附录二 能量平衡计算书

NHD脱硫-甲醇合成法年产4.5万吨甲硫醇项目设计能量平衡计算书2017年“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛NHD脱硫-甲醇合成法年产4.5万吨甲硫醇项目设计参赛学校：桂林理工大学参赛团队：快乐的小鸡参赛队员：廖坚良 陈志和 邓家炬 陈燕萍 林小芳指导教师：李和平 杨 文 黎 燕 及方华 刘 峥能量平衡计算书11目 录1.1 能量恒算的目的11.2 能量恒算的问题11.3 能量恒算遵循的原则11.4 聚乙二醇二甲醚脱硫工段21.5 甲硫醇合成工段31.6主要设备物料衡算51.6.1 T0101吸收塔51.6.2 T0102浓缩塔61.6.3 T0103再生塔71.6.4 R0201反应器81.6.5 T0201精馏塔91.6.6 T0202精馏塔101.6.7 T0203精馏塔111.6.8 T0204精馏塔121.1 能量恒算的目的对于新设计的生产车间，能量衡算的主要目的是确定设备的热负荷。根据设备的热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。确定传热所需要的加热剂或冷却剂的用量及伴有热效应的温升情况。对于已投产的生产车间，进行能量衡算是为了更加合理能量利用，以最大限度降低单位产品的能耗。1.2 能量恒算的问题在化工设计、化工生产中，通过能量衡算可以解决以下问题：（1）确定物料输送机械（泵、压缩机等）和其他操作机械（搅拌、过滤、粉碎等）所需要的功率，以便于确定输送设备的大小、尺寸和型号；（2）确定各单元操作过程（蒸发、蒸馏、冷凝、冷却等）所需要的热量或冷量，及其传递速率；计算换热设备的工艺尺寸；确定加热剂或冷却剂的消耗量，为其他专业如供汽、供冷、供水专业提供设计条件；（3）化学反应常伴有热效应，导致体系的温度上升或下降，为此需确定为保持一定反应温度所需的移出或加入的热传递速率，为反应器的设计及选型提供依据；（4）为充分利用余热，提高能量利用率，降低能耗提供重要依据，使过程的总能耗降低到最低程度；（5）最终确定总需求能量和能量的费用，并用来确定这个过程在经济上的可行性。1.3 能量恒算遵循的原则根据能量守恒定律，任何均相体系在时间内的能量平衡关系，表述如图1-1所示：图1-1 能量衡算原则热量衡算是能量衡算的一种，在能量衡算中占主要地位。热量衡算的理论依据是热力学第一定律。能量守恒表达式如下：Q入 = Q出 + Q损即 输入 = 输出 + 损失式中： Q入：输入设备热量的总和； Q出：输出设备热量的总和；Q损：损失热量的总和。对于连续系统： Q + W = Hout - Hin式中： 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。1.4 聚乙二醇二甲醚脱硫工段图1-2 NHD脱硫工段工艺示意图表1-1 硫化氢提纯工段总能量衡算项目进出流股 编号1152930361236Temperature C403539.140403539.5-22Pressure bar361053032.5249.55Vapor Frac0.5810001110Mole Flow kmol/hr2500.5285.8640.0155.7490.1644.814189.783Mass Flow kg/hr8787.174133.16776135.422.6631593.75.267159.6877164.442Volume Flow cum/hr111.1250.13275.4950.00344.6620.17513.1729.053Enthalpy MMkcal/hr-1.201-0.133-75.693-0.003-0.218-0.001-0.142-1.5431.5 甲硫醇合成工段图1-3 甲硫醇合成工段工艺示意图表1-2 甲硫醇合成工段总能量衡算项目进出流股 编号S35S36S42S46S55S58S59S60S61Temperature C-2240452.5-28.3-16-16-45-11.3Pressure bar564.710.05550.50.5Vapor Frac000110010Mole Flow kmol/hr189.783171130.28913.1956.511.11329.88833.8136Mass Flow kg/hr7164.4425479.2092347.185585.228392.87200.2081079.7971434.8976603.605Volume Flow cum/hr9.0537.0722.37302.3622646.70.2011.2561282.0547.441Enthalpy MM kcal/hr-1.543-9.68-8.848-0.045-0.076-0.767-1.8340.2-1.6311.6主要设备物料衡算1.6.1 T0101吸收塔图1-4 T0101吸收塔表1-3 T0101吸收塔能量衡算表项目进出流股编号S1S2S3S4Temperature C40404053.6Pressure bar363532.532.5Vapor Frac0.581010Mole Flow kmol/hr250122.92655.749317.177Mass Flow kg/hr8787.17432739.391593.65139932.92Volume Flow cum/hr111.12532.48744.66248.693Enthalpy MMkcal/hr-1.201-32.536-0.218-33.5191.6.2 T0102浓缩塔图1-5 T0102浓缩塔表1-4 T0102浓缩塔能量衡算表项目进出流股编号S9S11S12S13Temperature C38.931.539.537Pressure bar10139.59.5Vapor Frac00.07810Mole Flow kmol/hr43398.73317.8894.814476.023Mass Flow kg/hr43.02839958159.68783197.05Volume Flow cum/hr-43.1594.58913.17293.592Enthalpy MMkcal/hr-43.15-33.898-0.142-76.9061.6.3 T0103再生塔图1-6 T0103再生塔表1-5 T0103再生塔能量衡算表项目进出流股编号S21S24S25S26Temperature C3535383.8194.3Pressure bar3.5252.52.5Vapor Frac0001Mole Flow kmol/hr355.112120.534285.864189.783Mass Flow kg/hr78880.694419.16376135.427164.442Volume Flow cum/hr83.1566.164113.5812950.127Enthalpy MMkcal/hr-76.108-0.997-60.763-0.271.6.4 R0201反应器图1-7 R0201反应器表1-6 R0201反应器能量衡算表项目进出流股编号S38S39Temperature C320320Pressure bar56Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr390.866390.866Mass Flow kg/hr13913.7113913.71Volume Flow cum/hr3855.2223212.685Enthalpy MMkcal/hr-7.391-8.8151.6.5 T0201精馏塔图1-8 T0201精馏塔表1-7 T0201精馏塔能量衡算表项目进出流股编号S43S44S45Temperature C30031.62.5Pressure bar43.022Vapor Frac101Mole Flow kmol/hr77.27834.0021855.145Mass Flow kg/hr3450.4921595.347495.828Volume Flow cum/hr920.6411.974-0.083Enthalpy MMkcal/hr-0.002-0.452-0.0831.6.6 T0202精馏塔图1-9 T0202精馏塔表1-8 T0202精馏塔能量衡算表项目进出流股编号S49S50S51S53Temperature C42.91.435.269.6Pressure bar10111Vapor Frac0100Mole Flow kmol/hr217.302169.81136.502Mass Flow kg/hr9711.3798038.502543.2391129.638Volume Flow cum/hr12.4443875.8360.6481.447Enthalpy MMkcal/hr-3.984-0.57-0.359-2.2761.6.7 T0203精馏塔图1-10 T0203精馏塔表1-9 T0203精馏塔能量衡算表项目进出流股编号S50S60S61Temperature C1.4-45-11.3Pressure bar10.50.5Vapor Frac110Mole Flow kmol/hr169.833.8136Mass Flow kg/hr8038.5021434.8976603.605Volume Flow cum/hr3875.8361282.0547.441Enthalpy MMkcal/hr-0.570.2-1.6311.6.8 T0204精馏塔图1-11 T0204精馏塔表1-10 T0204精馏塔能量衡算表项目进出流股编号S52S54S55S56Temperature C35.