化工工厂和装置的物料能量和公用工程平衡

1、化工工厂和装置的物料、能量和公用工程平衡在进行化工厂设计时，首先要按照确定的设计基础（工厂、装置规模、工 艺流程、原料、辅助原料及公用工程的规格，产品及主要副产品的规格，厂区 的自然条件等）进行装置的物料和能量（热量）衡算（即工艺计算），并据此 进行全厂的物料、燃料及公用工程平衡。全厂的物料、燃料、公用工程平衡是以装置的物料、能量衡算为基础的， 两者均为化工厂设计最重要的量化中间成果。全厂的物料、燃料、公用工程平 衡对设计者确定产品方案、优化装置设置、确定配套公用工程设施的规模、进 行工厂总体设计等方面至关重要。因此，设计者必须了解这些量化的中间成果的基本内容和它们的表达形 式。1工厂的物料、

2、燃料和公用工程平衡工厂的物料、燃料和公用工程平衡通常用图示加表格的形式来表示。表格 形式常为简单的收入和支出形式，收入项表示输入和发生，支出项表示输出及 用户消耗。表格的优点为易于计算，但一般只能表示出物料的进出关系，而图 的优点是直观，可以表达出比较复杂的平衡关系。1.1物料平衡工厂的总物料平衡包括工厂内各装置从原料到中间产品直至最终产品的所 有物料。以乙烯工厂（包括乙烯装置、丁二烯抽提装置和裂解汽油加氢装置） 为例说明如下。某乙烯工厂全厂物料平衡如图3-1所示，包括乙烯装置、丁二烯抽提装置和 裂解汽油加氢装置的总物料平衡。氢气3.32氢气3.03乙烯87.50亘爾石脑油 76.47 常圧柴

3、油AGO 19.53 加氢尾油HCR 49.00 加氢行脑油10.99 哦報抽余油&38 加氢镇化尾油20.02 丙烷 25.00 外购石脑油65.61 原料合计275.00裂解燃料油15.05图3某乙烯工厂全厂物料平衡（单位：”h）对每个装置可采用表格的形式进一步说明，本例中，乙烯装置的物料平衡 表见表3-1, 丁二烯抽提装置的物料平衡表见表3-2,裂解汽油加氢装置的物料 平衡表见表3-3。表3J 乙烯装置的物料平衡表单位：t/h原料产品名称数量名称数量直懈石脑油76. 47氢气3. 32常压柴油19. 53甲烷35.86加氢尾油49. 00乙烯87. 50加氢石脑油10. 99丙烯

4、39.19重整抽余油& 38丙烷3. 58加氢焦化尾油20. 02裂解G26. 56丙烷25. 00裂解汽油62. 94外购石脑油65.61裂解燃料油15. 05损失1. 00合计275. 00合计275. 00表32 丁二烯抽提装置的物料平衡表单位：t/h产品名称名称瞬G26. 56丁二烯12. 7413. 620. 20甸十26. 5626. 56表33裂解汽油加氢装置的物料平衡表单位:t/h原料产品备注名称数量名称数量氢气0. 29裂解c54. 51裂解汽油25. 00加氢汽油17.15裂解c93. 39乙烯装置燃料损失0. 24合计25. 29合计25.29另外，对于儿个装置均

5、涉及的一些物料（公共物料），常针对该物料列出 平衡表，本例中，氢气（表3-4）、甲烷（表3-5）、裂解汽油（表3-6）、裂解 C5 （表3-7）等也可分别列表表示。表34氢气平衡表 单位：t/h产出装置数量用户名称数量乙烯装置3. 32裂解汽油加氢装置0. 29外送3. 03合计3. 32合计3. 32表35甲烷平衡表单位：t/h产出装置用户名称we 口乙35.86乙料29. 27加繚置燃料0.28夕港6.31甸十35.8635.86表36裂解汽油平衡表 单位：t/h产出装置数量用户名称数量乙烯装置62. 94裂解汽油加氢装置25. 00外送37. 94合计62. 94合计62. 94表37裂

6、解C5平衡表单位：t/h产出装置数量用户名称数量裂解汽油加氢装置451乙烯装置燃料3. 25外送1. 26合计4. 51合计4511.2燃料平衡燃料平衡应包括工厂范围内各装置所产生和消耗的所有固体、液体及气体 燃料，常用图或多张表格来表示。如图32所示是燃料平衡图的例子。EH704 磊aLP蒸汽E FA703?O-XS5-图32燃料平衡图hTBai27 1M>H>rAA43WfW*l =0卫图*3薫汽及彖水糸统平磚朋Bc 81 awWM r comi MMiKK nvcnim育电良 muwUMIM) «w« UFAixa KUUMMM u eoi»i

7、* a*wojrnuAM Mswr*JHrJILFXTXKAMiirwnwv1.3公用工程平衡公用工程平衡包括工厂范围内各装置的水、电、汽、气等的平衡。131蒸汽及凝水系统平衡蒸汽及凝水系统平衡包括工厂内各装置蒸汽的发生（从锅炉或废热锅 炉）,蒸汽的输入和输出量；各级蒸汽的用户（蒸汽透平、工艺加热器及直接 注入蒸汽），冷凝水回收系统，锅炉给水系统及除氧器，可用图或表格来表 示。蒸汽及凝水系统平衡图如图33所示。1.3.2水平衡水平衡包括工厂内各装置的工业水、低硅水、生活水及循环冷却水平衡, 可用图或表格来表示。如图34所示是某乙烯工厂循环冷却水平衡图。18129图34某乙烯工厂循环冷却水平衡图

8、133风平衡风平衡包括工厂内各装置的氮气、工厂风、仪表风等平衡，可用图或表格 来表示。2装置的物料衡算及热量衡算装置的物料衡算及热量衡算是工厂物料、燃料及公用工程平衡计算的基 础。大多数情况下，装置的物料衡算及热量衡算由该装置的工艺包设计者完 成，这些结果也常用来评价一个工艺技术的优劣。一些流程或技术简单的工艺装置，常不做工艺包设计，由工程设计人员完 成装置的物料衡算及热量衡算。装置的物料衡算及热量衡算包括流程的优化设计。根据设计基础中的原料、公用工程等约束条件及装置工艺技术的自身特点，工艺人员调整设计（操 作）条件，可使整个装置达到最优。因为需要进行大量的工艺计算，为提高效 率，除了一些较简

9、单的装置可以采用手工计算外，大多数情况下是依靠流程模 拟软件进行计算的。装置物料衡算及热量衡算的结果通常以工艺物料流程图（PFD）及物流表 的形式给出，用于全厂物料、燃料、公用工程平衡计算和单元设备计算。某苯乙烯装置工艺物料流程图之一如图3-5所示，表3-8是与该物料流程图相对应的部分物流表。急冷娜袖水分器X101VI05E105V112G冷劉EI06EI072塔TI0I工艺水赴讯黑V106AB300kPa（衣加表3-8与某苯乙烯匸艺物料流程图相对应的部分物流表流股号105LC61101111121131H115116117118来nE-103E-104X-101V-1C6E-105E-105

10、E-107E-105E-1C6E-10E-107至X 101V 105E 105X 101E 106V 105-E 106R106V 105v ioFV 105相态质殳流S/Ckg/h）花相液相气相池相P相联相气相气相液相液相空U氢吒261.85261. 89261.89261.89261.89甲焼23. 5823. 6123. 6123.6123.61二魚化舉155. 36155.61155.611SS.61155.61*91. 980.03173. 432. 3715& 0615. 373859196. 6475.11121.54甲苯403. 380. 88461. 662.113

11、64.6197. 0634. 34398. 95258. 99139.96非苯烽类35.410. 4435. 9019. 92L5. 9719. 9217. 182. 75乙笨7115. 78211.00726& 661. 384353. S22915. 1422. 384375. 9C3654.77821. 12对二甲慕93. 54L1795. 000. 0153.9741.030.1154. 0846. 207. 87间二甲苯54. 280.7155.0230. 5424. 480. C630. 6026. 38422邻二甲茶4. 140.064. 182. 132. 042. 1

12、41.890. 2512693.912. 0212832. 630. 806622. 51621C. C912.966635.495830. 59804. 900甲耳芨乙烯12.9712. 994.41& 574.414.160. 26异丙苯0.11高滦物57. 5557. 553. 6453.913. 643.610. 02am聚合初NSITBC水2895& 124. 4932026. 581951.666049. 4525977. 13698. C56747.505976.92776 57810.0849959.92220. 9153464. 711958.3318103.9035360.79806.4918910.3815895.803114.57810.08温度120.098.268.052. 257.057.071.9S&838.036.371.9压力（fe）/kP»33.0100.032. 0381.330.0S0.034.029.028. 028.034.0密度“kg/m巧0. 261785.1860.286986 7080.