全国化工大赛-陕鼓杯-中化泉州公司10万吨甲基丙烯酸甲酯项目8-2 附录二 物料平衡计算书.doc
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目录
TOC\o1-3\h\z\u1.物料衡算目的 1
2.物料衡算方法 1
3.物料衡算任务 1
4.全装置物料衡算表 2
5.分工段物料衡算 2
5.1丁烯异构反应工段 2
5.2异丁烯萃取及萃取剂回收工段 4
5.3甲基丙烯醛合成工段 6
5.4甲基丙烯醛精制工段 8
5.5甲基丙烯酸合成及精制工段 10
5.6甲醇回收工段 12
5.7甲基丙烯酸甲酯合成工段 14
5.8甲基丙烯酸甲酯精制工段 16
5.9废气废水处理工段 18
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1.物料衡算目的
本项目拟建一套年产10万吨的甲基丙烯酸甲酯装置，同时副产甲基丙烯酸等产品。工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础。对于已有装置，物料衡算可以弄清原料的来龙去脉，找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据和明确方向，并可作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。
2.物料衡算方法
物料衡算是根据质量守恒定律，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：
输入=输出—生成+消耗
对无化学反应的稳定过程，又可表示为：
输入=输出
3.物料衡算任务
（1）确定甲基丙烯酸甲酯以及副产品的实际产量以及质量指标；
（2）确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标；
（3）各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确定；
（4）汇总全流程物料衡算，数据用于完成物料流程图等后续设计任务。
4.全装置物料衡算表
表4-1项目总物料平衡表
物料名称
收率wt%
数量
备注
kg/h
104t/a
入方
年开工时数按8000小时计
抽余碳四
18.84
21013.10
16.81
进料氢气
0.01
14.94
0.01
新鲜甲醇
4.28
4770.00
3.82
进料空气
76.87
85731.22
68.58
总计
100.00
111529.26
89.22
出方
剩余碳四（未反应C4）
10.11
11278.20
9.02
产品甲基丙烯酸甲酯占原料抽余碳四的比例为64.1%
甲基丙烯酸甲酯
12.08
13470.20
10.78
甲基丙烯酸
0.80
892.05
0.71
异丁烷
0.55
608.52
0.49
反应生成水（去产汽）
4.47
4988.33
3.99
废气+损失
71.99
80291.96
64.23
总计
100
111529.26
89.22
5.分工段物料衡算
5.1丁烯异构反应工段
图5-1丁烯异构反应工段流程图
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表5-1丁烯异构反应工段物料平衡表
入方
出方
物流编号
1-1
1-2
1-3
1-5
物流说明
抽余碳四
进料氢气
T0101塔顶粗异丁烯
T0101塔底剩余碳四
温度℃
30.00
30.00
55.60
66.30
压力bar
9.00
9.00
7.00
7.35
气化分率
0.00
1.00
0.00
0.00
摩尔流量kmol/h
373.29
7.41
173.393
199.90
质量流量kg/h
21013.10
14.94
9749.8
11278.21
体积流量m3/h
36.14
20.87
17.92
20.74
组分
kg/h
质量分率
kg/h
质量分率
kg/h
质量分率
kg/h
质量分率
C4H8-5
9827.81
0.468
9119.78
0.935
708.02
0.063
C4H8-1
6436.30
0.306
5.42
557PPM
10.79
957PPM
C4H8-2
846.82
0.04
0.47
49PPM
2552.67
0.226
C4H10-2
609.37
0.029
608.63
0.062
0.74
66PPM
C4H10-1
137