全国化工大赛-陕鼓杯-宁波大榭石化年产10万吨MMA项目 10-物料平衡计算书.docxVIP

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东华科技—陕鼓杯第十二届全国大学生化工设计竞赛

宁波大榭石化

异丁烯法年产10万吨MMA项目

物料平衡计算书

河西学院蓝烯团队

队员：王永宝杨星包海兵石翎王正铎

指导老师：佟永纯宋如邱东

目录

物料平衡计算书 1

1概述 1

2物料衡算原理 2

3物料衡算任务 2

4系统物料衡算 2

4.1异丁烯氧化工段物料衡算 2

4.2甲基丙烯酸甲酯合成精制工段物料衡算 9

4.3甲醇回收工段物料衡算 17

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物料平衡计算书

1概述

本项目的目标是为中海油宁波大榭石化公司设计一座以异丁烯为原料生产甲基丙烯酸甲酯的分厂，以实现异丁烯资源化的充分利用。该工艺是一种绿色环保经济的工艺，项目旨在为中海油宁波大榭石化公司设计一座年产10万吨甲基丙烯酸甲酯分厂，厂区选址于浙江宁波大榭经济开发区内，符合循环经济和低碳经济的要求，具有转化率高、安全可行、节能减排等特点。异丁烯两步氧化法生产甲基丙烯酸甲酯是以异丁烯为原料，通过第一步氧化生成甲基丙烯醛，第二步氧化生成甲基丙烯酸甲酯。我们选用来自总厂的异丁烯，历经原料催化氧化工段（第一工段），甲基丙烯酸甲酯合成精制工段（第二工段），甲醇回收工段（第三工段），完成年产10万吨甲基丙烯酸甲酯项目。

本项目的设计目的是资源化利用石油提炼中产生的烯烃，并获得更好的经济效益。设计过程中利用AspenPlusV8.4对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算，AspenPlusV8.4模拟流程如图1-1所示：

图1-1AspenPlusV8.4模拟流程图

2物料衡算原理

系统的物料衡算以质量守恒为理论基础，研究某一系统内进出物料量及组成的变化，即：

系统累计的质量＝输入系统的质量－输出系统的质量＋反应生成的质量－反应消耗的质量

假设系统无泄漏，有：

当系统无化学反应发生时，有：

在稳定状态下，有：

，

其中，—进入系统的物料流率

—流出系统的物料流率

—反应产生物料速率

—反应消耗物料速率

3物料衡算任务

通过对系统整体以及部分主要单元的详细物料衡算，得到主要产品、副产品的产量，处理异丁烯的消耗量，“三废”的排放量以及最后产品的质量指标等关键经济技术指标，对所选工艺路线、设计流程进行定量评述，为后阶段的设计提供依据。

4系统物料衡算

4.1异丁烯氧化工段物料衡算

利用异丁烯氧化生成甲基丙烯醛，异丁烯氧化工段模拟流程图如图4-1所示：

图4-1异丁烯氧化工段模拟流程图

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表4-1异丁烯氧化工段物料衡算表

0101

0102

0103

0104

0105

0201

0202

0203

0204

0205

0206

0208

0209

TemperatureC

300

25

300

74

330

80

25

64.4

66.1

66

65.5

99.6

-54.3

Pressurebar

4

1

4

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

VaporFrac

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

MassVFrac

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

MoleFlowkmol/hr

153

300

1500

1953

1953

1953

1900

1792.756

2060.244

400

2060.244

1909.149

551.095

MassFlowkg/hr

8584.451

5404.584

43275.596

57264.63

57264.63

57264.63

34229.032

46600.277

44893.385

12816.864

44893.385

34393.857

23316.393

MassFlowkg/sec

2.385

1.501

12.021

15.907

15.907

15.907

9.508

12.945

12.47

3.56

12.47

9.554

6.477

MassFlowkg/sec

2.385

12.021

15.907

15.907

15.907

12.945

3.5