初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書附錄

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2014年“恒逸-三井化學(xué)杯”第八屆全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽福建聯(lián)合石化年產(chǎn)24萬(wàn)噸PX項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書附錄團(tuán)隊(duì)名稱：浙江工業(yè)大學(xué)Wingteam團(tuán)隊(duì)成員：程思波張寅呂巧強(qiáng)徐杉諸俊杰完成時(shí)間：2014年7月目錄368第一章物料衡算說(shuō)明書 184411.1物料衡算的意義 1256211.2物料衡算遵循原則 11421.3物料衡算 2227591.3.1C4芳構(gòu)化工段 2268751.3.2苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算 6179411.3.3甲苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算 10155441.3.4集成分離工段物料衡算 15197541.3.5PX提純工段物料衡算 1992671.3.6全廠物料衡算 235544第二章能量衡算說(shuō)明書 30283002.1能量衡算的意義 30269542.2能量衡算原則 303172.3能量衡算任務(wù) 3160282.4能量衡算 3256612.4.1C4芳構(gòu)化工段能量衡算 325462.4.2苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算 34169862.4.3甲苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算 376512.4.4集成分離工段能量衡算 40221092.4.5PX提純工段能量衡算 4263752.4.6全廠物料能量衡算 4526040第三章設(shè)備設(shè)計(jì)選型 505805第四章設(shè)備設(shè)計(jì)方案 65326464.1塔設(shè)備設(shè)計(jì) 65194564.1.1概述 6589474.1.2甲醇回收塔的設(shè)計(jì) 65134844.2換熱器選型說(shuō)明 7963294.2.1概述 79189674.2.2選型范例 79250514.3泵選型說(shuō)明 8624724.3.1概述 86114934.3.2選型計(jì)算 87第一章物料衡算說(shuō)明書1.1物料衡算的意義物料衡算是以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)對(duì)物料平衡進(jìn)行計(jì)算，在工藝設(shè)計(jì)中，物料衡算是在工藝流程確定后進(jìn)行的。其目的在于設(shè)計(jì)或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過(guò)程，核算生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益，確定原材料消耗定額，確定生產(chǎn)過(guò)程的損耗量，對(duì)現(xiàn)有的工藝過(guò)程進(jìn)行分析，選擇最有效的工藝路線，對(duì)設(shè)備進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)以及確定最佳操作條件等都要進(jìn)行物料衡算。而且，化學(xué)工程的開(kāi)發(fā)與放大都以物料衡算為基礎(chǔ)的。凡引入某一設(shè)備的物料成分、質(zhì)量或體積比等于操作后所得產(chǎn)物的成分、質(zhì)量或體積加上物料損失。1.2物料衡算遵循原則對(duì)一般的體系而言，物料分布均可表示為：∑(物料的累積率)=∑(物料進(jìn)入率)-∑(物料流出率)+∑(反應(yīng)生成率)-∑(反應(yīng)消耗率)特別地，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，則可簡(jiǎn)化為：∑(物料的累積率)=∑(物料進(jìn)入率)-∑(物料流出率)在穩(wěn)定狀態(tài)下有：∑(物料進(jìn)入率)=∑(物料流出率)1.3物料衡算1.3.1C4芳構(gòu)化工段下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的C4芳構(gòu)化工段物料衡算圖：圖1.1C4芳構(gòu)化工段物料衡算圖表1.1C4芳構(gòu)化工段物料衡算表進(jìn)口出口C4-1C4-2T101-DT102-DT102-OUTT102-W溫度℃25.0025.00-26.7179.40113.23150.56壓力(bar)5.005.004.801.001.091.20氣相分率0.000.001.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）439.99924.721885.11161.74233.38125.94質(zhì)量流量(kg/hr)25000.0052010.4529111.3112637.4421510.3413748.86體積流量cum/hr41.2284.107904.2015.0227.5018.74焓Gcal/hr-8.91-8.76-18.522.211.52-0.19質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯0.000.000.0022.9421391.8954.75甲醇0.000.000.000.000.000.00間二甲苯0.000.000.000.0019.392290.91鄰二甲苯0.000.000.000.004.122460.22對(duì)二甲苯0.000.000.000.0059.705330.99乙苯0.000.000.000.007.48300.55苯0.000.00155.3812614.5027.760.00水0.000.000.000.000.000.00均三甲苯0.000.000.000.000.013311.44氫氣0.000.002079.280.000.000.00乙烯0.000.00231.030.000.000.00丙烯0.000.00539.070.000.000.00甲烷0.000.004697.640.000.000.00乙烷0.000.006160.840.000.000.00丙烷249.990.0012860.750.000.000.00正丁烯3301.3014108.01154.020.000.000.00順-2-丁烯2874.584985.330.000.000.000.00反-2丁烯3124.566116.030.000.000.000.00異丁烯4449.4823140.71154.020.000.000.00正丁烷2624.592901.67539.070.000.000.00異丁烷8374.00758.701540.210.000.000.001,3-丁二烯1.500.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.00質(zhì)量分率甲苯0.000.000.000.000.990.00甲醇0.000.000.000.000.000.00間二甲苯0.000.000.000.000.000.17鄰二甲苯0.000.000.000.000.000.18對(duì)二甲苯0.000.000.000.000.000.39乙苯0.000.000.000.000.000.02苯0.000.000.011.000.000.00水0.000.000.000.000.000.00均三甲苯0.000.000.000.000.000.24氫氣0.000.000.070.000.000.00乙烯0.000.000.010.000.000.00丙烯0.000.000.020.000.000.00甲烷0.000.000.160.000.000.00乙烷0.000.000.210.000.000.00丙烷0.010.000.440.000.000.00正丁烯0.130.270.010.000.000.00順-2-丁烯0.110.100.000.000.000.00反-2丁烯0.120.120.000.000.000.00異丁烯0.180.440.010.000.000.00正丁烷0.100.060.020.000.000.00異丁烷0.330.010.050.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.00從表1.1可以看出，進(jìn)、出物料的總體質(zhì)量保持平衡。1.3.2苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算圖：圖1.2苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算圖表1.2苯甲醇反應(yīng)工段物料流股衡算表進(jìn)口出口T102-WT102-DCH3OH-2R-CH3OHR-BZV201-VV201-WT201-VT201-DT202-DT202-W溫度℃150.5679.4025.0056.3736.2825.0025.0047.9847.98138.84172.95壓力(bar)1.201.001.001.001.001.001.001.001.001.001.25氣相分率0.000.000.000.000.001.000.001.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）125.94161.74115.00223.47192.6936.21325.3811.12297.89151.3637.06質(zhì)量流量(kg/hr)13748.8612637.443656.387214.6714509.841387.445863.45530.7323472.2216059.274454.07體積流量cum/hr18.7415.025.4311.1216.59886.696.91292.3327.5421.466.30焓Gcal/hr-0.192.21-6.66-12.611.910.28-22.350.061.700.01-0.25質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯54.7522.940.0082.4340.1436.940.0040.779022.9474.550.00甲醇0.000.003619.827068.2225.400.233.520.227.880.000.00間二甲苯2290.910.000.000.220.002.390.000.000.014267.930.31鄰二甲苯2460.220.000.000.550.000.840.000.000.003316.813.50對(duì)二甲苯5330.990.000.005.920.001.320.000.000.016367.890.34乙苯300.550.000.000.000.002.490.000.000.162019.220.03苯0.0012614.500.005.0114077.44192.500.02183.2913848.180.000.00水0.000.0036.5620.3277.8317.695859.9013.95260.010.000.00均三甲苯3311.440.000.000.000.000.420.000.000.0012.874449.89氫氣0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烯0.000.000.001.3112.00455.100.0152.4114.200.000.00丙烯0.000.000.0023.69262.99672.220.00237.01306.150.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00丙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烯0.000.000.004.468.333.360.001.927.510.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷0.000.000.002.535.701.930.001.155.160.000.00異丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00質(zhì)量分率甲苯0.000.000.000.010.000.030.000.080.380.000.00甲醇0.000.000.990.980.000.000.000.000.000.000.00間二甲苯0.170.000.000.000.000.000.000.000.000.270.00鄰二甲苯0.180.000.000.000.000.000.000.000.000.210.00對(duì)二甲苯0.390.000.000.000.000.000.000.000.000.400.00乙苯0.020.000.000.000.000.000.000.000.000.130.00苯0.001.000.000.000.970.140.000.350.590.000.00水0.000.000.010.000.010.011.000.030.010.000.00均三甲苯0.240.000.000.000.000.000.000.000.000.001.00氫氣0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.000.330.000.100.000.000.00丙烯0.000.000.000.000.020.480.000.450.010.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00丙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00表1.2可以看出，進(jìn)、出物料的總體質(zhì)量保持平衡。1.3.3甲苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的甲苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算圖：圖1.3甲苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算圖表1.3甲苯甲醇反應(yīng)工段物料衡算表進(jìn)口出口T102-OUTCH3OH-1R-TOLP403-OUTH2C9R304-H2T303-DV301-H2OV301-OUT溫度℃113.2325.00119.80106.0125.0025.00463.55-38.7725.0025.00壓力(bar)1.094.004.004.004.007.803.181.001.001.00氣相分率0.000.000.000.001.000.001.001.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）233.38805.551371.762132.850.000.0013.07108.002916.691627.00質(zhì)量流量(kg/hr)21510.3425612.10126348.9838448.390.000.0926.343849.9755495.18152601.19體積流量cum/hr27.5038.02162.8348.310.000.00251.842065.9657.65176.62焓Gcal/hr1.52-46.639.39-143.090.000.000.040.44-196.790.79質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯21391.890.00126076.770.000.000.000.000.0075.54117135.51甲醇0.0025355.980.0056.150.000.000.000.006574.63584.75間二甲苯19.390.0010.730.000.000.000.000.000.22664.57鄰二甲苯4.120.000.000.000.000.000.000.000.55638.24對(duì)二甲苯59.700.000.610.000.000.000.000.005.9231950.26乙苯7.480.000.170.000.000.000.000.000.007.65苯27.760.00260.700.000.000.000.000.002.261536.05水0.00256.120.0038392.250.000.000.000.0048830.1680.55均三甲苯0.010.000.000.000.000.090.000.030.000.09氫氣0.000.000.000.000.000.0026.340.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.000.000.001553.070.000.00丙烯0.000.000.000.000.000.000.001261.610.010.01甲烷0.000.000.000.000.000.000.0060.660.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.0029.010.000.00丙烷0.000.000.000.000.000.000.00239.660.000.00正丁烯0.000.000.000.000.000.000.00541.793.762.13順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷0.000.000.000.000.000.000.00164.152.131.38異丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00質(zhì)量分率甲苯0.990.001.000.000.000.000.000.000.000.77甲醇0.000.990.000.000.000.000.000.000.120.00間二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00鄰二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.21乙苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.01水0.000.010.001.000.000.000.000.000.880.00均三甲苯0.000.000.000.000.001.000.000.000.000.00氫氣0.000.000.000.001.000.001.000.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.000.000.000.400.000.00丙烯0.000.000.000.000.000.000.000.330.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.020.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.010.000.00丙烷0.000.000.000.000.000.000.000.060.000.00正丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.140.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.040.000.00異丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00從表1.3可以看出，進(jìn)、出物料的總體質(zhì)量保持平衡。1.3.4集成分離工段物料衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的集成分離工段物料衡算圖；圖1.4集成分離工段流股物料衡算圖表1.4集成分離工段物料衡算表進(jìn)口出口T201-DT501-DV301-H2OR-BZBZR-TOLR-CH3OHH2OP403-OUT溫度℃47.9885.8725.0036.2836.28119.8056.37105.95106.01壓力(bar)1.001.001.001.001.004.001.001.204.00氣相分率0.000.000.000.000.000.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）297.891313.482916.69192.6914.281371.76223.47593.012132.85質(zhì)量流量(kg/hr)23472.22119320.0255495.1814509.841075.38126348.987214.6710690.1738448.39體積流量cum/hr27.54147.8257.6516.591.23162.8311.1213.4348.31焓Gcal/hr1.705.81-196.791.910.149.39-12.61-39.79-143.09質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯9022.94117103.8375.5440.142.97126076.7782.430.000.00甲醇7.88584.756574.6325.401.880.007068.2215.6156.15間二甲苯0.0110.720.220.000.0010.730.220.000.00鄰二甲苯0.000.000.550.000.000.000.550.000.00對(duì)二甲苯0.010.605.920.000.000.615.920.000.00乙苯0.160.000.000.000.000.170.000.000.00苯13848.181536.052.2614077.441043.33260.705.010.000.00水260.0180.5548830.1677.835.770.0020.3210674.5538392.25均三甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00氫氣0.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烯14.200.000.0012.000.890.001.310.000.00丙烯306.150.010.01262.9919.490.0023.690.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00丙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烯7.512.133.768.330.620.004.460.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷5.161.382.135.700.420.002.530.000.00異丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.00質(zhì)量分率甲苯0.380.980.000.000.001.000.010.000.00甲醇0.000.000.120.000.000.000.980.000.00間二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00鄰二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00苯0.590.010.000.970.970.000.000.000.00水0.010.000.880.010.010.000.001.001.00均三甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00氫氣0.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00丙烯0.010.000.000.020.020.000.000.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00丙烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烷0.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.00從表1.4可以看出，進(jìn)、出物料的總體質(zhì)量保持平衡。1.3.5PX提純工段物料衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的PX提純工段物料衡算圖；圖1.5PX提純工段物料衡算圖表1.5PX提純工段物料流股衡算表進(jìn)口出口V301-OUTCRYTALT501-DS501-WPX溫度℃25.0013.3085.87-0.59-0.59壓力(bar)1.001.001.001.001.00氣相分率0.000.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）1627.000.501313.4833.94280.08質(zhì)量流量(kg/hr)152601.1953.08119320.023598.5629735.59體積流量cum/hr176.620.05147.824.2428.17焓Gcal/hr0.79-0.015.81-0.23-3.14質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯117135.510.00117103.8331.680.00甲醇584.750.00584.750.000.00間二甲苯664.570.0010.72653.850.00鄰二甲苯638.240.000.00638.240.00對(duì)二甲苯31950.260.000.602267.050.00乙苯7.650.000.007.650.00苯1536.050.001536.050.000.00水80.550.0080.550.000.00均三甲苯0.090.000.000.090.00氫氣0.000.000.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.00丙烯0.010.000.010.000.00甲烷0.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.00丙烷0.000.000.000.000.00正丁烯2.130.002.130.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.00正丁烷1.380.001.380.000.00異丁烷0.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.0053.080.000.0029735.59質(zhì)量分率甲苯0.770.000.980.010.00甲醇0.000.000.000.000.00間二甲苯0.000.000.000.180.00鄰二甲苯0.000.000.000.180.00對(duì)二甲苯0.210.000.000.630.00乙苯0.000.000.000.000.00苯0.010.000.010.000.00水0.000.000.000.000.00均三甲苯0.000.000.000.000.00氫氣0.000.000.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.00丙烯0.000.000.000.000.00甲烷0.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.00丙烷0.000.000.000.000.00正丁烯0.000.000.000.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.00異丁烯0.000.000.000.000.00正丁烷0.000.000.000.000.00異丁烷0.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.001.000.000.001.00從表1.5可以看出，進(jìn)、出物料的總體質(zhì)量保持平衡。1.3.6全廠物料衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的全廠工藝流程圖；圖1.6全廠物料衡算圖表1.6全廠物料進(jìn)口表進(jìn)口C4-1C4-2CH3OH-2CH3OH-1R304-H2H2C9CRYSTAL溫度℃25.0025.0025.0025.00463.5525.0025.0013.30壓力(bar)5.005.001.004.003.184.007.801.00氣相分率0.000.000.000.001.001.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）439.99924.72115.00805.5513.070.000.000.50質(zhì)量流量(kg/hr)25000.0052010.453656.3825612.1026.340.000.0953.08體積流量cum/hr41.2284.105.4338.02251.840.000.000.05焓Gcal/hr-8.91-8.76-6.66-46.630.040.000.00-0.01質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00甲醇0.000.003619.8225355.980.000.000.000.00間二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00鄰二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00乙苯0.000.000.000.000.000.000.000.00苯0.000.000.000.000.000.000.000.00水0.000.0036.56256.120.000.000.000.00均三甲苯0.000.000.000.000.000.000.090.00氫氣0.000.000.000.0026.340.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.000.000.000.00丙烯0.000.000.000.000.000.000.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.00丙烷249.990.000.000.000.000.000.000.00正丁烯3301.3014108.010.000.000.000.000.000.00順-2-丁烯2874.584985.330.000.000.000.000.000.00反-2丁烯3124.566116.030.000.000.000.000.000.00異丁烯4449.4823140.710.000.000.000.000.000.00正丁烷2624.592901.670.000.000.000.000.000.00異丁烷8374.00758.700.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯1.500.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.0053.08質(zhì)量分率甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00甲醇0.000.000.990.990.000.000.000.00間二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00鄰二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯0.000.000.000.000.000.000.000.00乙苯0.000.000.000.000.000.000.000.00苯0.000.000.000.000.000.000.000.00水0.000.000.010.010.000.000.000.00均三甲苯0.000.000.000.000.000.001.000.00氫氣0.000.000.000.001.001.000.000.00乙烯0.000.000.000.000.000.000.000.00丙烯0.000.000.000.000.000.000.000.00甲烷0.000.000.000.000.000.000.000.00乙烷0.000.000.000.000.000.000.000.00丙烷0.010.000.000.000.000.000.000.00正丁烯0.130.270.000.000.000.000.000.00順-2-丁烯0.110.100.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.120.120.000.000.000.000.000.00異丁烯0.180.440.000.000.000.000.000.00正丁烷0.100.060.000.000.000.000.000.00異丁烷0.330.010.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.001.00表1.7全廠物料出口表出口T101-DV201-VV201-WT201-VT202-DT202-WT303-DBZH2OPXS501-W溫度℃-26.7125.0025.0047.98138.84172.95-38.7736.28105.95-0.59-0.59壓力(bar)4.801.001.001.001.001.251.001.001.201.001.00氣相分率1.001.000.001.000.000.001.000.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）1885.1136.21325.3811.12151.3637.06108.0014.28593.01280.0833.94質(zhì)量流量(kg/hr)29111.311387.445863.45530.7316059.274454.073849.971075.3810690.1729735.593598.56體積流量cum/hr7904.20886.696.91292.3321.466.302065.961.2313.4328.174.24焓Gcal/hr-18.520.28-22.350.060.01-0.250.440.14-39.79-3.14-0.23質(zhì)量流量(kg/hr)甲苯0.0036.940.0040.7774.550.000.002.970.000.0031.68甲醇0.000.233.520.220.000.000.001.8815.610.000.00間二甲苯0.002.390.000.004267.930.310.000.000.000.00653.85鄰二甲苯0.000.840.000.003316.813.500.000.000.000.00638.24對(duì)二甲苯0.001.320.000.006367.890.340.000.000.000.002267.05乙苯0.002.490.000.002019.220.030.000.000.000.007.65苯155.38192.500.02183.290.000.000.001043.330.000.000.00水0.0017.695859.9013.950.000.000.005.7710674.550.000.00均三甲苯0.000.420.000.0012.874449.890.030.000.000.000.09氫氣2079.280.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烯231.03455.100.0152.410.000.001553.070.890.000.000.00丙烯539.07672.220.00237.010.000.001261.6119.490.000.000.00甲烷4697.640.000.000.000.000.0060.660.000.000.000.00乙烷6160.840.000.000.000.000.0029.010.000.000.000.00丙烷12860.750.000.000.000.000.00239.660.000.000.000.00正丁烯154.023.360.001.920.000.00541.790.620.000.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯154.020.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷539.071.930.001.150.000.00164.150.420.000.000.00異丁烷1540.210.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.0029735.590.00質(zhì)量分率甲苯0.000.030.000.080.000.000.000.000.000.000.01甲醇0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00間二甲苯0.000.000.000.000.270.000.000.000.000.000.18鄰二甲苯0.000.000.000.000.210.000.000.000.000.000.18對(duì)二甲苯0.000.000.000.000.400.000.000.000.000.000.63乙苯0.000.000.000.000.130.000.000.000.000.000.00苯0.010.140.000.350.000.000.000.970.000.000.00水0.000.011.000.030.000.000.000.011.000.000.00均三甲苯0.000.000.000.000.001.000.000.000.000.000.00氫氣0.070.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00乙烯0.010.330.000.100.000.000.400.000.000.000.00丙烯0.020.480.000.450.000.000.330.020.000.000.00甲烷0.160.000.000.000.000.000.020.000.000.000.00乙烷0.210.000.000.000.000.000.010.000.000.000.00丙烷0.440.000.000.000.000.000.060.000.000.000.00正丁烯0.010.000.000.000.000.000.140.000.000.000.00順-2-丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00反-2丁烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00異丁烯0.010.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00正丁烷0.020.000.000.000.000.000.040.000.000.000.00異丁烷0.050.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001,3-丁二烯0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00對(duì)二甲苯晶體0.000.000.000.000.000.000.000.000.001.000.00從表1.6與表1.7可以看出，進(jìn)、出物料的總體質(zhì)量保持平衡。第二章能量衡算說(shuō)明書2.1能量衡算的意義在化工生產(chǎn)中，有些過(guò)程需消耗巨大的能量，如蒸發(fā)、干燥、蒸餾等；而另一些過(guò)程則可釋放大量能量，如燃燒、放熱化學(xué)反應(yīng)過(guò)程等。為了使生產(chǎn)保持在適宜的工藝條件下進(jìn)行，必須掌握物料帶入或帶出體系的能量，控制能量的供給速率和放熱速率。為此，需要對(duì)各生產(chǎn)體系進(jìn)行能量衡算。能量衡算對(duì)于生產(chǎn)工藝條件的確定、設(shè)備的設(shè)計(jì)是不可缺少的一種化工基本計(jì)算?；どa(chǎn)的能量消耗很大，能量消耗費(fèi)用是化工產(chǎn)品的主要成本之一。衡量化工產(chǎn)品能量消耗水平的指標(biāo)是能耗，即制造單位質(zhì)量（或單位體積）產(chǎn)品的能量消耗費(fèi)用。能耗也是衡量化工生產(chǎn)技術(shù)水平的主要指標(biāo)之一。而能量衡算可為提高能量的利用率，降低能耗提供主要依據(jù)。通過(guò)能量衡算，可確定整個(gè)工藝系統(tǒng)的能耗是否符合設(shè)計(jì)合同的要求。2.2能量衡算原則工程依據(jù)化工設(shè)計(jì)中關(guān)于熱量衡算的基本思想和要求，遵循基本規(guī)范與實(shí)際工藝相結(jié)合的原則，進(jìn)行熱量衡算書的編制。其中一個(gè)主要依據(jù)是能量平衡方程：其中，——表示輸入設(shè)備熱量的總和；——表示輸出設(shè)備熱量的總和；——表示損失熱量的總和。對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)：Q+W=∑Hout-∑Hin其中，Q——設(shè)備的熱負(fù)荷。W——輸入系統(tǒng)的機(jī)械能。∑Hout——離開(kāi)設(shè)備的各物料焓之和?！艸in——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。在進(jìn)行全廠能量衡算時(shí)，是以單元設(shè)備為基本單位，考慮由機(jī)械能轉(zhuǎn)換、化學(xué)反應(yīng)釋放和單純的物理變化帶來(lái)的熱量變化。最終對(duì)全工藝段進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的能量平衡計(jì)算，進(jìn)而用于指導(dǎo)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)工作。2.3能量衡算任務(wù)在進(jìn)行能量衡算過(guò)程中，可通過(guò)定量計(jì)算完成下列基本任務(wù)：(1)確定工藝單元中物料輸送機(jī)械所需要的功率，以便于設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型；(2)計(jì)算換熱設(shè)備尺寸，為后續(xù)設(shè)計(jì)中提供設(shè)備條件；(3)提高熱量?jī)?nèi)部集成度，充分利用余熱，提高能量利用率；(4)最終計(jì)算出總需求能量和能量費(fèi)用，確定工藝過(guò)程在經(jīng)濟(jì)上的可行性。2.4能量衡算2.4.1C4芳構(gòu)化工段能量衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的C4芳構(gòu)化工段能量衡算圖：圖2.1C4芳構(gòu)化工段能量衡算圖表2.1C4芳構(gòu)化工段焓變計(jì)算表進(jìn)口出口C4-1C4-2T101-DT102-DT102-OUTT102-W溫度℃25.000025.0000-26.706579.4021113.2308150.5621壓力(bar)5.00005.00004.80001.00001.08851.2000氣相分率0.00000.00001.00000.00000.00000.0000摩爾流量（kmol/hr）439.9889924.71561885.1053161.7380233.3756125.9402質(zhì)量流量(kg/hr)25000.000052010.450029111.307512637.438121510.344013748.8556體積流量cum/hr41.219984.10497904.200915.022427.496918.7362焓Gcal/hr-8.9058-8.7619-18.52322.20861.5221-0.1852Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)-17.6677-14.9776表2.2C4芳構(gòu)化工段能量衡算計(jì)算表能量衡算計(jì)算表(Gcal/hr)QWHinHouterror2.6886020.000000-17.667700-14.9776000.001498泵功耗(Gcal/hr)0.000000E101(Gcal/hr)17.385739E102(Gcal/hr)-12.466054T101(Gcal/hr)-0.897587T102(Gcal/hr)-1.3334952.4.2苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算圖：圖2.2苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算圖表2.3苯甲醇反應(yīng)工段焓變計(jì)算表進(jìn)口出口T102-WT102-DCH3OH-2R-CH3OHR-BZV201-VV201-WT201-VT201-DT202-DT202-W溫度℃150.5679.4025.0056.3736.2825.0025.0047.9847.98138.84172.95壓力(bar)1.201.001.001.001.001.001.001.001.001.001.25氣相分率0.000.000.000.000.001.000.001.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）125.94161.74115.00223.47192.6936.21325.3811.12297.89151.3637.06質(zhì)量流量(kg/hr)13748.8612637.443656.387214.6714509.841387.445863.45530.7323472.2216059.274454.07體積流量cum/hr18.7415.025.4311.1216.59886.696.91292.3327.5421.466.30焓Gcal/hr-0.192.21-6.66-12.611.910.28-22.350.061.700.01-0.25Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)-15.3340-20.5529表2.4苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算計(jì)算表能量衡算計(jì)算表(Gcal/hr)QWHinHouterror-5.2195800.000051-15.334000-20.5529000.000629P202(Gcal/hr)0.000051E201(Gcal/hr)13.512680E202(Gcal/hr)-13.913280R201(Gcal/hr)-4.423562V201(Gcal/hr)-0.999292T201(Gcal/hr)0.671012T202(Gcal/hr)-0.0671382.4.3甲苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的甲苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算圖：圖2.3甲苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算圖表2.5甲苯甲醇反應(yīng)工段焓變計(jì)算表進(jìn)口出口T102-OUTCH3OH-1R-TOLP403-OUTH2C9R304-H2T303-DV301-H2OV301-OUT溫度℃113.2325.00119.80106.0125.0025.00463.55-38.7725.0025.00壓力(bar)1.094.004.004.004.007.803.181.001.001.00氣相分率0.000.000.000.001.000.001.001.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）233.38805.551371.762132.850.000.0013.07108.002916.691627.00質(zhì)量流量(kg/hr)21510.3425612.10126348.9838448.390.000.0926.343849.9755495.18152601.19體積流量cum/hr27.5038.02162.8348.310.000.00251.842065.9657.65176.62焓Gcal/hr1.52-46.639.39-143.090.000.000.040.44-196.790.79Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)-178.7680-195.5518表2.6甲苯甲醇反應(yīng)工段能量衡算計(jì)算表能量衡算計(jì)算表(Gcal/hr)QWHinHouterror-16.8011040.017866-178.768000-195.5518000.000562P301(Gcal/hr)0.002899P302(Gcal/hr)0.014968E301(Gcal/hr)45.617124E302(Gcal/hr)-84.157399E303(Gcal/hr)-0.094328E304(Gcal/hr)-9.770718E305(Gcal/hr)-3.904763E306(Gcal/hr)5.748135E307(Gcal/hr)-2.739120E308(Gcal/hr)26.972679R304(Gcal/hr)-0.974303T301(Gcal/hr)5.284040C301(Gcal/hr)4.660799S301(Gcal/hr)-0.012574T303(Gcal/hr)3.779863V301(Gcal/hr)-7.2105402.4.4集成分離工段能量衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的集成分離工段能量衡算衡算圖；圖1.4集成分離工段能量衡算圖表2.7集成分離工段焓變計(jì)算表進(jìn)口出口T201-DT501-DV301-H2OR-BZBZR-TOLR-CH3OHH2OP403-OUT溫度℃47.9885.8725.0036.2836.28119.8056.37105.95106.01壓力(bar)1.001.001.001.001.004.001.001.204.00氣相分率0.000.000.000.000.000.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）297.891313.482916.69192.6914.281371.76223.47593.012132.85質(zhì)量流量(kg/hr)23472.22119320.0255495.1814509.841075.38126348.987214.6710690.1738448.39體積流量cum/hr27.54147.8257.6516.591.23162.8311.1213.4348.31焓Gcal/hr1.705.81-196.791.910.149.39-12.61-39.79-143.09Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)-189.2779-184.0448表2.8集成分離工段能量衡算計(jì)算表能量衡算計(jì)算表(Gcal/hr)QWHinHouterror5.2172150.01652241-189.2779-184.04480.00064P401(Gcal/hr)0.00059507P402(Gcal/hr)0.01592734P403(Gcal/hr)0.00489809E401(Gcal/hr)-3.1585555E403(Gcal/hr)-0.5372593T402(Gcal/hr)5.284224T03(Gcal/hr)3.6239072.4.5PX提純工段能量衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的PX提純工段能量衡算圖；圖2.5PX提純工段能量衡算圖表2.9PX提純工段焓變計(jì)算表進(jìn)口出口V301-OUTCRYTALT501-DS501-WPX溫度℃25.0013.3085.87-0.59-0.59壓力(bar)1.001.001.001.001.00氣相分率0.000.000.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）1627.000.501313.4833.94280.08質(zhì)量流量(kg/hr)152601.1953.08119320.023598.5629735.59體積流量cum/hr176.620.05147.824.2428.17焓Gcal/hr0.79-0.015.81-0.23-3.14Hin(Gcal/hr)Hout(Gcal/hr)0.7892.443表2.10PX提純工段能量衡算計(jì)算表能量衡算計(jì)算表(Gcal/hr)QWHinHouterror1.650740.003234330.7892.4430.00002P501(Gcal/hr)0.00323E501(Gcal/hr)4.04974E502(Gcal/hr)-2.13659T501(Gcal/hr)1.17220CRY501(Gcal/hr)-1.43460S501(Gcal/hr)0.000002.4.6全廠物料能量衡算下圖是由AspenPlus軟件模擬得出的全廠工藝流程圖；圖2.6全廠能量衡算圖表2.11全廠進(jìn)口焓變計(jì)算表進(jìn)口C4-1C4-2CH3OH-2CH3OH-1R304-H2H2C9CRYSTAL溫度℃25.0025.0025.0025.00463.5525.0025.0013.30壓力(bar)5.005.001.004.003.184.007.801.00氣相分率0.000.000.000.001.001.000.000.00摩爾流量（kmol/hr）439.99924.72115.00805.5513.070.000.000.50質(zhì)量流量(kg/hr)25000.0052010.453656.3825612.1026.340.000.0953.08體積流量cum/hr41.2284.105.4338.02251.840.000.000.05焓Gcal/hr-8.91-8.76-6.66-46.630.040.000.00-0.01Hin(Gcal/hr)-70.9215表2.12全廠出口焓變計(jì)算表出口T101-DV201-VV201-WT201-VT202-DT202-WT303-DBZH2OPXS501-W溫度℃-26.7125.0025.0047.98138.84172.95-38.7736.28105.95-0.59-0.59壓力(bar)4.801.001.001.001.001.251.001.001.201.001.00氣相分