全国化工大赛-恒逸石化杯-扬子石化年产18万吨醋酸乙烯项目附录2 能量衡算.docx
扬子石化年产18万吨醋酸乙烯项目?能量衡算
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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
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
扬子石化年产18万吨醋酸乙烯项目
能量衡算
参赛团队：AHPU柚子皮团队
参赛队员：刘颖豪徐瑞赵永慧孙艳艳吴涛
指导老师：霍朝飞李芳潘梦李兴扬唐定兴
扬子石化年产18万吨醋酸乙烯项目?能量衡算
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目录
TOC\o1-3\h\z\u1概述 2
2能量衡算原理 2
3能量衡算任务 2
4能量衡算 3
4.1醋酸甲酯精制工段 3
4.1.1塔器能量衡算 3
4.1.2泵能量衡算 5
4.1.3换热器能量衡算 6
4.2醋酐制备工段 7
4.2.1塔器能量衡算 7
4.2.2反应器能量衡算 10
4.2.3换热器能量衡算 12
4.2.4压缩机能量衡算 20
4.3.5泵能量衡算 23
4.3醋酸乙烯制备工段 28
4.3.1塔器能量衡算 28
4.3.2换热器能量衡算 31
4.3.3泵能量衡算 33
5.能量衡算总结 35
1概述
拟建一套醋酸乙烯生产工艺，在全工艺段中伴随着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、释放和转化。其中的能量变换数量关系可以从能量衡算求得，对于新设计的车间，可以由此确定设备的热负荷。再根据设备的热负荷大小、所处理物料的性质及工艺要求选择恰当的设备。总之，通过下述能量衡算，可以为后续设计工作中提高热量的利用率，降低能耗提供主要依据。
2能量衡算原理
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热量平衡方程：
其中，
——表示输入设备热量的总和；
——表示输出设备热量的总和；
——表示损失热量的总和。
对于连续系统：
其中，
——设备的热负荷；
——输入系统的机械能；
——离开设备的各物料焓之和；
——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。
3能量衡算任务
在进行能量衡算中，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确定精馏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。
4能量衡算
4.1醋酸甲酯精制工段
4.1.1塔器能量衡算
（1）T0101
表1-1热负荷表
W
Q
热负荷（Mcal/hr）
0
冷凝器
再沸器
-3691.75
5076.81
1385.06
表1-2物流焓变计算表
In
Out
物流编号
S0101
S0111
S0115
S0103
S0104
温度（℃）
25
60.1018
39.9992
53.9011
112.906
压力（bar）
1.2
1.1
1
0.9
1.173
摩尔流量（kmol/hr）
362.806
449.427
222.688
282.657
752.263
质量流量（kg/hr）
22400
8089.43
13799.3
20864.1
23433.6
体积流量（cum/hr）
28.2737
8.44069
12.4827
27.3246
30.4031
焓流量（Mcal/hr）
-35301.3
-30410.7
-24247.4
-29659
-58915.3
表1-3能量平衡计算一览表
W（Mcal/hr）
Q（Mcal/hr）
Hin（Mcal/hr）
Hout（Mcal/hr）
Error
0
1385.06
-89958.4
-88574.3
-0.96
（2）T0102
表1-4热负荷表
W
Q
热负荷（Mcal/hr）
0
冷凝器
再沸器
-1848.74
1791.02
-57.72
表