10-2 附录二 能量衡算一览表

洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 2 目录 第一章 概述.4 第二章 热量衡算原理.5 第三章 热量衡算任务.6 第四章 热量衡算.7 4.1 MTBE 合成工段热量衡算.7 4.1.1 换热器 E0101 的热量衡算.7 4.1.2 反应器 R0101 的热量衡算. 8 表 4-4 总流股热负荷表.8 4.1.3 催化精馏塔 T0101 的热量衡算.9 表 4-7 总流股热负荷表.9 4.2 MTBE 裂解工段热量衡算.10 4.2.1 脱轻塔 T0201 的热量衡算.10 4.2.2 裂解反应器 R0201 的热量衡算.11 表 4-13 总流股热负荷表.11 4.2.3 异丁烯提纯塔 T0203 的热量衡算.12 表 4-16 总流股热负荷表.12 4.2.4 甲醇回收塔 T0204 的热量衡算.13 表 4-19 总流股热负荷表.13 4.2.5 换热器 E0203 的热量衡算.14 表 4-22 总流股热负荷表（管程）.14 4.2.6 冷却器 E0204 的热量衡算.16 4.2.7 预热器 E0207 的热量衡算.17 4.3 甲基丙烯酸叔丁酯合成工段热量衡算.18 4.3.1 合成反应器 R0301 的热量衡算. 18 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 3 4.3.2 异丁烯分离塔 T0301 的热量衡算.19 4.3.3 叔丁醇回收塔 T0302 的热量衡算.20 4.3.4 甲基丙烯酸高压回收塔 T0303 的热量衡算.21 4.3.4 甲基丙烯酸低压回收塔 T0304 的热量衡算.22 4.3.5 循环换热器 E0309 的热量衡算.23 第五章 总结.24 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 4 第一章第一章 概述概述 拟建一套年产 1 万吨甲基丙烯酸叔丁酯生产装置， 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。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。总之，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。 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 5 第二章第二章 热量衡算原理热量衡算原理 工程依据化工设计中关于热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，进行热量衡算书的编制。其中一个主要依据是能量 平衡方程： loutin QQQ 其中: in Q 表示输入设备热量的总和； out Q 表示输出设备热量的总和； l Q 表示损失热量的总和。 对于连续系统： outin QWHH 其中: Q 设备的热负荷。 W输入系统的机械能。 out H 离开设备的各物料焓之和。 in H 进入设备的各物料焓之和。 在进行全厂热量衡算时， 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热量变化。 最终对全工艺段进行系统 级的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 6 第三章第三章 热量衡算任务热量衡算任务 在进行装置的热量衡算中，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； 确定吸收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。 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 7 第四章第四章 热量衡算热量衡算 4.1 MTBE 合成工段热量衡算合成工段热量衡算 4.1.1 换热器换热器 E0101 的热量衡算的热量衡算 表表 4 4-1-1 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowKmol/hr58.0358.03 Mass-flowKg/hr2612.0792612.079 EnthalpyGcal/h-1.769-1.653 表表 4-2 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号1-031-04 Temperature（）12.6 60 Pressure（bar）200 750 Vapor Frac0.167 0.298 Mole Flow（kmol/hr）58.03 58.03 Mass Flow（kg/hr）2612.079 2612.079 Volume Flow（cum/hr）117.777 66.399 Enthalpy（Gcal/hr）-1.769 -1.653 表表 4 4-3-3 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.116-1.769-1.6530.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 8 4.1.2 反应器反应器 R0101 的热量衡算的热量衡算 表表 4-44-4 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr58.0335.53 Mass-flowkg/hr2612.0792612.079 EnthalpyGcal/h-1.653-1.946 表表 4-5 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号1-041-05 Temperature（） 6060 Pressure（bar） 750750 Vapor Frac 0.2980 Mole Flow（kmol/hr） 58.0335.53 Mass Flow（kg/hr） 2612.0792612.079 Volume Flow（cum/hr） 66.3993.999 Enthalpy（Gcal/hr） -1.653-1.946 表表 4-6 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 0-0.293-1.653-1.9460.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 9 4.1.3 催化精馏塔催化精馏塔 T0101 的热量衡算的热量衡算 表表 4 4- -7 7 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr35.5331.63 Mass-flowkg/hr2612.0792612.079 EnthalpyGcal/h-1.946-1.907 表表 4-8 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号1-051-061-07 Temperature（）6052.9115.5 Pressure（bar）750570650 Vapor Frac000 Mole Flow（kmol/hr）35.533.55328.074 Mass Flow（kg/hr）2612.079218.8752393.204 Volume Flow（cum/hr）3.9990.384.026 Enthalpy（Gcal/hr）-1.946-0.067-1.84 表表 4-9 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.039-1.946-1.9070.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 10 4.2 MTBE 裂解工段热量衡算裂解工段热量衡算 4.2.1 脱轻塔脱轻塔 T0201 的热量衡算的热量衡算 表表 4-10 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr28.074113.1 Mass-flowkg/hr2393.2042393.204 EnthalpyGcal/h-1.84-1.873 表表 4-11 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号1-072-012-02 Temperature（） 115.523.989 Pressure（bar） 650300330 Vapor Frac 010 Mole Flow（kmol/hr） 28.0740.95727.117 Mass Flow（kg/hr） 2393.20453.0962340.107 Volume Flow（cum/hr） 4.0267.8783.704 Enthalpy（Gcal/hr） -1.84-0.005-1.868 4-12 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.033-1.84-1.8730.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 11 4.2.2 裂解反应器裂解反应器 R0201 的热量衡算的热量衡算 表表 4-13 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr 27.11750.345 Mass-flowkg/hr 2340.1072340.107 EnthalpyGcal/h -1.603-1.245 表表 4-14 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号2-052-06 Temperature（） 180185 Pressure（bar） 600600 Vapor Frac 11 Mole Flow（kmol/hr） 27.11750.345 Mass Flow（kg/hr） 2340.1072340.107 Volume Flow（cum/hr） 170.281319.623 Enthalpy（Gcal/hr） -1.603-1.245 表表 4 4- -1515 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.358 -1.603-1.245 0.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 12 4.2.3 异丁烯提纯塔异丁烯提纯塔 T0203 的热量衡算的热量衡算 表表 4-164-16 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr22.0522.05 Mass-flowkg/hr1269.1761269.176 EnthalpyGcal/h-0.357-0.266 表表 4-17 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号2-102-112-12 Temperature（） 29.311.970.7 Pressure（bar） 400200240 Vapor Frac 010 Mole Flow（kmol/hr） 22.0719.4212.648 Mass Flow（kg/hr） 1270.2791089.093181.186 Volume Flow（cum/hr） 2.11230.1040.264 Enthalpy（Gcal/hr） -0.357-0.084-0.182 表表 4-18 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.09-0.357-0.2660.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 13 4.2.4 甲醇回收塔甲醇回收塔 T0204 的热量衡算的热量衡算 表表 4-19 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr48.27548.275 Mass-flowkg/hr1430.1341431.237 EnthalpyGcal/h-2.715-2.747 表表 4-20 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号2-142-162-17 Temperature（） 50 -0.895.5 Pressure（bar） 400 100180 Vapor Frac 0.063 00 Mole Flow（kmol/hr） 48.275 29.20719.069 Mass Flow（kg/hr） 1430.134 1024.04406.093 Volume Flow（cum/hr） 22.089 1.2990.489 Enthalpy（Gcal/hr） -2.715 -1.52-1.227 表表 4-21 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 0.001-0.031-2.715-2.7470.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 14 4.2.5 换热器换热器 E0203 的热量衡算的热量衡算 表表 4-22 总流股热负荷表（管程）总流股热负荷表（管程） TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr27.11727.117 Mass-flowkg/hr2340.1072340.107 EnthalpyGcal/h-1.868-1.778 表表 4-23 流股焓变计算表（管程）流股焓变计算表（管程） INOUT 物流编号物流编号2-032-04 Temperature（）89.2120.5 Pressure（bar）630630 Vapor Frac00.278 Mole Flow（kmol/hr）27.11727.117 Mass Flow（kg/hr）2340.1072340.107 Volume Flow（cum/hr）3.70541.994 Enthalpy（Gcal/hr）-1.868-1.778 表表 4-24 热负荷表（管程）热负荷表（管程） W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.09-1.868-1.7780.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 15 表表 4-25 总流股热负荷表（壳程）总流股热负荷表（壳程） TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr50.34550.345 Mass-flowkg/hr2340.1072340.107 EnthalpyGcal/h-1.245-1.335 表表 4-26 流股焓变计算表（壳程）流股焓变计算表（壳程） INOUT 物流编号物流编号2-062-07 Temperature（）185100 Pressure（bar）600600 Vapor Frac11 Mole Flow（kmol/hr）50.34550.345 Mass Flow（kg/hr）2340.1072340.107 Volume Flow（cum/hr）319.623260.324 Enthalpy（Gcal/hr）-1.245-1.335 表表 4-27 热负荷表（壳程）热负荷表（壳程） W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 0-0.09-1.778-1.8680.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 16 4.2.6 冷却器冷却器 E0204 的热量衡算的热量衡算 表表 4-28 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr50.34550.345 Mass-flowkg/hr2340.1072340.107 EnthalpyGcal/h-1.335-1.737 表表 4-29 流股焓变计算流股焓变计算表表 INOUT 物流编号物流编号2-072-08 Temperature（）10030 Pressure（bar）600400 Vapor Frac10 Mole Flow（kmol/hr）50.34550.345 Mass Flow（kg/hr）2340.1072340.107 Volume Flow（cum/hr）260.3243.493 Enthalpy（Gcal/hr）-1.335-1.737 表表 4-30 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 0-0.402-1.335-1.7370.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 17 4.2.7 预热预热器器 E0207 的热量衡算的热量衡算 表表 4-31 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr48.27548.275 Mass-flowkg/hr1430.1341430.134 EnthalpyGcal/h-2.748-2.715 表表 4-32 流股焓变计算流股焓变计算表表 INOUT 物流编号物流编号2-132-14 Temperature（）33.750 Pressure（bar）400400 Vapor Frac00.063 Mole Flow（kmol/hr）48.27548.275 Mass Flow（kg/hr）1430.1341430.134 Volume Flow（cum/hr）1.8222.089 Enthalpy（Gcal/hr）-2.748-2.715 表表 4-33 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.033-2.748-2.7150.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 18 4.3 甲基丙烯酸叔丁酯合成工段热量衡算甲基丙烯酸叔丁酯合成工段热量衡算 4.3.1 合成反应器合成反应器 R0301 的热量衡算的热量衡算 表表 4-34 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr77.17258.279 Mass-flowkg/hr6261.7326261.732 EnthalpyGcal/h-5.751-6.107 表表 4-35 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号 3-03 3-04 Temperature（） 46.4 20 Pressure（bar） 200 200 Vapor Frac 0.07 0 Mole Flow（kmol/hr） 77.172 58.279 Mass Flow（kg/hr） 6261.732 6261.732 Volume Flow（cum/hr） 78.365 6.699 Enthalpy（Gcal/hr） -5.751 -6.107 表表 4 4-3-36 6 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.356-5.751-6.1070.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 19 4.3.2 异丁烯分离塔异丁烯分离塔 T0301 的热量衡算的热量衡算 表表 4-37 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr58.27958.279 Mass-flowkg/hr6261.7326261.732 EnthalpyGcal/h-6.107-5.62 表表 4-38 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号3-043-053-06 Temperature（）20118.9153.9 Pressure（bar）200101.3121.6 Vapor Frac010 Mole Flow（kmol/hr）58.2791048.279 Mass Flow（kg/hr）6261.732962.2765299.456 Volume Flow（cum/hr）6.699321.8146.539 Enthalpy（Gcal/hr）-6.107-0.794-4.826 表表 4-39 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 0-0.487-6.107-5.620.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 20 4.3.3 叔丁醇回收塔叔丁醇回收塔 T0302 的热量衡算的热量衡算 表表 4-40 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr48.27948.279 Mass-flowkg/hr5299.4565299.456 EnthalpyGcal/h-4.826-4.288 表表 4-41 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号3-063-073-083-09 Temperature（）153.9136.6137.2155.9 Pressure（bar）121.6101.7102.283115.7 Vapor Frac0000 Mole Flow（kmol/hr）48.2794.828538.451 Mass Flow（kg/hr）5299.456678.003695.093926.364 Volume Flow（cum/hr）6.5390.890.914.741 Enthalpy（Gcal/hr）-4.826-0.533-0.549-3.755 表表 4-42 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.011-4.826-4.8370.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 21 4.3.4 甲基丙烯酸高压回收塔甲基丙烯酸高压回收塔 T0303 的热量衡算的热量衡算 表表 4 4- -4343 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsInOut Mole-flowkmol/hr38.45138.451 Mass-flowkg/hr3926.3643926.364 EnthalpyGcal/h-3.755-3.789 表表 4-44 流股焓变计算表流股焓变计算表 INOUT 物流编号物流编号3-093-103-15 Temperature（）155.9129.4149.2 Pressure（bar）115.76770 Vapor Frac000 Mole Flow（kmol/hr）38.45118.57219.879 Mass Flow（kg/hr）3926.3642214.1521712.212 Volume Flow（cum/hr）4.7412.7131.94 Enthalpy（Gcal/hr）-3.755-1.936-1.853 表表 4-45 热负荷表热负荷表 W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error 00.034-3.755-3.7890.00 洛化宏达年产洛化宏达年产 10000 吨甲基丙烯酸叔丁酯项目吨甲基丙烯酸叔丁酯项目归去来烯团队归去来烯团队 22 4.3.4 甲基丙烯酸低压回收塔甲基丙烯酸低压回收塔 T0304 的热量衡算的热量衡算 表表 4-46 总流股热负荷表总流股热负荷表 TotalUnitsI