年产55万吨对二甲苯项目附录二能量平衡计算书20页.docx
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年产55万吨对二甲苯项目附录二能量平衡计算书20页.docx
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年产55万吨对二甲苯项目附录二能量平衡计算书20页
年产55万吨对二甲苯项目
能量平衡计算书
附录二
能量平衡计算书
1.1总述
拟建一套年产值55万吨的对二甲苯装置,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。
1.2热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:
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:
Q+W=∑Hout-∑Hin
其中,
Q——设备的热负荷。
W——输入系统的机械能。
∑Hout——离开设备的各物料焓之和。
∑Hin——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。
1.3热量衡算任务
在进行对二甲苯装置的热量衡算中,主要通过定量计算完成下述基本任务:
✓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;
✓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;
✓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;
✓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;
✓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。
1.4热量衡算
1.4.1三苯分离工段热量衡算
1.4.1.1二甲苯塔
表2.1热负荷表
-
冷凝器
再沸器
Q
Heatduty/Gcal/hr
-28.0115935
27.6057722
-0.4058213
表2.2流股焓变计算表
in
out
物流编号
104
C8
C9
TemperatureC
166.8247
146.3796
188.978
Pressurebar
1.8
1.2
1.8
VaporFrac
0
0
0
TotalFlowkmol/hr
638.6267
512.8306
125.796
TotalFlowkg/hr
69566.37
54447.12
15119.24
TotalFlowcum/hr
94.92349
72.38357
21.01181
EnthalpyGcal/hr
0.0437639
0.1035486
-0.4656058
∑Hin(Gcal/hr)
0.0437639413
∑Hout(Gcal/hr)
-0.362057135
表2.3热量平衡计算一览表
Q
Hin
Hout
Error
-0.4058213
0.043763943
-0.362057135
-5.51228E-07
1.4.1.2第一三苯分离分隔壁塔
表2.4热负荷表
-
冷凝器
再沸器
Q
Heatduty/Gcal/hr
-22.7630093
24.2395411
1.4765318
表2.5流股焓变计算表
in
out
物流编号
103
PRO-BEN
C7
104
TemperatureC
120
86.23632
124.6322
166.8247
Pressurebar
1.5
1.2
1.416279
1.8
VaporFrac
0
0
0
0
TotalFlowkmol/hr
1418.447
257.3201
522.5
638.6267
TotalFlowkg/hr
137806
20100.21
48139.41
69566.37
TotalFlowcum/hr
178.2819
24.88664
62.87225
94.92349
EnthalpyGcal/hr
5.714638
3.536354
3.61117
0.0437639
∑Hin(Gcal/hr)
5.71463767
∑Hout(Gcal/hr)
7.19128852
表2.6热量平衡计算一览表
Q
Hin
Hout
Error
1.4765318
5.71463767
7.19128852
8.06281E-05
1.4.2甲苯歧化及烷基转移工段热量衡算
1.4.2.1第一汽提塔
表2.7热负荷表
-
冷凝器
再沸器
Q
Heatduty/Gcal/hr
-2.3425889
2.69210845
0.34951955
表2.8流股焓变计算表
in
out
物流编号
213
GAS-1
PRO-BEN2
REBTX
TemperatureC
100
-4
-4
146.0659
Pressurebar
2
1.2
1.2
1.8
VaporFrac
0.1437583
1
0
0
TotalFlowkmol/hr
291.4026
35.66314
18.14916
237.5903
TotalFlowkg/hr
26958.79
1514.125
1314.749
24129.92
TotalFlowcum/hr
665.0603
649.9084
1.546714
32.16755
EnthalpyGcal/hr
-0.4874231
-0.81993
0.0769905
0.6050359
∑Hin(Gcal/hr)
-0.487423142
∑Hout(Gcal/hr)
-0.137903591
表2.9热量平衡计算一览表
Q
Hin
Hout
Error
0.34951955
-0.48742314
-0.137903591
2.86107E-09
1.4.2.2甲苯歧化及烷基转移反应器
表2.10热负荷表
-
Q
Heatduty/Gcal/hr
0
表2.11流股焓变计算表
in
out
物流编号
205
206
TemperatureC
379.0565
379.1717
Pressurebar
30
30
VaporFrac
1
1
TotalFlowkmol/hr
2269.199
2269.199
TotalFlowkg/hr
36033.91
36033.91
TotalFlowcum/hr
4155.932
4157.381
EnthalpyGcal/hr
8.400443
8.400443
∑Hin(Gcal/hr)
8.400443
∑Hout(Gcal/hr)
8.400443
表2.12热量平衡计算一览表
Q
Hin
Hout
Error
0
8.400443
8.400443
0
1.4.2.3气液分离器
表2.13热负荷表
-
Q
Heatduty/Gcal/hr
.021*******
表2.14流股焓变计算表
in
out
物流编号
208
209
211
TemperatureC
25
25
25
Pressurebar
30
25
25
VaporFrac
0.8686877
1
0
TotalFlowkmol/hr
2269.259
1977.856
291.4026
TotalFlowkg/hr
36034.52
9075.724
26958.79
TotalFlowcum/hr
1690.179
1989.288
32.46717
EnthalpyGcal/hr
-4.408758
-2.820834
-1.566223
∑Hin(Gcal/hr)
-4.408758
∑Hout(Gcal/hr)
-4.38706
表2.15热量平衡计算一览表
Q
Hin
Hout
Error
.021*******
-4.408758
-4.38706
1.29501E-14
1.4.2.4E201歧化原料预热器
表2.16热负荷表
-
Q
Heatduty/Gcal/hr
9.24766834
表2.17流股焓变计算表
in
out
物流编号
204
207
204-1
208-1
TemperatureC
95.7786
379.0565
342.5878
120
Pressurebar
30
30
30
30
VaporFrac
0.892601
1
1
0.9120873
TotalFlowkmol/hr
2269.199
2269.199
2269.199
2269.199
TotalFlowkg/hr
36033.91
36033.91
36033.91
36033.91
TotalFlowcum/hr
2136.644
4155.856
3923.661
2315.304
EnthalpyGcal/hr
-2.015032
8.098606
7.232636
-1.149062
∑Hin(Gcal/hr)
6.08357375
∑Hout(Gcal/hr)
6.08357375
表2.18热量平衡计算一览表
Q
Hin
Hout
Error
9.24766834
6.08357375
6.08357375
0
1.4.2.5多级压缩机
表2.19热负荷表
-
Q
W
Heatduty/Gcal/hr
-0.0943059833
0.12615744282029234
表2.20流股焓变计算表
in
out
物流编号
H2
203
TemperatureC
25
144.4174
Pressurebar
1.01325
30
VaporFrac
1
1
TotalFlowkmol/hr
37.91155
37.91155
TotalFlowkg/hr
76.42514
76.42514
TotalFlowcum/hr
928.0687
44.4553
EnthalpyGcal/hr
1.03378E-05
0.0318618
∑Hin(Gcal/hr)
1.03377546e-05
∑Hout(Gcal/hr)
0.0318617974
表2.21热量平衡计算一览表
Q
W
Hin
Ho
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- 年产 55 二甲苯 项目 附录 能量 平衡 计算 20