宁夏能化年产10万吨醋酸乙烯酯项目5-1附录一物料衡算计算书.docx
宁夏能化年产十万吨醋酸乙烯酯项目-物料衡算计算书
2019“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生设计竞赛
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中国石化长城能源化工有限公司SINOPECGREATWALLENERGGYANDCHEMICALCO.LRD
中国石化长城能源化工有限公司
SINOPECGREATWALLENERGGYANDCHEMICALCO.LRD
2019“东华科技—恒逸石化杯”
第十三届全国大学生化工设计竞赛
指导老师：白净
团队成员：张志普张萌胧申晓影马武举李文磊
宁夏能化年产10万吨醋酸乙烯酯项目
物料衡算计算书郑州大学众酯成城团队
物料衡算计算书
郑州大学众酯成城团队
目录TOC\o1-3\h\z\u
1.1概述 1
1.2物料衡算目的 1
1.3物料衡算方法 1
1.4总项目衡算 2
1.4.1物料衡算任务 2
1.4.2醋酸乙烯合成工段 3
1.4.3气体分离工段 13
1.4.4乙醛精制工段 22
1.4.5醋酸乙烯精制工段 27
1.4.6总物料衡算 34
1.5总结 35
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1.1概述
本项目主要并以乙炔和工业醋酸为主要原料，通过加成、精馏等工艺合成纯度为99.8％wt的醋酸乙烯，年产量为10万吨，副产精制乙醛。
在已确定化学生产工艺和流程后，由定性阶段转向定量阶段，通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算精算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理。
1.2物料衡算目的
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下基础。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。
1.3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
系统中的积累=输入-输出+生产-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
物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。各种衡算方法的适用情况如表1-1所示：
表1-1各衡算方法适用情况
类别
物料衡算形式
无化学反应
有化学反应
总衡算式
总物流衡算式
适用
适用
总物质的量衡算式
适用
不适用
组分衡算式
组分质量衡算式
适用
不适用
组分物质的量衡算式
适用
不适用
元素原子衡算式
元素原子质量衡算式
适用
适用
原始原子物质的量衡算式
适用
适用
由于系统中存在化学反应，我们主要采用总质量衡算的衡算方法，同时列出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。
1.4总项目衡算
从原料入厂到产品输出，其工艺路线可分为如下4个工段：
醋酸乙烯合成工段、气体分离工段工段、乙醛精制工段工段、醋酸乙烯精制工段。
1.4.1物料衡算任务
对于本厂，工艺采取年开工330天（7920小时）的连续操作，其中一年内的一个月（约30天）用于固定的停车设备检修及紧急情况处理。物料衡算的主要任务在于：
确定醋酸乙烯以及副产品的实际产量以及质量指标；
确定水、乙炔、醋酸的循环量及损失率等指标；
确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标；
各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确定；
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。
1.4.2醋酸乙烯合成工段
图1-1醋酸乙烯合成工段
表1-2醋酸乙烯合成工段总物料衡算表
进出口
进口
出口
流股编号
CH3COOH
C2H2
C2H2X
E0103OUT
Temperature℃
25
25
25
50
Pressurebar
1
1
1.15
1.7
VaporFrac
0
1
1
0.751
MoleFlowkmol/hr
380.0
180.33
766.49
1170.044
MassFlowkg/hr
22713.97
4666.46
19957.97
47338.405
VolumeFlowl/min