【《丙烯酸生产工艺的物料衡算和热量衡算计算案例》8000字（论文）】

丙烯酸生产工艺的物料衡算和热量衡算计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u1968丙烯酸生产工艺的物料衡算和热量衡算计算案例 [12]对于连续系统:Q+W=∑H式中，Q—设备的热负荷；W—输入系统机械能；∑Hin—进入设备的总物料焓；∑H2.2能量衡算的任务本次的能量衡算任务是在划定范围的基础下，通过利用Aspenplus模拟出的流股结果计算出流出与流入的热量值，当流出与流入的热量相等时则表明能量守恒，进而能够为后续设备设计提供可靠的依据。2.3换热器能量衡算原料丙烯汽化器E101、工艺气冷却器E102进出流股焓变计算见表5-1。表5-1E101、E102流股焓变计算表名称流入流出E101E102E101E102物流编号211312温度/℃-31.23370-20.42360压力/bar3333气相分率0111摩尔流量/（kmol/h）161.981822.87161.981822.87质量流量/（kg/h）6816.1554321.536816.1554321.53体积流量/（m3/h）11.6532551.21060.3132044焓值/（cal/mol）-252.104-4777.444091.872-4870.99熵值/（cal/mol.k）-52.7722.83-38.6722.68工艺气冷却器E103、冷凝器E104进出流股焓变计算见表5-2。表5-2E103、E104流股焓变计算表名称流入流出E103E104E103E104物流编号14181519温度/℃36069.917040压力/bar3232气相分率1110.88摩尔流量/（kmol/h）2371.592412.542371.592412.54质量流量/（kg/h）72488.2865511.8772488.2865511.87体积流量/（m3/h）41622.634387.529091.727672.2焓值/（cal/mol）-7012.094-8923.532-8687.167-10361.192熵值/（cal/mol.k）2.184-0.894-0.955-2.252冷凝器E201、冷却器E301进出流股焓变计算见表5-3。表5-3E201、E301流股焓变计算表名称流入流出E201E301E201E301物流编号16281729温度/℃39.379.2540压力/bar2121气相分率110.970摩尔流量/（kmol/h）2121.832779.182121.832779.18质量流量/（kg/h）59822.89133528.4559822.89133528.45体积流量/（m3/h）27569.880049.923748.1141.23焓值/（cal/mol）-2297.269-32630.891-2878.801-43189.257熵值/（cal/mol.k）-0.746-22.451-2.681-22.451甲苯冷却器E302进出流股焓变计算见表5-4。表5-4E302流股焓变计算表名称流入流出E302E302物流编号4243温度/℃8540压力/bar22气相分率00摩尔流量/（kmol/h）793.52793.52质量流量/（kg/h）74001.1074001.10体积流量/（m3/h）89.0681.66焓值/（cal/mol）-5198.960-7047.850熵值/（cal/mol.k）-76.179-81.880所有换热器热量衡算见表5-5。表5-5换热器热量平衡计算表设备位号W/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)ErrorE10100.663-0.0410.6630E1020-0.171-8.723-8.8940E1030-3.973-16.630-20.6020E1040-3.480-21.555-22.0350E2010-1.236-1.881-6.1170E3010-29.344-90.687-120.0310E3020-1.467-1.125-2.5930由表5-5可见所有换热器的热量衡算错误率为0，所以能量守恒。2.4塔设备能量衡算2.1.1水洗塔T201的能量衡算丙烯酸水洗塔T201流股焓变计算表如表5-6所示，表5-7为T201热量平衡计算表。表5-6水洗塔T201进出流股焓变计算表进料出料流股编号15341626温度/℃170.040.069.977.2压力/Bar3.002.002.002.12气相分率1.000.001.000.00摩尔流量/（kmol/h）2371.591572.442412.541528.49质量流量/（kg/h）72488.2836426.3565511.8743399.76体积流量/（m3/h）29091.6632.9034387.4641.45焓值/（cal/mol）-8687.167-73642.216-8923.532-75136.279熵值/（cal/mol.k）-0.955-41.837-0.894-40.830表5-7水洗塔T0101热量平衡计算表W/(Gcal/h)Condenser/(Gcal/h)Reboiler/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error0000-136.40-136.4002.1.2脱水塔T301的能量衡算丙烯酸脱水塔T301流股焓变计算表如表5-6所示，表5-7为T301热量平衡计算表。表5-8脱水塔T301进出流股焓变计算表进料出料流股编号15341626温度/℃70.640.079.2112.0压力/Bar2.001.001.001.17气相分率0.000.001.000.00摩尔流量/（kmol/h）1887.451823.362779.18931.63质量流量/（kg/h）50441.53167007.68133528.4583923.77体积流量/（m3/h）51.63192.5780049.90103.11焓值/（cal/mol）-74063.4531847.586-32630.891-16110.299熵值/（cal/mol.k）-40.367-79.208-22.451-68.593表5-9脱水塔T301热量平衡计算表W/(Gcal/h)Condenser/(Gcal/h)Reboiler/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error0030.730-136.42-102.7002.1.3高沸塔T303的能量衡算高沸塔T303流股焓变计算表如表5-10所示，表5-11为高沸塔T303热量平衡计算表。表5-10高沸塔T303进出流股焓变计算表进料出料流股编号353637温度/℃40.019.1112.6压力/Bar2.001.001.17气相分率000摩尔流量/（kmol/h）176.85149.5027.36质量流量/（kg/h）4096.902867.831229.07体积流量/（m3/h）1.042.881.14焓值/（cal/mol）-73642.212-69192.990-97987.345熵值/（cal/mol.k）-41.837-39.581-51.653表5-11高沸塔T0105热量平衡计算表W/(Gcal/h)Condenser/(Gcal/h)Reboiler/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error0-11.6211.620-13.02-13.0202.1.4甲苯分离塔T302的能量衡算甲苯分离塔T302流股焓变计算表如表5-12所示，表5-13为甲苯分离T302热量平衡计算表。表5-12甲苯分离塔T302进出流股焓变计算表进料出料流股编号383944温度/℃112.082.0122.9压力/Bar1.170.500.67气相分率0.000.000.00摩尔流量/（kmol/h）931.63788.22143.41质量流量/（kg/h）83923.7773512.7310408.04体积流量/（m3/h）103.1188.4911.70焓值/（cal/mol）-16110.299-5259.470-82483.813熵值/（cal/mol.k）-68.593-76.150-49.933表5-13甲苯分离塔T302热量平衡计算表W/(Gcal/h)Condenser/(Gcal/h)Reboiler/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error0-21.8423.870-12.01-12.9702.1.5常压塔T304的能量衡算丙烯酸常压塔T304流股焓变计算表如表5-14所示，表5-15为丙烯酸常压塔T304热量平衡计算表。表5-14常压塔T0104进出流股焓变计算表进料出料流股编号454647温度/℃126.262.2111.2压力/Bar3.000.200.37气相分率0.000.000.00摩尔流量/（kmol/h）143.411.66138.75质量流量/（kg/h）10408.04403.0410002.00体积流量/（m3/h）11.710.4710.97焓值/（cal/mol）-82473.608-21069.118-84987.684熵值/（cal/mol.k）-49.927-69.127-50.187表5-15常压塔T304热量平衡计算表W/(Gcal/h)Condenser/(Gcal/h)Reboiler/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error0-0.310.250-11.83-11.8902.5反应器能量衡算2.2.1氧化反应器R101的能量衡算氧化反应器R101流股焓变计算表如表5-16所示，表5-17为一级氧化反应器R101热量平衡计算表。表5-16氧化反应器R101进出流股焓变计算表进料出料流股编号1011温度/℃82.4370.0压力/Bar3.003.00气相分率1.001.00摩尔流量/（kmol/h）1823.361822.87质量流量/（kg/h）54321.5354321.53体积流量/（m3/h）17941.7232551.19焓值/（cal/mol）402.285-4777.436熵值/（cal/mol.k）-2.5452.827表5-17氧化反应器R101热量平衡计算表W/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)（Gcal/h）Hin/(Gcal/h)（Gcal/h）Hout/(Gcal/h)（Gcal/h）Error0-9.460.74-8.7202.2.2氧化反应器R102的能量衡算氧化反应器R102流股焓变计算表如表5-18所示，表5-19为二级氧化反应器R102热量平衡计算表。表5-18氧化反应器R102进出流股焓变计算表进料出料流股编号1314温度/℃321.4360.0压力/Bar3.003.00气相分率1.001.00摩尔流量/（kmol/h）2452.882371.59质量流量/（kg/h）72488.2872488.28体积流量/（m3/h）40631.9241622.63焓值/（cal/mol）-3327.991-7012.094熵值/（cal/mol.k）2.7712.184表5-19氧化反应器R102热量平衡计算表W/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error0-8.47-8.16-16.6302.6分离罐能量衡算2.6.1气液分离器V101的能量衡算气液分离器V101流股焓变计算表如表5-20所示，表5-21为气液分离器V101热量平衡计算表。表5-20气液分离器V101进出流股焓变计算表进料出料流股编号17201825温度/℃40.02.039.339.3压力/Bar2.002.002.002.00气相分率0.880.001.000.00摩尔流量/（kmol/h）2412.5468.252121.83358.95质量流量/（kg/h）65511.871352.7859822.897041.76体积流量/（m3/h）27672.211.3427569.807.20焓值/（cal/mol）-10361.192-70209.190-2297.269-69492.171熵值/（cal/mol.k）-2.252-40.663-0.746-38.650表5-21气液分离器V101热量平衡计算表W/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error00-29.83-29.8302.6.2气液分离器V102的能量衡算气液分离器V102流股焓变计算表如表5-22所示，表5-23为气液分离器V102热量平衡计算表。表5-22气液分离器V102进出流股焓变计算表进料出料流股编号192021温度/℃2.02.02.0压力/Bar2.002.002.00气相分率0.970.001.00摩尔流量/（kmol/h）2121.8368.252056.58质量流量/（kg/h）59822.921352.7858470.14体积流量/（m3/h）23748.061.3423746.71焓值/（cal/mol）-2878.801-70209.190-641.378熵值/（cal/mol.k）-2.681-40.663-1.421表5-23气液分离器V102热量平衡计算表W/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error00-6.12-6.1202.6.3水油分离器V301的能量衡算水油分离器V301流股焓变计算表如表5-23所示，表5-24为水油分离器V301热量平衡计算表。表5-24水油分离器V301进出流股焓变计算表进料出料流股编号2943303132温度/℃40.040.040.040.040.0压力/Bar1.002.001.001.001.00气相分率0.000.000.001.000.00摩尔流量/（kmol/h）2779.18793.521823.360.051749.30质量流量/（kg/h）133528.4574001.10167007.681.5740523.28体积流量/（m3/h）141.2381.66192.571.2139.94焓值/（cal/mol）-43189.257-7047.8501847.586-3710.83673643.114熵值/（cal/mol.k）-56.369-81.880-79.208-3.172-41.838表5-25水油分离器V301热量平衡计算表W/(Gcal/h)Q/(Gcal/h)Hin/(Gcal/h)Hout/(Gcal/h)Error00.17-122.62-122.4502.7泵能量衡算泵P0101、P0102流股焓变计算表如表5-26所示。表5-26P0101、P0102流股焓变计算表进料出料P101P301P101P301物流编号141242温度/℃-31.481.6-31.281.7压力/MPa20.532气相分率0000摩尔流量/（kmol/h）161.98793.52161.98793.52质量流量/（kg/h）6816.1574001.106816.1574001.10体积流量/（l/min）11.6589.0611.6589.07焓值/（cal/mol）-252.977-5201.785-252.104-5198.960熵/（cal/mol.k）-52.779-76.185-52.772-76.179泵P0103、P0104流股焓变计算表如表5-27所示。表5-27P0103、P0104流股焓变计算表进料出料P302P303P302P303物流编号32443345温度/℃40.0122.940.0126.2压力/MPa10.723.0气相分率0000摩尔流量/（kmol/h）1749.30143.411749.30143.41质量流量/（kg/h）40523.2810408.0440523.2810408.04体积流量/（l/min）39.9411.7039.9