全国化工大赛-恒逸石化杯-中韩（武汉）石化年产11.5万吨醋酸乙烯酯项目6-物料平衡计算书.docxVIP

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目录

第一章物料平衡计算说明 1

1.1概述 1

1.2物料衡算目的 2

1.3物料衡算方法 3

1.4总项目衡算 3

1.4.1物料衡算任务 4

第二章各工段物料衡算 5

2.1VAc合成工段 5

2.1.1缓冲罐（V0101、V0102、V0103）

2.1.2混合器（M0101、M0102） 9

2.1.3反应器（R0101） 11

2.1.4换热器（E0101、E0102）

2.1.6塔设备（T0101） 16

2.2气体回收与精制工段 17

2.2.1换热器（E0202） 21

2.2.2压缩机（C0202） 22

2.2.3混合器（M0201） 23

2.2.4分流器（S0202） 24

2.2.8塔（T0203） 25

2.3VAc精制工段物料衡算 28

2.3.1混合器（M0301、M0305） 31

2.3.2塔（T0301、T0302、T0303、

2.3.3分离设备（S0301） 38

2.3.4换热器（E0303） 39

第三章总项目核算 43

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物料平衡计算说明

概述

本公司为湖北省武汉市中韩（武汉）石化的一个分公司，年产11.5万吨醋酸乙烯酯，建厂于湖北省武汉化学工业园区内。本项目以乙烯为主要原料，通过氧化、气液分离、萃取精馏等工艺合成纯度为99.8％wt的醋酸乙烯酯，年产量为11.5万吨，副产食品级二氧化碳。

在通过方案比选确定生产工艺与流程后，由定性阶段向定量阶段转变，通过对整个净化系统、各工作车间以及重要工作单元进行物料衡算，计算出口烟道气及其组分的量、吸收剂消耗定额、“三废”排放量与组成，还有净化处理效率等各项技术经济指标，从而定量地对方案合理性、经济型、可行性进行判定，为后续工作的设计提供数据资料。

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全模拟流程如图1-1、图1-2、图1-3所示。本厂所需主要设备有反应器、气液分离器、吸收塔、精馏塔、泵、压缩机、换热器、蒸发器等，涉及到的原料有乙烯、醋酸、氧气等，输入整个系统的能量主要有电能、加热介质带入的能量等，输出的能量主要有冷却剂带走的能量和输出物料的焓。

图1-1VAc合成工段Aspen模拟图

图1-2气体回收与精制工段Aspen模拟图

图1-3VAc精制工段Aspen模拟图

物料衡算目的

物料衡算是化工计算中最基本、最重要的内容之一，是能量衡算的基础。设计或研究一个化工过程，或对某生产过程进行分析，需要了解能量的分布情况，都必须在物料衡算的基础上，才能进一步算出物质之间交换的能量以及整个过程的能量分布情况。物料衡算和能量衡算是进行化工工艺设计、过程经济评价、节能分析以及过程最优化的基础。

工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算，求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。对于已有装置，物料衡算可以弄清原料的来龙去脉，找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据和明确方向，并可作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。

物料衡算方法

物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：

系统中的积累=输入-输出+生产-消耗

式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：

输入=输出-生成+消耗

对无化学反应的稳定过程，又可表示为：

输入=输出

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表1-1所示：

表1-1各衡算方法适用情况

类别

物料衡算形式

无化学反应

有化学反应

总衡算式

总物流衡算式

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

原始原子物质的量衡算式

适用

适用

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

总项目衡算

从乙烯入厂到产品输出，其工