全国化工大赛-恒逸石化杯-扬子石化年产10万吨醋酸乙烯项目附件2-能量平衡计算书.doc

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2019年“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10万吨醋酸乙烯项目

能量平衡计算书

参赛学校：合肥工业大学（宣城校区）

团队名称：酯点江山

指导老师：杨则恒、姚鑫、姚运金、徐超、胡桂菊

团队成员：胡根银、江昊天、叶名玮、罗瑞琦、吴谨妤

完成时间：2019年7月20日

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章概述 1

第二章能量衡算原理 2

第三章能量衡算任务 3

第四章能量衡算表 4

4.1原料气反应工段 4

4.1.1VAM合成反应器R0101 4

4.2醋酸乙烯粗分离工段 5

4.2.1闪蒸罐F0201 5

4.2.2VAM吸收塔T0201 6

4.2.3粗VAM精馏塔T0202 6

4.2.4醋酸提纯精馏塔T0203 7

4.2.5醋酸二次提纯精馏塔T0204 8

4.3醋酸乙烯精制工段 9

4.3.1精VAM萃取精馏塔T0301 9

4.3.2闪蒸罐F0301 10

4.3.3闪蒸罐F0302 11

4.4尾气处理工段 12

4.4.1CO2吸收塔T0401 12

4.4.2CO2解析塔T0402 13

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第一章概述

本项目以总厂在江苏省南京市化学工业园区的扬子石化公司的乙烯装置的产物乙烯为原料，并与其他两厂生产的醋酸和氧气通过乙烯气相法制得醋酸乙烯，并副产物二氧化碳。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，Aspenplus全模拟流程1-1~1-4所示。

图1-1原料气反应工段

图1-2醋酸乙烯粗分离工段

图1-3醋酸乙烯精制工段

图1-4尾气处理工段

第二章能量衡算原理

系统的能量衡算能量守恒为理论基础，研究某一系统内各类型的能量的变化，即：

输入系统的能量=输出系统的能量+系统积累的能量

对于连续系统，有：

Q+W=

注：

Q—设备的热负荷；

W—输入系统的机械能；

Hout

Hin

本项目的能量衡算以单元设备为对象，计算由机械能转换、化学反应释放能量和单纯的物理变化带来的热量变化。

第三章能量衡算任务

（1）确定流程中机械所需的功率，为设备设计和选型提供依据。

（2）确定精馏各单元操作中所需的热量或冷量及传递速率，确定加热剂和冷剂的用量，为后续换热和公用工程的设计做准备。

（3）确定反应过程中的热交换量，指导反应器的设计和选型。

（4）最终计算出所需的能量和费用，判定工艺过程的经济性。

第四章能量衡算表

本项目的设备能量衡算将分为原料气反应工段、醋酸乙烯粗分离工段、醋酸乙烯精制工段以及尾气处理工段四个阶段分别进行详细计算说明。

4.1原料气反应工段

原料气反应工段主要为VAM合成反应器R0101。经过AspenPlus9.0详细模拟后结果见表4-1。

4.1.1VAM合成反应器R0101

表4-1VAM合成反应器R0101能量信息表

单位

E0102OUT

R0101OUT

温度

C

140

140

压力

bar

1

7.83

摩尔汽相分率

1

1

摩尔液相分率

0

0

摩尔固相分率

0

0

摩尔焓

cal/mol

-8342.48065840278

-11056.4933240037

质量焓

cal/gm

-252.164454730964

-325.172246672975

焓流量

cal/sec

-7206238-9292621摩尔流量

kmol/hr

3109.68178716467

3025.68250434505

质量流量

kg/hr

102879.131759022

102879.131759021

体积流量

l/min

1747040213125表4-2VAM合成反应器R0101负荷表

热负荷cal/sec

-2086382.85

表4-3VAM合成反应器R0101能量平衡计算表

总计

单位

入

出

生成

相对差

摩尔流量

kmol/hr

3109.68179

3025.6825

-83.9992828

0

质量流量

kg/hr

102879.132

102879.1