30万吨年丙烷脱氢制丙烯生产项目82附录二能量平衡计算书.docx
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30万吨年丙烷脱氢制丙烯生产项目82附录二能量平衡计算书
30万吨年丙烷脱氢制丙烯
生产项目
附录二能量平衡计算书
1•概述2
2•热量衡算的原理2
3•热量衡算任务2
4•系统能量衡算3
4.1原料预处理工段3
4.2丙烷脱氢反应工段9
4.3氢气分离及选择加氢反应工段16
能量平衡计算书
1.概述
拟建一套年产值30万吨的丙烯装置，在整个工艺流程中伴随着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、释放和转化。
其中的能量变换数量关系可以从能量衡算求得，对于新设计的
车间，可以由此确定设备的热负荷。
再根据设备的热负荷大小、所处理物料的性质及工艺要求选择恰当的设备。
总之，通过下述能量衡算，可以为后续设计工作中提高热量的利用率，降低能耗提供主要依据。
2.热量衡算的原理
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：
QWHoutHin
其中，Q—设备的热负荷；
W—输入系统的机械能；
H°ut—离开设备的各物流焓之和；
Hin—进入设备的各物流焓之和。
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。
3.热量衡算任务
（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
4.系统能量衡算
4.1原料预处理工段
4.1.1E0101原料预热器
表4-1热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
1.03911
表4-2流股焓变计算表
in
out
物流编号
0115
0116
Temperature（C）
35
57
Pressure（bar）
[18
18
VaporFrac
0
0
MoleFlow（kmol/hr）
1405.711
[1405.711）
MassFlow（kg/hr）
66462.62
66462.62
VolumeFlow（cum/hr）
134.254
150.552
Enthalpy（Gcal/hr）
-25.969
-24.93
表4-3热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
1.03911
-25.969]
-24.94
0
4.1.2T0102脱丙烷塔
表4-4热负荷表
W
Condenser
Reboiler
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-10.0717
10.4027
0
表4-5流股焓变计算表
in
out
物流编号
0116
0117
0120
Temperature（C）
57
42.7
96.9
Pressure（bar）
18
17.5
18
VaporFrac
0
0
0
MoleFlow（kmol/hr）
1405.711
962.287
443.425
MassFlow（kg/hr）
66462.62
41078.08
25384.55
VolumeFlow
（cum/hr）
150.552
94.744
60.693
Enthalpy（Gcal/hr）
-24.93
-14.782
-9.817
表4-6热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-24.93
-24.599
0
4.1.3E0104C4液化气冷却器
表4-7热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-0.999026
表4-8流股焓变计算表
in
out
物流编号
0120
0124
Temperature（C）
96.9
40
Pressure（bar）
【18
18
VaporFrac
0
0
MoleFlow（kmol/hr）
443.425
443.425
MassFlow（kg/hr）
25384.546
25384.546
VolumeFlow（cum/hr）
60.693
46.488
Enthalpy（Gcal/hr）
-9.817
-10.816
表4-9热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-9.999026
-9.817
-10.816
0
4.1.4E0105脱乙烷塔进料预热器
表4-10热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0.902227
表4-11流股焓变计算表
in
out
物流编号
0117
0119
Temperature（C）
44.9
69.5
Pressure（bar）
30
30
VaporFrac
0
0
MoleFlow（kmol/hr）
962.287
962.287
MassFlow（kg/hr）
41078.076
41078.076
VolumeFlow（cum/hr）
93.592
117.184
Enthalpy（Gcal/hr）
-14.741
-13.839
表4-12热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.902227
-14.741
-13.839
0
4.1.5T0103脱乙烷塔
表4-13热负荷表
W
Condenser
Reboiler
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-8.10226
9.72678
0
表4-14流股焓变计算表
in
out
物流编号
0119
0122
0121
0123
Temperature（C）
69.5
44.9
-18.9
71.6
Pressure（bar）
30
30
28.5
29
VaporFrac
0
0
1
0
MoleFlow（kmol/hr）
962.287
1622.36
98.623
2486.023
MassFlow（kg/hr）
41078.08
69005.902
2320.584
107763.394
VolumeFlow
（cum/hr）
117.184
159.991
57.261
306.962
Enthalpy（Gcal/hr）
-13.839
-28.802
-0.442
-40.574
表4-15热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-24.93
-24.599
0
4.1.6E0108丙烯精制塔进料冷凝器
表4-16热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表4-17流股焓变计算表
in
out
物流编号
0126
0127
0128
0125
Temperature（C）
19.4
1.4
19.2
1.5
Pressure（bar）
9
5
9
5
VaporFrac
0.492
0.135
0
0.822
MoleFlow（kmol/hr）
2486.023
1616.046
2486.023
1616.046
MassFlow（kg/hr）
107763.394
71181.241
107763.394
71181.241
VolumeFlow（cum/hr）
2892.031
1009.577
218.707
5450.939
Enthalpy（Gcal/hr）
-40.574
-45.706
-45.011
-41.269
表4-18热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
86.28
-86.28
0
4.1.7T0104丙烯精制塔1
表4-19热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表4-20流股焓变计算表
in
out
物流编号
0128
0130
0134
0129
0131
Temperature（C）
19.2
14.8
20.1
14.8
20.1
Pressure（bar）
9
8
8.5
8.005
8.495
VaporFrac
0
0
1
1
0
MoleFlow（kmol/hr）
2486.023
12505.084
13411.72
13375.086
15027.74
MassFlow（kg/hr）
107763.394
541845.014
590739.8
578428.252
661919.94
5
VolumeFlow
（cum/hr）
218.707
1079.419
32484.74
34177.754
1357.414
Enthalpy（Gcal/hr）
-45.011
-222.391
-330.058
-172.327
-425.135
表4-21热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-597.46
-597.46
0
4.1.8T0105丙烯精制塔2
表4-22热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表4-23流股焓变计算表
in
out
物流编号
0129
0137
0132
0133
Temperature（C）
14.8
7.9
14.8
8.1
Pressure（bar）
8.005
7.5
8
7.505
VaporFrac
1
0
0
1
MoleFlow（kmol/hr）
13375.086
12477.147
12505.084
13347.148
MassFlow（kg/hr）
578428.252
524659.063
541845.014
561242.3
VolumeFlow（cum/hr）
34177.754
999.662
1079.419
35998.344
Enthalpy（Gcal/hr）
-172.327
6.663
-222.391
56.727
表4-24热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-165.664
-165.664
0
4.1.9E0109换热器
表4-25热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
49.3606
0
表4-26流股焓变计算表
in
out
物流编号
0138
0135
0139
0134
Temperature（C）
94.3
20.1
44.2
20.1
Pressure（bar）
30
8.5
30
8.5
VaporFrac
1
0
0
1
MoleFlow（kmol/hr）
13347.148
13411.719
13347.148
13411.719
MassFlow（kg/hr）
561242.3
590739.8
561242.3
590739.8
VolumeFlow（cum/hr）
10036.99
1211.436
1243.944
32484.735
Enthalpy（Gcal/hr）
70.045
-379.418
20.684
-330.058
表4-27热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-309.373
-309.374
0.001
4.1.10C0101丙烯精制塔压缩机
表4-28热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
13.3182
0
表4-29流股焓变计算表
in
out
物流编号
0133
0138
Temperature（C）
8.1
94.3
Pressure（bar）
7.505
30
VaporFrac
1
1
MoleFlow（kmol/hr）
13347.148
13347.148
MassFlow（kg/hr）
561242.3
561242.3
VolumeFlow（cum/hr）
35998.344
10036.99
Enthalpy（Gcal/hr）
56.727
70.045
表4-30热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
13.3182
0
56.727
70.045
0
4.1.11E0110丙烯精制塔2塔顶冷凝器
表4-31热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-13.5566
表4-32流股焓变计算表
in
out
物流编号
0140
0141
Temperature（C）
8
7.9
Pressure（bar）
7.5
7.5
VaporFrac
0.273
0
MoleFlow（kmol/hr）
13347.148
13347.148
MassFlow（kg/hr）
561242.3
561242.3
VolumeFlow（cum/hr）
10616.253
1069.367
Enthalpy（Gcal/hr）
20.684
7.128
表4-33热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-13.5566
20.686
7.128
0.002
4.2丙烷脱氢反应工段
4.2.1E0203丙烷、氢气预热器
表4-34热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表4-35流股焓变计算表
in
out
物流编号
0207
0217
0208
0206
Temperature（C）
71.4
300
180
174.2
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