河南天冠燃料乙醇有限公司燃料乙醇制17万吨醋酸乙烯项目10-物料平衡计算书.docxVIP

河南天冠燃料乙醇有限公司分公司

燃料乙醇制17万吨/年乙酸乙烯酯（VAC）项目

物料平衡计算书

设计团队：华中科技大学碎碎黏黏成酯队

团队成员：王旭扬和晓强龚书凝钟瑞董文康

指导老师：邬勇奇

2019年7月

目录

TOC\o1-3\h\z\u第1章 概述 1

第2章 物料衡算原理 2

第3章 物料衡算表 3

3.1 乙烯制备工段 3

3.1.1 乙醇精馏塔（T101） 3

3.1.2 乙烯反应器（R101） 4

3.2 醋酸乙烯制备工段 5

3.2.1 气体分离塔（T201） 5

3.2.2 酸洗塔（T202） 8

3.2.3 吸收塔（T203） 9

3.2.4 解吸塔（T204） 10

3.3 醋酸乙烯精制工段 13

3.3.1 第一精馏塔（T301） 14

3.3.2 第二精馏塔（T302） 15

3.3.3 第三精馏塔（T303） 17

3.3.4 第四精馏塔（T304） 18

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概述

本项目为河南天冠燃料乙醇有限公司分公司——高纯醋酸乙烯17万吨/年项目。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，计算出产品的产量，原材料的消耗定额，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，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。

设计过程中利用AspenPlus对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算。

物料衡算原理

物料衡算是以质量守恒定律为基础，对物料平衡进行的计算。物料平衡是指“在单位时间内进入系统的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物料质量”。进行物料衡算时，先必须确定衡算的体系。对于已经达到稳定的体系，通常满足以下关系：

（进料量之和）-（出料量之和）=（系统累积量）

当系统中有化学反应时可表示为：

（进料量之和）-（出料量之和）+（反应生成量）-（反应消耗量）

=（系统累积量）

利用以上两个关系，可以对整个工艺系统或子系统进行物料衡算。

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下表所示：

类别

物料衡算形式

无化学反应

有化学反应

总衡算式

总质量衡算式

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

元素原子物质的量衡算式

适用

适用

由于系统中存在化学反应，故我们主要采用总质量衡算的方法，同时列出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。

物料衡算表

乙烯制备工段

乙醇精馏塔（T101）

Material

StreamName

Units

S102

S103

S105

Description

From

E101

T101

T101

To

T101

E101

E103

Phase

LiquidPhase

LiquidPhase

VaporPhase

Temperature

C

80

98.8485

91.6722

Pressure

bar

1

1

1

MolarVaporFraction

0

0

1

MolarLiquidFraction

1

1

0

MassDensity

kg/cum

915.972

916.98

0.853202

EnthalpyFlow

Gcal/hr

-1038.56

-893.616

-119.144

AverageMW

19.1541

18.0943

25.8798

MoleFlows

kmol/hr

15456.6

13352.5

2104.09

MassFlows

kg/hr

296057

241604

54453.2

H2O

kg/hr

267152

239872

27279.4

ETHANOL

kg/hr

28905.7

1731.8

27173.9

VolumeFlow

cum/hr

323.217

263.478

63822.2

乙烯反应器（R101）

Material

StreamName

Units

S114

S113

Description

From

E106

R101

To

R101

E105

Phase

VaporPhase

VaporPhase

Temperature

C

450

450

Pressure

bar

1

1

MolarVaporFraction

1

1

MolarLiquidFraction

0

0

MassDensity