附录2-能量衡算计算书

兖矿国泰化工有限公司年产20万吨醋酸乙烯项目能量衡算计算书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兖矿国泰化工有限公司年产20万吨醋酸乙烯项目能量平衡计算书TNT团队团队成员：张磊 高婷婷 徐希蒙 周国正 王健指导老师：于鲁汕 宋峰 孟秀霞 张津津 黄昊飞 山东理工大学TNT团队目录1.1总述11.2 热量衡算原理11.3 热量衡算任务21.4 热量衡算21.4.1合成工段21.4.2脱气工段41.4.3乙醛精制工段81.4.4醋酸和醋酸乙烯酯精制工段121.5总结161/1 山东理工大学TNT团队1.1总述本项目拟建一套年产20万吨醋酸乙烯的装置，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热量的消耗、释放和转化。其中的热量变换数量关系可以由热量衡算求得，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。总而言之，通过下述热量衡算，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。1.2 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热量平衡方程：其中，表示输入设备热量的总和；表示输出设备热量的总和；表示损失热量的总和。对于连续系统：其中，设备的热负荷；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。1.3 热量衡算任务在进行热量衡算中，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。1.4 热量衡算1.4.1合成工段1.4.1.1换热器热量衡算（1）E0101原料预热器表1-1 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）08048.38表1-2 流股焓变计算表InOut物流编号01010102Temperature（）25160Pressure（bar）11Mole Flow（kmol/hr）958.61958.61Mass Flow（kg/hr）55000.0055000.00Volume Flow（cum/hr）51.7534522.8Enthalpy（Mcal/hr）-102140-94091.8表1-3 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error08048.38-102140-94091.8-0.18（2）E0102原料预热器表1-4 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）01.9241表1-5 流股焓变计算表InOut物流编号01050106Temperature（）137.23220Pressure（bar）11Mole Flow（kmol/hr）1285.21285.2Mass Flow（kg/hr）63500.0063500.00Volume Flow（cum/hr）43850.952695.9Enthalpy（Mcal/hr）-76344-74419.9表1-6 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error01.92-76344-74419.901.4.1.2反应器热量衡算（1）R0101醋酸、乙炔流化床反应器表1-7 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）07489.23表1-8 流股焓变计算表InOut物流编号01060107Temperature（）220220Pressure（bar）11.4Mole Flow（kmol/hr）1285.2981.444Mass Flow（kg/hr）6350063500Volume Flow（cum/hr）52695.928743.8Enthalpy（Mcal/hr）-75143.7-82632.9表1-9热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error08066.25-74419.9-82632.9-0.031.4.2脱气工段1.4.2.1换热器热量衡算（1）E0201 反应产物冷却器表2-1 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）010149.5表2-2 流股焓变计算表InOut物流编号01020108Temperature（）16040Pressure（bar）11.4Mole Flow（kmol/hr）958.61981.4Mass Flow（kg/hr）55000.0063500Volume Flow（cum/hr）34522.864.47Enthalpy（Mcal/hr）-82632.9-92782.4表2-3 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error010149.5-94091.8-92782.401.4.2.2泵热量衡算（1）P0201吸收塔进料泵 表2-4 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）6.2680表2-5 流股焓变计算表InOut物流编号02350236Temperature（）40.5140.53Pressure（bar）1.181.3Mole Flow（kmol/hr）151.48151.48Mass Flow（kg/hr）8958.198958.19Volume Flow（cum/hr）8.788.78Enthalpy（Mcal/hr）-15416-15415.9表2-6 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error6.2680-15416-15415.90.11.4.2.3塔热量衡算（1）T0201 脱气塔表2-7 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）01608.77表2-8 流股焓变计算表InOut物流编号0108023602050210Temperature（）4040.531.095.09Pressure（bar）1.41.31.21.35Mole Flow（kmol/hr）981.4151.4834.481098.44Mass Flow（kg/hr）635008958.191086.8771371.3Volume Flow（cum/hr）64.478.78654.9977.14Enthalpy（Mcal/hr）-92782.4-15415.9895.47-107485表2-9 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error01608.77-108198.3-106589.530（2）T0202第一洗涤塔表2-10 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）00表2-11流股焓变计算表InOut物流编号0205042402130216Temperature（）1.0362526.9640.51Pressure（bar）1.21.451.081.18Mole Flow（kmol/hr）34.48140.0223.02151.48Mass Flow（kg/hr）1086.878500628.698958.19Volume Flow（cum/hr）654.997.96531.818.78Enthalpy（Mcal/hr）895.46-15179.61131.83-15416表2-12热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error00-14284.13-14284.17-0.04（3）T0203 第二洗涤塔表2-13 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）00表2-14 流股焓变计算表InOut物流编号0211021302120214Temperature（）2526.927.5722.92Pressure（bar）1.51.081.031.06Mole Flow（kmol/hr）55.5023.0121.9956.53Mass Flow（kg/hr）1000628.68578.001050.68Volume Flow（cum/hr）1.00531.81533.911.07Enthalpy（Mcal/hr）-3789.131131.831074.54-3731.83表2-15 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error00-2657.3-2657.29-0.01（4） T0204脱乙炔塔表2-16热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）01209.64表2-17 流股焓变计算表InOut物流编号022202270232Temperature（）22.678.596.75Pressure（bar）1.061.11.04Mole Flow（kmol/hr）57.5122.5355.99Mass Flow（kg/hr）1068.29600.391028.29Volume Flow（cum/hr）1.09497.691.12Enthalpy（Mcal/hr）-3798.851173.93-3760.14表2-18 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error01209.64-3798.85-2586.2101.4.2.4闪蒸罐衡算（1）V0202闪蒸罐表2-19 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-14.87表2-20流股焓变计算表In Out物流编号0212022702190221Temperature（）27.578.58.596.75Pressure（bar）1.031.11.11.04Mole Flow（kmol/hr）21.9922.5322.5355.99Mass Flow（kg/hr）578.01600.39600.391028.29Volume Flow（cum/hr）533.91497.69470.691.12Enthalpy（Mcal/hr）-1074.6-1496.741173.93-3760.14表2-21热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-14.87-2571.34-2586.2101.4.3乙醛精制工段1.4.3.1换热器热量衡算（1）E0301换热器表3-1热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-330.33表3-2流股焓变计算表InOut物流编号03060307Temperature（）60.438Pressure（bar）1.151.15Mole Flow（kmol/hr）186.74186.74Mass Flow（kg/hr）12504.812504.8Volume Flow（cum/hr）14.1613.11Enthalpy（Mcal/hr）-14264.9-14598表3-3 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-330.33-14264.9-14598-0.11.4.3.2泵热量衡算（1）P0301泵表3-4热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）100表3-5 流股焓变计算表InOut物流编号03070307Temperature（）88.13Pressure（bar）1.152.3Mole Flow（kmol/hr）186.74186.74Mass Flow（kg/hr）12504.812504.8Volume Flow（cum/hr）13.1113.12Enthalpy（Mcal/hr）-14598-14597.2表3-6 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error9.090-14598-14597.2-0.21.4.3.3塔热量衡算（1） T0301脱乙醛塔表3-7热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0128.1表3-8 流股焓变计算表InOut物流编号021003060311Temperature（）95.0860.42112.58Pressure（bar）1.351.151.6Mole Flow（kmol/hr）1098.44186.74911.71Mass Flow（kg/hr）71371.312504.858866.5Volume Flow（cum/hr）77.1414.1663.93Enthalpy（Mcal/hr）-107485-14264.9-93092表3-9 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0128.1-107485-107356.90（2） T0302萃取塔表3-10 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）00表3-11 流股焓变计算表InOut物流编号0312031403130316Temperature（）58.134.599.73Pressure（bar）1.52.31.011.3Mole Flow（kmol/hr）693.85186.73134.06746.52Mass Flow（kg/hr）1250012504.811129.713875.1Volume Flow（cum/hr）12.3313.1111.6513.88Enthalpy（Mcal/hr）-47608.1-14597.2-11192.7-51012.7表3-12 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error00-62205.3-62205.40.1（3）T0303乙醛精制塔表3-13 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）01314.75表3-14 流股焓变计算表InOut物流编号03160329032603280320Temperature（）9.7360.451.0352.38103.85Pressure（bar）1.31.101.21.101.16Mole Flow（kmol/hr）746.526.99.879.76733.80Mass Flow（kg/hr）13875.1132.78434.2471371.313223.6Volume Flow（cum/hr）13.880.140.5535014.46Enthalpy（Mcal/hr）-51012.7-466.87-461.63-684.18-49019表3-15 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error01314.75-51479.57-50164.82-1314.75（4）T0304脱丙醛塔表3-16 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）044.1963表3-17 流股焓变计算表InOut物流编号033203370341Temperature（）60.4541.5573.19Pressure（bar）1.101.011.06Mole Flow（kmol/hr）2.830.812.02Mass Flow（kg/hr）217.2245172.22Volume Flow（cum/hr）0.240.050.20Enthalpy（Mcal/hr）-217.22-54.19-162.83表3-18 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error044.1963-217.22-217.0318-0.18821.4.4醋酸和醋酸乙烯酯精制工段1.4.4.1换热器热量衡算（1）E0401换热器表4-1 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-833.391表4-2 流股焓变计算表InOut物流编号04130414Temperature（）69.2033Pressure（bar）1.061.05Mole Flow（kmol/hr）96.4190.14Mass Flow（kg/hr）655.136655.14Volume Flow（cum/hr）2420.677.20Enthalpy（Mcal/hr）-6392.76-7226.15表4-3 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-833.391-6392.76-7226.150.001（2）E0402换热器表4-4热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0407.699表4-5流股焓变计算表InOut物流编号04010402Temperature（）126.8725Pressure（bar）1.461.46Mole Flow（kmol/hr）140.01140.01Mass Flow（kg/hr）85008500Volume Flow（cum/hr）9.170357.95Enthalpy（Mcal/hr）-15587.3-15179.6表4-6 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0407.699-15587.3-15179.6-0.001（3）E0403换热器表4-7热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）0-204.863表4-8流股焓变计算表InOut物流编号04200421Temperature（）7838Pressure（bar）1.21.2Mole Flow（kmol/hr）21.6121.61Mass Flow（kg/hr）1328.391328.39Volume Flow（cum/hr）525.961.43Enthalpy（Mcal/hr）-1467.24-1672.1表4-9 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error0-204.86-1467.24-1672.101.4.4.2泵热量衡算（1） P0401泵表4-10热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）6.5670表4-11 流股焓变计算表InOut物流编号04030404Temperature（）4.594.60Pressure（bar）1.011.1Mole Flow（kmol/hr）134.06134.06Mass Flow（kg/hr）11129.711129.7Volume Flow（cum/hr）11.6511.65Enthalpy（Mcal/hr）-11192.7-11192.6表4-12热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error6.5670-11192.7-11192.6-0.11.4.4.3塔热量衡算（1） T0401粗分塔表4-13 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）03924.15表4-14 流股焓变计算表InOut物流编号0423031104060410Temperature（）112.5882.1274.31126.87Pressure（bar）1.61.361.161.46Mole Flow（kmol/hr）911.70106.34257.66760.38Mass Flow（kg/hr）58866.59102.0421807.946160.7Volume Flow（cum/hr）63.9210.6925.3049.80Enthalpy（Mcal/hr）-93092-8694.15-21060.8-84649.5表4-15 热量平衡计算表一览W（Mcal/hr）Q（Mcal/hr）Hin（Mcal/hr）Hout（Mcal/hr）Error03924.15-101786.15-105710.30（2） T0402醋酸乙烯精馏塔表4-16 热负荷表WQHeat Duty（Mcal/hr）03490.99表4-17 流股焓变计算表InOut物流编号04110418041904230422Temperature（）49.5769.2077.2982.1269.21Pressure（bar）1.061.061.171.361.06Mole Flow（kmol/hr）408.4190.14290.63106.3490.1413Mass Flow（kg/hr）34312.76655046655.13Volume Flow（cum/hr）38.272420.677204.7210.69422420.