784万吨苯乙烯生产项目第四章物料衡算.docx

第四章物料衡算4.1总论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主、副产品的 产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，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本项目采用Mobil / Badger气相法乙苯生产工艺和UOP /Lummus的SM脱 氢工艺生产苯乙烯（99.6wt%）,年产量为7.84万吨，副产甲苯（99.9wt%） 5900 吨/年4.2质量守恒定律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+生成-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4-1所示：表4-1物料横算式适用范围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质量衡算式适用不适用组分衡算式组分物质的量衡算式适用不适用元素原子衡算元素原子质量衡算式适用适用式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，我们主要采用总质量衡算的的衡算方法，同时列 出每种物料组分的质量流量便于查找和计算4.3总项目核算从原料入厂到产品输出，其工艺路线可分为如下4个工段：苯与乙烯反应工 段、乙苯精馏工段、乙苯脱氢工段、苯乙烯精制工段4.3.1总工艺流程图苯与乙烯生成乙苯乙苯脱氢生成苯乙烯燃料 h 碟料全流程工艺流程图4.3.2物料衡算任务对于本厂，工艺采取年工作8000小时计，其中一年内的3〜4周(约25天) 用于固定的停车设备检修及紧急情况处理物料衡算的主要任务在于：① 确定产品苯乙烯、甲苯等的实际产量以及质量指标② 确定循环苯和循环苯乙烯的量以及损失率等指标；③ 确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标；④ 汇总全流程物料衡算，数据用于完成物料流程图等后续设计任务4.3.3苯与乙烯反应工段物料衡算(1)烃化反应部分物料衡算烃化反应部分工艺流程图烃化反应部分物料衡算表入口出口物流编号ETB1REB18物流说明乙烯新鲜苯1循环苯烃化反应器出口Temperature(°C)3002580.3100Pressure(bar)10101010Vapor Frac1000Mole Flow ( kmol/hr)10062.60743.14806.92Mass Flow ( kg/hr)2796.974968.4958049.9365815.38Volume Flow ( cum/hr)475.335.6470.7382.81Enthalpy ( Gcal/hr)1.5990.69010.08610.101Mass Flow ( kg/hr)H20000N20000CH411.2300.01211.24C2H42785.7400.3213.93C2H60000C3H60000CO0000CO20000O20000C6H604452.5058038.4155158.05C8H10-01001.16E-059441.84C10H1-01004.26E-18663.15C7H80515.9911.07527.05C8H8006.14E-106.14E-10H2O000.110.11(2)反烃化反应部分物料衡算反桂化反应部分反烃化反应部分物料衡算表入口出口物流编号14B26物流说明多乙苯原料苯2去往乙苯精馏Temperature(°C)189.9200219.5Pressure(bar)1.232828Vapor Frac000Mole Flow ( kmol/hr)5.0940.2045.29Mass Flow ( kg/hr)680.423148.313828.73Volume Flow ( cum/hr)0.954.966.30Enthalpy ( Gcal/hr)-0.02170.7340.750Mass Flow ( kg/hr)H2000N2000CH4000C2H4000C2H6000C3H6000CO000CO2000O2000C6H65.27E-073118.584542732.6597C8H10-0110.590176729.7268721089.36938C10H1-01669.82556206.69825453C7H80.0021862800.00218622C8H84.77E-1200H2O7.24E-24004.3.4乙苯精馏工段物料衡算乙苯精馏工段物料衡算表入口出口物流编号1912GAS-216EB物流说明烃化反应反烃化反应作为燃料多乙苯乙苯Temperature(°C)88.9102.320.0280133.3Pressure(bar)1.21.21281Vapor Frac0.0590.72100Mole Flow ( kmol/hr)806.945.301.325.09105.52Mass Flow ( kg/hr)65815.383828.7335.54680.4211102.83Volume Flow ( cum/hr)1226.54825.6133.621.1114.55Enthalpy ( Gcal/hr)10.1010.750-0.00380.01600.278Mass Flow ( kg/hr)H200000N200000CH411.2419982011.2299300C2H413.9303148013.6057200C2H600000C3H600000CO00000CO200000O200000C6H655158.05172732.659710.677075.27E-0755.90383C8H10-019441.839671089.36931.96E-0710.5904710520.61C10H1-01663.153286.69825451.96E-14669.82540.026081C7H8527.0535950.00218621.74E-050.002186526.2817C8H86.14E-10004.69E-126.09E-10H2O0.1100996900.0272848.48E-242.16E-11出口物流编号REB1物流说明循环苯Temperature(°C)79.78Pressure(bar)1Vapor Frac0Mole Flow ( kmol/hr)740.28Mass Flow ( kg/hr)57825.34Volume Flow ( cum/hr)70.57Enthalpy ( Gcal/hr)10.027Mass Flow ( kg/hr)H20N20CH40.0121015C2H40.325049C2H60C3H60CO0CO20O20C6H657824.1593C8H10-011.11E-05C10H1-014.26E-18C7H80.7719184C8H81.57E-21H2O0.070740674.3.5乙苯脱氢工段物料衡算乙苯脱氢工段工艺流程图乙苯脱氢工段物料衡算表入口物流编号252H2O-1H2O-2O2物流说明乙苯循环乙苯工艺水1工艺水2原料氧气Temperature(°C)123.2588.9080020025Pressure(bar)0.750.750.950.750.75Vapor Frac0.0610111Mole Flow ( kmol/hr)105.529.48325.54365.3745.67Mass Flow ( kg/hr)11102.831005.615864.746582.191461.41Volume Flow ( cum/hr)290.271.2430569.0319089.731508.89Enthalpy ( Gcal/hr)0.2780.000159-16.547-20.587-6.7E-05Mass Flow ( kg/hr)H200000N200000CH400000C2H400000C2H600000C3H600000CO00000CO200000O200001461.413C6H655.9030000C8H10-0110520.611000.04000C10H1-010.026083.73E-37000C7H8526.285.5629000。