全国化工大赛-恒逸石化杯-中石化年产22万吨醋酸乙烯项目附录3-能量平衡计算书.doc
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目录
TOC\o1-3\h\z\u13277第一章总述 4
2466第二章本项目能量衡算 4
51722.1能量衡算的原理和准则 4
133292.2能量衡算任务 4
113112.3各工段设备能量衡算 5
146872.3.1Bayer气相法醋酸乙烯合成工段 5
315232.3.2预分离工段 6
235682.3.3CO2吸收解吸工段 9
245942.3.4产品精制工段 10
第一章总述
本项目中采用乙烯气相法生产醋酸乙烯工艺，拟建一套20万吨/年醋酸乙烯生产装置。在生产过程中，伴随着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元，过程中发生着质量传递的同时也伴随着能量的消耗、转移和释放。其中的能量变换关系和数量可以从能量衡算求得。对于一个项目的设计，可以依此来确定设备的热负荷。再根据设备的热负荷大小、所处理的物料的性质及工艺要求来选择恰当的设备。总之，通过下述能量衡算，可以为下个阶段工作中能量的优化利用，降低能耗提供主要依据。
第二章本项目能量衡算
2.1能量衡算的原理和准则
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：
输入设备热量的总和=出设备热量的总和+损失热量的总和
对于连续系统：
Q+W=ΣHout-ΣHin
其中，
Q——设备的热负荷。
W——输入系统的机械能。
ΣHout——离开设备的各物料焓之和。
ΣHin——进入设备的各物料焓之和。
在进行全厂热量衡算时，是以单元设备为基本单位，考虑由机械能转换、化学反应释放和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺段进行系统级的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。
2.2能量衡算任务
在进行本项目装置的热量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务：
（1）确定工艺单元中物料输送机械（如泵）所需要的功率，以便于进行设备的设计和选型；
（2）确定吸收等单元操作中所需要的热量或冷量以及传递速率，计算换热设备的尺寸，确定加热剂和冷却剂的消耗量，为后续设计中比如供汽、供冷、供水等专业提供设备条件；
（3）确定为保持一定反应温度所需移除或者加入的热传递速率，指导反应器的设计和选型；
（4）提高热量内部集成度，充分利用余热，提高能量利用率，降低能耗；
（5）最终计算出总需求能量和能量的费用，并由此确定工艺过程在经济上的可行性。
2.3各工段设备能量衡算
2.3.1Bayer气相法醋酸乙烯合成工段
2.3.1.1反应器能量衡算表
表2-1反应器流股焓变计算表
IN
OUT
1-16
1-15
Temperature℃
120
140
Pressurebar
7.147971533
7.83
MolarVaporFraction
1
1
MoleFlowskmol/hr
4161.688728
3999.393726
MassFlowskg/hr
132978.5998
132978.5998
VolumeFlowcum/hr
19031.46926
17545.56726
EnthalpyFlowkW
-46999.33556
-67306.96426
ΣHkW
-46999.33556
-67306.96426
表2-2反应器能量守恒表
QkW
WkW
ΣHinkW
ΣHoutkW
-20307.63
0.00
-46999.34
-67306.96
Q+W
-20307.63
ΣHout-ΣHin
-20307.63
2.3.2预分离工段
2.3.2.1醋酸洗塔T0201能量衡算表
表2-3醋酸洗塔T0201流股焓变计算表
IN
OUT
2-9
2-14
2-15
2-10
Temperature℃
20
141116Pressurebar
1.2
8
1.2
1.2
MolarVaporFraction
0
1
0
1
MoleFlowskmol/hr
534
2656.018172
529.2610627
2660.757109
MassFlowskg/hr
30638.22775
76200.74222
30615.96433
76223.00564
VolumeFlowcum/hr
297948.015907
2953388.57656
EnthalpyF