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文檔簡介
南京揚子石化年產5.7萬噸超高分子量PMMA項目 能量平衡計算書南京揚子石化年產6萬噸超高分子量PMMA項目 能量平衡計算書目錄1.1總述11.2 熱量衡算原理11.3 熱量衡算任務21.4 熱量衡算21.4.1 MAL合成與精制工段21.4.1.1反應器熱量衡算21.4.1.2壓縮機熱量衡算31.4.1.3換熱器熱量衡算51.4.1.4 塔的熱量衡算81.4.2 MMA合成與精制工段101.4.2.1反應器熱量衡算101.4.2.2壓縮機熱量衡算111.4.2.3換熱器熱量衡算121.4.2.4塔熱量衡算131.4.2.5泵熱量衡算171.4.3 PMMA合成工段191.4.4.1 反應器熱量衡算191.4.3.2 換熱器熱量衡算211.4.3.4 分離罐的熱量衡算211.5總結221.1總述本項目擬建一套年利用異丁烯制備6萬噸PMMA的裝置,在全工藝段中伴隨著物料從一個體系或單元進入另一個體系或單元,在發(fā)生質量傳遞的同時也伴隨著熱量的消耗、釋放和轉化。其中的熱量變換數量關系可以從熱量衡算求得,對于新設計的車間,可以由此確定設備的熱負荷。再根據設備的熱負荷大小、所處理物料的性質及工藝要求選擇恰當的設備??偠灾ㄟ^下述熱量衡算,可以為后續(xù)設計工作中提高熱量的利用率,降低能耗提供主要依據。1.2 熱量衡算原理工程依據化工設計中關于熱量衡算的基本思想和要求,遵循基本規(guī)范與實際工藝相結合的原則,進行熱量衡算書的編制。其中一個主要依據是熱量平衡方程:其中,表示輸入設備熱量的總和;表示輸出設備熱量的總和;表示損失熱量的總和。對于連續(xù)系統(tǒng):其中,設備的熱負荷;輸入系統(tǒng)的機械能;離開設備的各物料焓之和;進入設備的各物料焓之和。在進行全廠熱量衡算時,是以單元設備為基本單位,考慮由機械能轉換、化學反應釋放和單純的物理變化帶來的熱量變化。最終對全工藝段進行系統(tǒng)級的熱量平衡計算,進而用于指導節(jié)能降耗設計工作。1.3 熱量衡算任務在進行脫硫并資源化利用裝置的熱量衡算中,主要通過定量計算完成下述基本任務:確定工藝單元中物料輸送機械(如泵)所需要的功率,以便于進行設備的設計和選型; 確定精餾等單元操作中所需要的熱量或冷量以及傳遞速率,計算換熱設備的尺寸,確定加熱劑和冷卻劑的消耗量,為后續(xù)設計中比如供汽、供冷、供水等專業(yè)提供設備條件;確定為保持一定反應溫度所需移除或者加入的熱傳遞速率,指導反應器的設計和選型;提高熱量內部集成度,充分利用余熱,提高能量利用率,降低能耗;最終計算出總需求能量和能量的費用,并由此確定工藝過程在經濟上的可行性。1.4 熱量衡算1.4.1 MAL合成與精制工段1.4.1.1反應器熱量衡算(1)R0101 MAL合成反應器表1-1 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0-5.32表1-2 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號105110Temperature C335.35360Pressure bar22Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr435.423435.423Mass Flow kg/hr14867.414867.4Volume Flow cum/hr11017.4311017.43Enthalpy Gcal/hr0.78882-4.53表1-3 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0-5.320.78882-4.53 0.11.4.1.2壓縮機熱量衡算(1)C0101 空氣壓縮機表1-4 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.21670表1-5 流股焓變計算表進口出口物流編號101106Temperature C25113.278Pressure bar12Vapor Frac10.599Mole Flow kmol/hr351.324351.324Mass Flow kg/hr14551.3614551.36Volume Flow cum/hr8591.168591.16Enthalpy Gcal/hr-0.000570.216表1-6 熱量平衡計算W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.21670-0.000570.2160(2)C0102出料壓縮機表1-7 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.6360表1-8 流股焓變計算表進口出口物流編號111112Temperature C80120Pressure bar27Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr435.46435.46Mass Flow kg/hr14867.414867.4Volume Flow cum/hr6351.886351.88Enthalpy Gcal/hr-6.136-5.96表1-9 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.6360-6.136-5.96 0(3)C0103異丁烯壓縮機表1-10 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.004120表1-11 流股焓變計算表進口出口物流編號131133Temperature C38.6468.45Pressure bar12Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr6.8976.897Mass Flow kg/hr400400Volume Flow cum/hr174.678174.678Enthalpy Gcal/hr-0.0941-0.09000表1-12 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.004120-0.0941-0.0900001.4.1.3換熱器熱量衡算(1)E0101蒸發(fā)加熱器表1-13 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00.1表1-14 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號102103104107Temperature C38986215280Pressure bar2222Vapor Frac1111Mole Flow kmol/hr435.46435.46435.46435.46Mass Flow kg/hr14867.414867.414867.414867.4Volume Flow cum/hr11983.811983.811983.811983.8Enthalpy Gcal/hr-4.53-0.150.47-5.15表1-15 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00.1-4.68-4.580(2)E0102 進料加熱器表1-16 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00.3196表1-17 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號104109Temperature C215277Pressure bar22Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr435.42430.443Mass Flow kg/hr14867.414551.36Volume Flow cum/hr8840.896468.781Enthalpy Gcal/hr0.4690.7888表1-18 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00.31960.4690.78880(3)E0103出料冷凝器表1-19 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00.9858表1-20 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號107111Temperature C28080Pressure bar22Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr435.46435.46Mass Flow kg/hr14867.414867.4Volume Flow cum/hr10000.76351.8Enthalpy Gcal/hr-5.15-6.14表1-21 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00.9858-5.15-6.140(4)E0104出料脫鹽水器表1-22 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)01.51表1-23 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號112113Temperature C12040Pressure bar77Vapor Frac10.68Mole Flow kmol/hr435.46435.46Mass Flow kg/hr14867.414867.4Volume Flow cum/hr2000.971112.2Enthalpy Gcal/hr-5.967-7.48表1-24 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error01.51-5.967-7.4801.4.1.4 塔的熱量衡算(1)T0101 MAL吸收塔表1-25 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00表1-26 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號114127116117Temperature C40976466Pressure bar7877Vapor Frac1010Mole Flow kmol/hr303.854.65290.867.6Mass Flow kg/hr9391.910008134.52257.4Volume Flow cum/hr1121.31.091166.042.72Enthalpy Gcal/hr-0.722-3.64-0.522-3.83表1-27 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00-4.362-4.110(2)T0102 MAL回收塔表1-28 熱負荷表WCondenserReboilerQHeat Duty(Gcal/hr)0-0.09790.230.132 表1-29 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號120123124125Temperature C40285397Pressure bar1111Vapor Frac0100Mole Flow kmol/hr127.462.617.12117.7Mass Flow kg/hr2768.77150464.72154.05Volume Flow cum/hr3.0364.010.592.37Enthalpy Gcal/hr-8.23-0.023-0.245-7.83表1-30 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00.132-8.25-8.0750.001(3)T0103 MAL精制塔表1-31 熱負荷表WCondenserReboilerQHeat Duty(Gcal/hr)0-0.1620.2440.082 表1-32 流股焓變計算表進出口進口出口Temperature C129122130132Temperature C41554465Pressure bar1111Vapor Frac0010Mole Flow kmol/hr82.183.234.2874.66Mass Flow kg/hr5503.5974.742505178.84Volume Flow cum/hr6.820.08570.07106.59Enthalpy Gcal/hr-2.88-0.2026-0.404-2.52表1-33 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00.082-3.08-2.9240.0011.4.2MMA合成與精制工段1.4.2.1反應器熱量衡算(1)R0201MMA合成反應器表2-1 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0-5.84表2-2 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號205206Temperature C5050Pressure bar2.32.3Vapor Frac0.940.87Mole Flow kmol/hr1524.781488.92Mass Flow kg/hr48199.648199.6Volume Flow cum/hr16653.615168.4Enthalpy Gcal/hr-19.94-25.78表2-3 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0-5.84-19.94 -25.78 01.4.2.2壓縮機熱量衡算(1)C0201空氣壓縮機表2-4 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.93790表2-5 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號219220Temperature C25148Pressure bar12.5Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr1089.691089.69Mass Flow kg/hr31437.931437.9Volume Flow cum/hr2700016265.2Enthalpy Gcal/hr-0.00170.936表2-6 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.93790-0.00170.9360(2)C0202精餾段進料壓縮機表2-7 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)1.150表2-8 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號227228Temperature C80168Pressure bar12.5Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr1194.271194.27Mass Flow kg/hr3236932369Volume Flow cum/hr34606.834606.8Enthalpy Gcal/hr-60.85-59.71表2-9 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error1.150-60.85-59.710.0011.4.2.3換熱器熱量衡算(1)E0201 反應出料氣冷卻器表2-10 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00.9415表2-11 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號210201Temperature C4525Pressure bar1.11.1Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr2443.272443.27Mass Flow kg/hr56257.256257.2Volume Flow cum/hr61.5560.178Enthalpy Gcal/hr-164.55-165.492表2-12 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00.9415-164.55-165.49201.4.2.4塔熱量衡算(1)T0201 MMA吸收塔表2-13 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00表2-14 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號201206Water203212Temperature C2550254344Pressure bar1.12.3311Vapor Frac00.876010Mole Flow kmol/hr2443.271488.921665.251155.134442.32Mass Flow kg/hr56257.248199.63000032171102286Volume Flow cum/hr60.18715168.430.1830317.7111.904Enthalpy Gcal/hr-165.4-25.78-113.6-5.71-299.18表2-15 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00-304.78-304.890.11(2)T0202 MMA萃取塔表2-16 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00表2-17 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號209218213217Temperature C44504442Pressure bar3.2111Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr1999.0474.35131928.56144.835Mass Flow kg/hr46028.65620.273897512673.9Volume Flow cum/hr50.358.4842.6716.04Enthalpy Gcal/hr-134.628-3.715-127.93-10.42表2-18 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00-138.343-138.350.07(2)T0203 正己烷回收塔表2-19 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00表2-20 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號223207208Temperature C4350100Pressure bar1.211Vapor Frac000Mole Flow kmol/hr144.83574.1470.70Mass Flow kg/hr12673.956027071.86Volume Flow cum/hr16.048.458.32Enthalpy Gcal/hr-10.42-3.71-6.49表2-21 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error00-10.42-10.20.22(4)T0204甲醇水精制餾表2-22 熱負荷表WCondenserReboilerQHeat Duty(Gcal/hr)0-1.891.72 -0.17 表2-23 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號208221222Temperature C10011555Pressure bar10.20.2Vapor Frac000Mole Flow kmol/hr70.700.2770.43Mass Flow kg/hr7071.86237048.86Volume Flow cum/hr8.320.0257.80Enthalpy Gcal/hr-6.49-0.025-6.62表2-24 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0-0.17-6.49 -6.6450.155(5)T0205A MMA精餾塔提餾段表2-25 熱負荷表WCondenserReboilerQHeat Duty(Gcal/hr)00 5.385.38表2-26 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號213226214227Temperature C457510080Pressure bar11.111Vapor Frac0001Mole Flow kmol/hr1928.56914.481648.771194.27Mass Flow kg/hr38975233943000032369Volume Flow cum/hr42.681713.1332.7334606.8Enthalpy Gcal/hr-127.93-55.35-110.34-60.85表2-27 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error05.38-183.28 -171.196.71(6)T0205B MMA精制塔提餾段表2-28 熱負荷表WCondenserReboilerQHeat Duty(Gcal/hr)0-6.74 0-6.74表2-29 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號218225219Temperature C16588100Pressure bar2.52.52.5Vapor Frac100Mole Flow kmol/hr1194.27279.78914.48Mass Flow kg/hr32369879523394Volume Flow cum/hr17306.312.5730.96Enthalpy Gcal/hr-59.71-15.50-55.35表2-30 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0-6.74-59.71-70.854.41.4.2.5泵熱量衡算(1)P0201塔底物料輸出泵表2-31 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.000270表2-32 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號212211Temperature C4444Pressure bar11.1Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr4442.324442.32Mass Flow kg/hr102286102286Volume Flow cum/hr111.904111.904Enthalpy Gcal/hr-299.18-299.18表2-33 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.000270-299.18-299.18 -0.002(2)P0202 MMA萃取塔進料泵表2-34 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.00250表2-35 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號202209Temperature C4444Pressure bar1.13.2Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr1999.041999.04Mass Flow kg/hr46028.646028.6Volume Flow cum/hr50.3650.36Enthalpy Gcal/hr-134.63-134.63表2-36 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.00250-134.63-134.630.002(3)P0203 正己烷回收塔進料泵表2-37 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0.000070表2-38 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號217223Temperature C4242Pressure bar11.2Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr144.835144.835Mass Flow kg/hr12673.912673.9Volume Flow cum/hr16.0416.04Enthalpy Gcal/hr-10.42-10.42表2-39 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0.000070-10.42-10.4201.4.3 MMA聚合工段1.4.4.1 反應器熱量衡算(1)R0301 表3-1 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)0-31.29表3-2 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號301309302Temperature C303085Pressure atm111Vapor Frac111Mole Flow kmol/hr71.9157302.01373.933Mass Flow kg/hr7200.017247.22937437.1Volume Flow cum/hr128.757.512580.09Enthalpy Gcal/hr-6.840-38.13表3-3 熱量平衡計算一覽表W(Gcal/hr)Q(Gcal/hr)Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)Error0-31.29-6.84-38.130(2)R0302表3-4 熱負荷表WQHeat Duty(Gcal/hr)00表3-5 流股焓變計算表進出口進口出口物流編號306303Temperature C8550Pressure bar1.11.1Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr373.933373.933Mass Flow kg/hr37437.137437.1Volume Flow cum/hr580.0937.296Enthalpy Gcal/hr-38.13-38.13
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