【一套年产10万吨异丙苯生产装置的物料和能量衡算计算案例2800字】

一套年产10万吨异丙苯生产装置的物料和能量衡算计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u9570一套年产10万吨异丙苯生产装置的物料和能量衡算计算案例 1258421.1压缩机C101的物料衡算 1105861.2反应器R101的物料衡算 269881.3混合器M101的物料衡算 3283281.4泵P101物料衡算 412591.5减压阀W101的物料衡算 4115911.6苯精馏塔T101的物料衡算 5241201.7异丙苯精制塔T102的物料衡算 619209第2章能量衡算 7196072.1能量衡算原理 7233222.2冷却器E101的能量衡算 7298182.3反应器R101能量衡算 877602.4合成异丙苯全流程的能量衡算 9第1章物料衡算物料衡算是利用质量守恒定律，即在反应与流动的过程中进入设备内部的质量与出来设备的质量相等。一般来讲，物料衡算的计算公式如下表达：如果在物料流动之时不存在化学变化，在上面的式子可以简化成：不考虑物料留置、损耗，那么物料衡算可以表达为：物料平衡方程是根据质量守恒定律建立起来的，1.1压缩机C101的物料衡算压缩机C101为丙烯压缩机，反应温度为25℃，反应压力为1bar，输入流股为1，输出流股为3，物料衡算示意图如图1.1所示，物料衡算结果如表5-1所示。图1.1压缩机C01物料衡算示意图表5-1物料衡算表输入输出物流编号13组分质量流量Kg/h质量分率%质量流量Kg/h质量分率%丙烯5352.870.9485352.870.948丙烷291.4470.052291.4470.052合计5652.311005652.31100总计5652.315652.31从表5-2结果中得到，进出物料相同，物料守恒。1.2反应器R101的物料衡算反应器R101为固定床反应器，分子筛催化剂装填在催化剂床层之间，苯和丙烯以液相形式通过催化剂床层，反应温度350℃，压力24bar，在催化剂的作用下反应生成异丙苯和少量二异丙苯。反应器R101物料衡算示意图如图1.2所示，输入物流为6，输出物流为7；物料衡算结果如表5-2所示。图1.2反应器R101物料衡算示意图表5-2反应器R101物料衡算表输入输出物流编号67组分质量流量Kg/h质量分率%质量流量Kg/h质量分率%苯41450.287.8231701.267.17丙烯5352.8711.3522.78430.056丙烷291.4470.626291.4470.626异丙烯0014761.231.28二异丙烯00309.8640.66水92.56190.20592.56190.205合计47199.110047199.1100总计47199.147199.1从表5-2结果中得到，进出物料相同，物料守恒。1.3混合器M101的物料衡算混合器M101用来混合新鲜苯和丙烯，输入物流为3，4，输出物流为5。物料衡算示意图如图1.3所示，物料衡算结果如表5-3所示。图1.3混合器M101的物料衡算示意图表5-3混合器M101物料衡算表输入输出物流编号345组分质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%苯00414450.299.7641450.287.8199丙烯5352.8794.773005352.8711.3495丙烷291.4471.22700291.4470.625异丙苯000.184000二异丙苯000000水0092.56190.2492.56190.205合计5652.3110041542.810047199.1100总计47199.147199.1从表5-3结果中得到，进出物料相同，即物料守恒。1.4泵P101物料衡算泵P101是苯加压泵，反应温度是25℃，反应压力是1bar。输入流股是2，输出流股是4，物料衡算示意图如图1.4所示，物料衡算结果如表5-4所示。图1.4泵P101物料衡算示意图表5-4物料衡算结果输入输出物流编号24组分质量流量Kg/h质量分率%质量流量Kg/h质量分率%苯41450.20.99741450.20.997水92.56190.00392.56190.003合计41542.810041542.8100总计41542.841542.8从表5-4结果中得到，进出物料相同，即物料守恒。1.5减压阀W101的物料衡算减压阀W101将混合物料减少压力并进入闪蒸塔，输入流股8，输出流股9，物料衡算示意图如图1.5所示，物料衡算结果如表5-5所示.图1.5减压阀W101物料衡算示意图表5-5减压阀W101物料衡算结果表输入输出物流编号89组分质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%苯31701.267.1731701.267.17丙烯22.78430.000522.78430.0005丙烷291.4470.006291.4470.006异丙苯14761.20.3114761.20.31二异丙苯309.8640.006309.8640.006水92.56190.00292.56190.002合计47199.110047199.1100总计47199.147199.1从表5-5结果中得到，进出物料相同，即物料守恒。1.6苯精馏塔T101的物料衡算苯精馏塔T101用来将原料混合物分成2股物流，输入物流为11，输出物流为12，13。物料衡算示意图如图1.6所示，物料衡算结果如表5-6所示。图1.6苯精馏塔T101物料衡算示意图表5-6苯精馏塔T101物料衡算表输入输出物流编号111213组分质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%苯24599.562.7924517.499.1982.12560.57丙烯3.7955303.795530.01500丙烷41.07970.10541.07970.6600异丙苯14201.432.25132.6820.53714068.797.30二异丙苯308.1570.780.05340308.1042.13水22.77980.05822.77980.0900总计39172.710024717.810014459100合计39172.739172.7从表5-6结果中得到，输入量等于输出量，即物料守恒。1.7异丙苯精制塔T102的物料衡算异丙苯精制塔T102用来混合原料苯和丙烯，输入物流为14，输出物流为15，16。物料衡算示意图如图1.7所示，物料衡算结果如表5-7所示。图1.7丙苯精制塔T102物料衡算示意图表5-7异丙苯精制塔T102物料衡算表输入输出物流编号141516组分质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%质量流量/Kg/h质量分数/%苯82.12560.5782.12560.5900丙烯000000丙烷000000异丙苯14068.797.301381699.41252.70541.07二异丙苯308.1042.130.1820307.92254.93水000000合计1445913898.3560.626总计1445914459从表5-7结果中得到，输入量等于输出量，即物料守恒。

第2章能量衡算本方案拟建设一套年产10万吨异丙苯生产装置，在生产过程中，物料从一个系统转移到另一个系统，或从一个装置转移到另一个装置，质量变送器从能量消耗、输出和转换三个方面进行分析并选择合适的设备，加工材料类型和工艺要求有助于计算能量平衡；将物流之间的能量转化为后期设计，减少能量损耗，提高能源利用率，是现代工业节能的重要途径。2.1能量衡算原理能量衡算的基本依据是能量守恒定律，能量守恒定律是以化工过程的能量衡算结果为基础进行的。根据能量守恒定律，对于连续系统有:Q+W+公式中：Q—设备的热负荷；W—系统的机械能，输入为正，输出为负；Q损—系统损失的能量，可以忽略不计，即HOUT—离开系统的物料焓值之和；物料平衡的主要任务是：确定生产过程中的材料运输设备（例如泵）的功率，便于设备的设计和选择。决定热交换装置的热负荷，计算需要除去的热量和冷却量，计算热交换装置的选择。2.2冷却器E101的能量衡算利用AspenPlusV9模拟软件运行模拟，得到冷却器E101的能量计算结果，结果如图2.1、2.2所示。图2.1冷却器E101能量模拟结果图2.2冷却器E101热负荷计算结果表6-1换热器E101的数据表主要参数进料液出料液压力/Mpa2.42温度/℃35080液相分率01总摩尔流量/（kmol/h）543.337843.337总质量流量（kg/h）47199.147199.1焓（Gcal/h）13.50654.1941热负荷Q（Gcal/h）-9.3124图2.1、2.2结果显示，冷却器E101的热负荷Q=-9.31241Gcal/h，输入系统的机械功W=0，HOUT=kw，HINHOUT−H表6-2冷却器E101能量衡算表设备位号Q/Gcal/hW/Gcal/hΣHOU/Gcal/hΣHIN/Gcal/hQ+W/Gcal/hΣHOUT--ΣHIN/Gcal/h能量差守恒情况E101-9.3124104.194113.5065-9.3124-9.3124-9.3124守恒2.3反应器R101能量衡算现将流程中模拟R101参数结果汇总，反应器R101的每个流股之间的焓变最终结果总结于表6-3，反应器的热量衡算总结于表6-4。表6-3反应器R101各流股的数据统计结果表6-4反应器R101的热量衡算设备位号QWΣHOUTΣHINQ+WΣHOUT－ΣHIN能量差守恒情况R101-3330.37019038.515708.1-3330.37-3330.370守恒2.4合成异丙苯全流程的能量衡算利用AspenPlusV9对合成异丙苯的模拟流程中的主要设备进行能量衡算，能量衡算结果如表6-5所示。表6-5合成异丙苯模拟流程的能量衡算表设备位号Q/kwW/kwΣHOUT/kwΣHIN/kwQ+W/kwΣHOUT－ΣHIN/kw能量差/kw守恒情况E101-9.312404.194113.5065-9.3124-9.31240守恒T101371.2904842.484471.19371.29371.290守恒T10211.860-169.712157.84811.8611.860守恒R101-3330.37019038.515708.1-3330.37-3330.370守恒设备位号Q/kwW/kwΣHOUT/kwΣHIN/kwQ