49 C2H2kg/hr0.00 0.00 CH3COOHkg/hr0.00 37355.18 VACkg/hr0.00 0.00 C2H4O-1kg/hr0.00 0.00 C3H6O-1kg/hr0.00 0.00 质量分率CO0.46 0.02 CH4O0.51 0.00 HI0.02 0.02 CH3I0.00 0.00 H2O0.00 0.00 CO20.00 0.00 H20.00 0.00 C2H20.00 0.00 CH3COOH0.00 0.95 VAC0.00 0.00 C2H4O-10.00 0.00 C3H6O-10.00 0.00 体积流量l/min61590.21 417621.88 4.1.2 HAC精制工段表4-4 HAC精制总物料衡算单位2-12-22-32-42-52-62-72-82-92-102-11相态LiquidVaporLiquidVaporLiquidLiquidLiquidLiquidMixedLiquidLiquid温度C-10.000 -10.000 -9.988 109.311 -94.918 -132.006 120.424 160.357 120.433 25.000 25.000 压力bar1.000 1.000 1.200 1.000 3.200 3.000 1.100 3.300 1.100 1.000 1.000 摩尔流量kmol/hr640.557 24.508 640.557 51.245 51.245 19.473 589.313 31.772 621.084 621.084 350.000 质量流量kg/hr38415.338 743.241 38415.338 3169.560 3169.560 1262.870 35245.778 1906.691 37152.468 37152.468 20936.547 COkg/hr22.726 657.970 22.726 22.726 22.726 22.726 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH4Okg/hr181.844 0.045 181.844 176.712 176.712 176.696 5.132 0.016 5.148 5.148 2.901 HIkg/hr742.398 76.241 742.398 742.398 742.398 742.398 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr110.863 0.012 110.863 51.089 51.089 50.547 59.774 0.542 60.316 60.316 33.990 CO2kg/hr5.354 5.449 5.354 5.354 5.354 5.354 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.001 0.494 0.001 0.001 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr37352.152 3.029 37352.152 2171.280 2171.280 265.147 35180.872 1906.133 37087.004 37087.004 20899.656 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.001 0.885 0.001 0.007 0.007 0.018 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH4O0.005 0.000 0.005 0.056 0.056 0.140 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 HI0.019 0.103 0.019 0.234 0.234 0.588 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H2O0.003 0.000 0.003 0.016 0.016 0.040 0.002 0.000 0.002 0.002 0.002 CO20.000 0.007 0.000 0.002 0.002 0.004 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 H20.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOH0.972 0.004 0.972 0.685 0.685 0.210 0.998 1.000 0.998 0.998 0.998 VAC0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 体积流量l/min586.678 8936.773 586.686 27158.846 40.488 12.273 640.553 37.021 4103.961 594.255 334.881 表4-5 混合罐M0102物料衡算单位5-155-16CO相态VaporVaporVapor温度C30.000 30.000 30.000 压力bar1.000 1.000 1.000 摩尔流量kmol/hr629.500 23.490 652.990 质量流量kg/hr18271.920 657.970 18929.890 COkg/hr17453.280 657.970 18111.251 CH4Okg/hr0.000 0.000 0.000 HIkg/hr818.639 0.000 818.639 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr0.000 0.000 0.000 CO2kg/hr0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.955 1.000 0.957 CH4O0.000 0.000 0.000 HI0.045 0.000 0.043 CH3I0.000 0.000 0.000 H2O0.000 0.000 0.000 CO20.000 0.000 0.000 H20.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 CH3COOH0.000 0.000 0.000 VAC0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 体积流量l/min264441.319 9867.805 274309.115 表4-6 混合罐V0101物料衡算单位5-65-10CH4O相态LiquidLiquidMixed温度C64.336 123.174 64.377 压力bar1.000 7.000 1.000 摩尔流量kmol/hr567.289 430.600 997.889 质量流量kg/hr18168.771 13755.657 31924.428 COkg/hr0.000 0.000 0.000 CH4Okg/hr18157.994 13702.104 31860.099 HIkg/hr0.000 0.000 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr10.776 53.553 64.329 CO2kg/hr0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.000 0.000 0.000 CH4O0.999 0.996 0.998 HI0.000 0.000 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 H2O0.001 0.004 0.002 CO20.000 0.000 0.000 H20.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 CH3COOH0.000 0.000 0.000 VAC0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 体积流量l/min410.806 349.216 45427.960 表4-7 M0105混合罐物料衡算单位5-115-125-13相态LiquidLiquidLiquid温度C25.000 30.000 29.969 压力bar1.000 1.000 1.000 摩尔流量kmol/hr4.000 630.118 634.118 质量流量kg/hr128.169 20100.570 20228.738 COkg/hr0.000 0.000 0.000 CH4Okg/hr128.169 19985.272 20113.441 HIkg/hr0.000 0.000 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr0.000 115.298 115.298 CO2kg/hr0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.000 0.000 0.000 CH4O1.000 0.994 0.994 HI0.000 0.000 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 H2O0.000 0.006 0.006 CO20.000 0.000 0.000 H20.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 CH3COOH0.000 0.000 0.000 VAC0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 体积流量l/min2.721 429.564 432.285 表4-8 T0101塔物料衡算单位2-32-42-7相态LiquidVaporLiquid温度C-9.988 109.311 120.424 压力bar1.200 1.000 1.100 摩尔流量kmol/hr640.557 51.245 589.313 质量流量kg/hr38415.338 3169.560 35245.778 COkg/hr22.726 22.726 0.000 CH4Okg/hr181.844 176.712 5.132 HIkg/hr742.398 742.398 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr110.863 51.089 59.774 CO2kg/hr5.354 5.354 0.000 H2kg/hr0.001 0.001 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr37352.152 2171.280 35180.872 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.001 0.007 0.000 CH4O0.005 0.056 0.000 HI0.019 0.234 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 H2O0.003 0.016 0.002 CO20.000 0.002 0.000 H20.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 CH3COOH0.972 0.685 0.998 VAC0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 体积流量l/min586.686 27158.846 640.553 表4-9 T0102塔物料衡算单位2-52-62-8相态LiquidLiquidLiquid温度C-94.918 -132.006 160.357 压力bar3.200 3.000 3.300 摩尔流量kmol/hr51.245 19.473 31.772 质量流量kg/hr3169.560 1262.870 1906.691 COkg/hr22.726 22.726 0.000 CH4Okg/hr176.712 176.696 0.016 HIkg/hr742.398 742.398 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr51.089 50.547 0.542 CO2kg/hr5.354 5.354 0.000 H2kg/hr0.001 0.001 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr2171.280 265.147 1906.133 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 质量分率CO0.007 0.018 0.000 CH4O0.056 0.140 0.000 HI0.234 0.588 0.000 CH3I0.000 0.000 0.000 H2O0.016 0.040 0.000 CO20.002 0.004 0.000 H20.000 0.000 0.000 C2H20.000 0.000 0.000 CH3COOH0.685 0.210 1.000 VAC0.000 0.000 0.000 C2H4O-10.000 0.000 0.000 C3H6O-10.000 0.000 0.000 体积流量l/min40.488 12.273 37.021 表4-10 T0103塔物料衡算单位5-15-95-25-4相态MixedLiquidVaporLiquid温度C135.000 123.174 123.236 137.080 压力bar7.000 7.000 7.000 7.000 摩尔流量kmol/hr2000.000 673.000 1103.600 1569.400 质量流量kg/hr50057.440 21499.204 35254.862 36301.783 COkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 CH4Okg/hr32042.160 21415.505 35117.609 18340.056 HIkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 CH3Ikg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 H2Okg/hr18015.280 83.700 137.253 17961.727 CO2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 C2H2kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 CH3COOHkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 VACkg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 C2H4O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 C3H6O-1kg/hr0.000 0.000 0.000 0.000 质量分