年产28万吨丙烯联产36万吨酚酮项目-附录Ⅰ

1、年产 28 万吨丙烯联产 36 万吨酚酮项目目 录第 1 章物料衡算 11.1概论 11.2衡算方法 11.3总项目核算 21.3.1 丙烷脱氢工序物料衡算 31.3.2 丙烯精制工序物料衡算 61.3.3 异丙苯生产工序物料衡算 81.3.4 酚酮生产工序物料衡算 111.3.5 酚酮精制工序物料衡算 14第 2 章能量衡算 192.1概述 192.2能量衡算原则 192.3各工序能量衡算 202.3.1 丙烷脱氢工段能量衡算 202.3.2 丙烯精制工段能量衡算 222.3.3 异丙苯生产工段能量衡算 242.3.4 酚酮生产工段能量衡算 252.3.5 酚酮精制工段能量衡算 28第 1

2、章 物料衡算1.1 概论本项目使用丙烷催化脱氢法制丙烯，丙烯和苯烷基化合成异丙苯，异丙苯经氧化、提浓、分解工序制得纯度为 99.9%的苯酚副产纯度为 99.5%的丙酮，丙烯年产量为 28 万吨，苯酚年产量 22 万吨，丙酮年产量为 14 万吨。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。1.2 衡算方法物料衡算是

3、根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：系统中的积累=输入-输出+生成-消耗式中生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：对无化学反应的稳定过程，又可表示为：输入=输出-生成+消耗输入=输出物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。各种衡算方法的适用情况如下表所示：表 1- 1 衡算方法类别物料衡算形式无化学反应有化学反应总衡算式总质量衡

4、算式适用适用总物质的量衡算式适用不适用组分衡算式组分质量衡算式适用不适用组分物质的量衡算式适用不适用元素原子衡算式元素原子质量衡算式适用适用元素原子物质的量衡算式适用适用由于系统中存在化学反应，我们主要采用总质量衡算的的衡算方法，同时列出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。1.3 总项目核算本工艺从原料入厂到产品输出，其工艺路线可分为 5 个工序：丙烷脱氢工序、丙烯精制工序、异丙苯生产工序、酚酮生产工序和酚酮精制工序。总工艺流程图见下图所示：图 1- 1 总工艺流程图1.3.1 丙烷脱氢工序物料衡算丙烷脱氢工序的工艺流程如下图所示：图 1- 2 丙烷脱氢工序的工艺流程丙烷脱氢工序总物料衡算如

5、下表所示:表 1- 2 丙烷脱氢工序总物料衡算101102103132116温度（）20.00020.00020.00020.00063.000压力（bar）2.0002.00010.0002.50020.000气相分率1.0001.0001.0000.9991.000摩尔流量（Kmol/h）1275.0002256.533755.46293.4005488.261质量流量（kg/h）56223.06398572.9603010.2645.410157806.276体积流量（m3/h）15538.08027499.7511841.323503.2007670.222质量流量（kg/h）PROP

6、ANE56223.06379112.13938.0780.00079644.880PROPY0.00019460.82180.2760.00069974.231METHANE0.0000.0001364.4770.0002411.965ETHYLENE0.0000.00020.7340.00098.694ETHANE0.0000.000173.9720.0002053.796HYDROGEN0.0000.0001332.7275.0323622.710质量分率PROPANE1.0000.8030.0130.0000.505PROPY0.0000.1970.0270.0000.443METHAN

7、E0.0000.0000.4530.0000.015ETHYLENE0.0000.0000.0070.000625 PPMETHANE0.0000.0000.0580.0000.013HYDROGEN0.0000.0000.4431.0000.023PROPANE1.0000.8030.0130.0000.0001.3.2 丙烯精制工序物料衡算丙烯精制工序的工艺流程如下图所示：丙烯精制工序总物料衡算如下表所示：图 1- 3 丙烯精制工序的工艺流程表 1- 3 丙烯精制工序总物料衡算201207208224229230231233温度（）63.00020.00020.00018.00058.90

8、048.50048.50050.000压力（bar）20.00010.00010.00010.00028.50020.00020.0002.000气相分率1.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000摩尔流量（Kmol/h）5488.26115.786754.2301189.70599.241351.406837.1502256.533质量流量（kg/h）157806.27690.9081520.4364740.5732947.99114790.06235234.19998572.960体积流量（m3/h）7670.2220.0001587.4821999.4

9、4395.985469.8381119.29027499.751质量流量（kg/h）PROPANE79644.8800.0000.00059.966271.86658.825140.13979112.139PROPY69974.2310.0000.000126.419563.56114731.23335094.05319460.821METHANE2411.9650.0000.0002148.783263.2210.0000.0000.000ETHYLENE98.6940.0000.00032.65366.0410.0000.0000.000ETHANE2053.7960.0000.00027

10、3.9711779.8090.0030.0070.000HYDROGEN3622.7100.0001520.4362098.7823.4920.0000.0000.000质量分率PROPANE0.5050.0000.0000.0130.0920.0040.0040.803PROPY0.4430.0000.0000.0270.1910.9960.9960.197METHANE0.0150.0000.0000.4530.0890.0000.0000.000ETHYLENE625 PPM0.0000.0000.0070.0220.0000.0000.000ETHANE0.0130.0000.0000

11、.0580.604196 PPB196 PPB0.000HYDROGEN0.0230.0001.0000.4430.0010.0000.0000.0001.3.3 异丙苯生产工序物料衡算异丙苯生产工序的工艺流程如下图所示：异丙苯生产工序总物料衡算如下表所示：图 1- 4 异丙苯生产工序的工艺流程表 1- 4 异丙苯生产工序总物料衡算301307310315-1315-2温度（）48.500137.60079.400101.000101.000压力（bar）10.0004.5024.0001.0001.000气相分率1.0000.0000.0000.0000.000摩尔流量（Kmol/h）351

12、.406150.00013.282161.966161.966质量流量（kg/h）14790.06211719.091992.14619467.35919467.359质量流量（kg/h）PROPANE58.8252.26958.8250.0000.000PROPY14731.233 0.0010.0010.0000.000ETHANE0.003 0.0010.0030.0000.000HYDROGEN0.0000.0000.0000.0000.000IPB0.00010.8390.00719467.35919467.359BENZE0.00011705.983933.311tracetrac

13、eP-DIPB0.000 0.001trace质量分率PROPANE0.004194 PPM0.0590.0000.000PROPY0.9961 PPB664 PPB0.0000.000ETHANE196 PPB3 PPB3 PPM0.0000.000HYDROGEN0.0000.0000.0000.0000.000IPB0.000925 PPM7 PPM1.0001.000BENZE0.0000.9990.941tracetraceP-DIPB0.0007 PPBtrace1.3.4 酚酮生产工序物料衡算酚酮生产工序的工艺流程如下图所示：图 1- 5 酚酮生产工序的工艺流程酚酮生产工序总物料

14、衡算如下表所示：表 1- 5 酚酮生产工序总物料衡算401405407410423437449451453温度（）101.00080.00020.00068.00025.00020.00020.00063.00063.000压力（bar）1.0002.0001.0001.0003.1003.1001.0001.0001.300气相分率0.0000.0000.0000.0001.0001.0000.0000.0000.000摩尔流量（Kmol/h）161.9665.92878.25778.2571250.544268.16737.65443.654375.597质量流量（kg/h）19467.3

15、97710.6479405.9979405.99735973.0047663.6533039.1303109.13030390.130体积流量（m3/h）24.5780.86911.42511.42510000.00022333.6603.5433.94334.932质量流量（kg/h）IPB19467.397605.3070.00012.3400.000478.4400.000530.1125051.752O20.0000.0000.0000.0007554.3320.0000.0000.0000.000CHP0.0000.0000.0008.1200.0000.0000.0000.0000

16、.042DMBA0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00095.272N20.0000.0000.0000.00028418.67228414.1920.0000.0000.000H2O0.0000.0007524.7977524.7970.0001.0002036.2172601.082113.420CH4O0.0000.0000.00011.8730.0000.0000.0000.0000.000AP0.0000.0000.0005.1730.0000.0000.0000.00037.426PHENO0.0000.0000.0000.0000.0000

17、.0000.00037.98715056.417ACETO0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0009291.776ALPHA0.000105.3380.0000.0000.0000.0000.0000.000744.025质量分率IPB1.0000.8520.0000.0000.0000.0000.0000.0900.166O20.0000.0000.0000.0000.2100.0700.0000.0000.000CHP0.0000.0000.0000.0170.0000.0000.0001 PPMDMBA0.0000.0000.0000.0100.0

18、000.0000.0000.003N20.0000.0000.0000.0000.7900.9300.0000.0000.000H2O0.0000.0000.8000.0000.0000.0000.6700.6500.004CH4O0.0000.0000.000trace0.0000.0000.0000.000AP0.0000.0000.000600 PPM0.0000.0000.0000.001PHENO0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0780.495ACETO0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.1700.306

19、ALPHA0.0000.1480.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0241.3.5 酚酮精制工序物料衡算酚酮精制工序的工艺流程如下图所示：酚酮精制工序总物料衡算如下表所示：图 1- 6 酚酮精制工序的工艺流程表 1- 6 酚酮精制工序总物料衡算501504507509512515518519523524532温度（）93.000110.000149.50071.50069.20069.20061.00020.00068.00080.00080.000压力（bar）1.3001.3500.3801.2600.6490.8500.7402.0002.0001.9002.

20、000气相分率0.0001.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.000摩尔流量(Kmol/h)375.597166.525150.900390.328174.15463.5410.83137.65437.6546.00047.925质量流量（kg/h）30390.1303000.00014206.65919066.7583392.1106826.63632.024303.130303.13012.0955759.525体积流量（m3/h）34.9323929.54814.71823.4283.5898.1000.0383.5433.5438

21、8.0867.103质量流量（kg/h）HYDROGEN0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00012.0950.000IPB5051.7520.0000.0005051.7520.2825051.4709.5570.0001.7440.0005759.513CHP0.0420.0000.0000.0420.0290.013trace0.0000.0000.0000.000DMBA95.2720.00016.2400.001 0.001 0.001trace0.0000.0000.0000.000H2O113.4203000.0000.00031

22、13.4203057.98447.8039.695243.217280.2170.0000.000CH4O0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000AP37.4260.000 0.001tracetracetracetrace0.0000.0000.0000.000PHENO15056.4170.00014190.420865.742153.316712.4260.1810.00012.5420.0000.000ACETO9291.7760.0000.0009291.776142.842308.55611.9200.00011

23、.9860.0000.000ALPHA744.0250.0000.000744.02537.656706.3690.6720.0000.0000.0000.000质量分率HYDROGEN0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001.0000.000IPB0.1660.0000.0000.26583PPM0.7400.2980.0000.0030.0001.000CHP1 PPM0.0000.0002 PPM9PPM2 PPMtrace0.0000.0000.0000.000DMBA0.0030.0000.00128 PPB108PPB24 PPB

24、trace0.0000.0000.0000.000H2O0.0041.0000.1630.9010.0070.3030.6700.9300.0000.000CH4O0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000AP0.0010.00010PPBtracetracetracetrace0.0000.0000.0000.000PHENO0.4950.0000.9990.0450.0450.1040.0060.0000.0400.0000.000ACETO0.3060.0000.0000.4870.0420.0450.3720.0000

25、.0390.0000.000ALPHA0.0240.0000.0000.0390.0110.1030.0210.0000.0000.0000.000第 2 章 能量衡算2.1 概述本项目为年产 28 万吨丙烯联产 36 万吨酚酮项目，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。2.2 能量衡算原

26、则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：SQin = SQout + SQl其中，SQin 表示输入设备热量的总和；SQout 表示输出设备热量的总和；SQl 表示损失热量的总和。对于连续系统：Q + W = SHout - SHin其中，Q设备的热负荷。 W输入系统的机械能。SHout 离开设备的各物料焓之和。SHin 进入设备的各物料焓之和。2.3 各工序能量衡算2.3.1 丙烷脱氢工段能量衡算表 2- 1 丙烷脱氢反应工段流股焓变计算表101102103132116温度（）20.00020

27、.00020.00020.00063.000压力（bar）2.0002.00010.0002.50020.000气相分率1.0001.0001.0000.9991.000摩尔流量（Kmol/h）1275.0002256.533755.46293.4005488.261质量流量（kg/h）56223.06398572.9603010.2645.410157806.276体积流量（m3/h）15538.08027499.7511841.323503.2007670.222焓（Gcal/h）-31.99-43.514-1.668-3.671-40.949HIN（Gcal/h）HOUT（Gcal/h）

28、-80.855-40.949表 2- 2 丙烷脱氢工段能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/h）QWHINHOUTError90.8557-50.949-80.855-40.9490.00021F0101 热负荷27.8556974F0102 热负荷22.3679672F0103 热负荷10.2826273F0104 热负荷6.36862545E0101 热负荷28.14261882.3.2 丙烯精制工段能量衡算表 2- 3 丙烯精制工段流股焓变计算表201207208224229230231233温度（）63.00020.00020.00018.00058.90048.50048.5005

29、0.000压力（bar）20.00010.00010.00010.00028.50020.00020.0002.000气相分率1.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000摩尔流量（Kmol/h）5488.26115.786754.2301189.70599.241351.406837.1502256.533质量流量（kg/h）157806.27690.9081520.4364740.5732947.99114790.06235234.19998572.960体积流量（m3/h）7670.2220.0001587.4821999.44395.985469.83

30、81119.29027499.751焓（Gcal/h）-40.949-0.216-0.233-1.668-1.484.3591.79-48.433HIN（Gcal/h）HOUT（Gcal/h）-40.949-45.893精制工段能量衡算表：表 2- 4 精制能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/h）QWHINHOUTError-28.956024.0121-40.9490-45.89300.00011V0201 热负荷1.91182859V0204 热负荷8.06729510V0205 热负荷1.085547265V0206 热负荷-18.08401249E0201 热负荷-17.27660

31、45E0202 热负荷-2.83244455E0203 热负荷-0.847964491E0204 热负荷-0.747335633T0201-0.226719466T0202-0.005647244432.3.3 异丙苯生产工段能量衡算表 2- 5 异丙苯生产工段流股焓变计算表301307310315-1315-2温度（）48.500137.60079.400101.000101.000压力（bar）10.0004.5024.0001.0001.000气相分率1.0000.0000.0000.0000.000摩尔流量（Kmol/h）351.406150.00013.282161.966161.9

32、66质量流量（kg/h）14790.06211719.091992.14619467.35919467.359体积流量（m3/h）924.37915.6881.26624.57824.578焓（Gcal/h）1.794.090.128-0.917-0.917HIN（Gcal/h）HOUT（Gcal/h）5.88-1.706表 2- 6 异丙苯生产工段能量衡算计算表能量衡算计算表（Gcal/h）QWHINHOUTError-20.581312.99545.8800-1.70600.00013R0301 热负荷0.8356T0301 热负荷11.47T0302 热负荷-34.847E0302 热负

33、荷0.847832767E0308 热负荷1.12152514P0306-0.01167P03070.0024962.3.4 酚酮生产工段能量衡算表 2- 7 酚酮生产工段流股焓变计算表401405407423449410437451453温度（）101.00080.00020.00025.00020.00068.00020.00063.00063.000压力（bar）1.0002.0001.0003.1001.0001.0003.1001.0001.300气相分率0.0000.0000.0001.0000.0000.0001.0000.0000.000摩尔流量（Kmol/h）161.9665.92878.2571250.54437.65478.257268.16743.654375.597质量流量（kg/h）19467.397710.6479405.99735973.0043039.1309405.9977663.6533109.13030390.130体积流量（m3/h）24.5780.86911.42510000.0003.54311.42522333.6603.94334.932焓（Gcal/h）-0.917-0.017-3.515