年产55万吨对二甲苯项目附录一物料平衡计算书.docx

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年产55万吨对二甲苯项目附录一物料平衡计算书

年产55万吨对二甲苯项目

物料平衡计算书

附录一

物料平衡计算书

1.1总论

项目使用甲醇和来自的混合芳烃制对二甲苯工艺，制得纯度为99.9%的对二甲苯，年产量为55万吨；副产精苯、纯苯、邻二甲苯。

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。

1.2物料衡算的原理和准则

物料衡算是以质量守恒定律为基础，对物料平衡进行的计算。

物料平衡是指“在单位时间内进入系统的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量”。

进行物料衡算时，先必须确定衡算的体系。

对于已经达到稳定的体系，通常满足以下关系：

（进料量之和）-（出料量之和）=（系统累积量）

当系统中有化学反应时可表示为：

（进料量之和）-（出料量之和）+（反应消耗量）-（反应生成量）=（系统累积量）

利用以上两个关系，可以对整个工艺系统或子系统进行物料衡算。

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下表所示：

表1.1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

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

元素原子物质的量衡算式

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。

1.3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个步骤：

三苯分离、甲苯歧化及烷基转移、甲苯甲醇烷基化及异构化。

1.3.1物料衡算任务

对于本厂，工艺采取年开工333天（8000小时）的连续操作，其中一年内的四~五周（约30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确定对二甲苯以及副产品的实际产量以及质量指标；

②确定氢气、甲醇、甲苯的循环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各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确定；

⑤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。

1.3.2三苯分离工段物料衡算

图1.1三苯分离工段工艺路线图

表1.2三苯分离工段总物料衡算

out

物流编号

REBTX

FEED

C7-1

C7-2

PRO-BEN

PFD中编号

104

105

111

112

114

115

110

物流信息

循环混合芳烃

混合芳烃

甲苯

碳八芳烃

碳九芳烃

精苯产品

TemperatureC

146.1

124.6

146.4

189.0

86.2

Pressurebar

1.8

1.0

1.4

1.2

1.8

1.2

VaporFrac

EnthalpyGcal/hr

0.60496

0.66709

0.88231

2.72870

0.10354

-0.4656

3.53635

TotalFlowkmol/hr

237.585

1180.85

127.667

394.832

512.824

125.797

257.320

TotalFlowkg/hr

24129.6

113676

11762.4

36377.3

54446.4

15119.4

2010.21

TotalFlowcum/hr

32.162

131.674

15.3623

47.5105

72.3827

21.0120

24.8866

MassFlowkg/hr

C5H10-1

C5H12-1

BENZENE

1860.57

18269.8

7.3895

22.8532

20100.2

C6H12-1

C6H12-2

C6H14-1

TOLUENE

5893.83

42202.4

11751.7

36344.2

0.15448

2.1E-16

0.00055

C7H14-1

3.0E-09

9.4E-09

3.0E-09

9.4E-09

1.7E-18

C7H16-1

4114.50

9619.71

0.03215

0.09945

13728.7

5.34960

1.80E-1

4110.76

9350.04

0.51868

1.60412

13458.6

0.04350

4.91E-1

4110.90

18315.3

1.36026

4.20683

22420.6

0.04857

2.20E-1

C8H10-4

1.3899

4831.83

1.38808

4.29289

4827.54

0.00179

5.26E-1

C8H16-1

C8H18-1

C9H12-1

3076.724

1.15E-05

3.55E-05

9.39E-05

3076.724

2.33E-24

C9H12-2

1252.378

0.000124

0.000384

10.73401

1241.643

2.96E-21

C9H12-3

C9H12-4

C9H12-5

C9H12-6

1138.084

1679.141

2.27E-09

7.01E-09

2.94E-16

2817.225

1.29E-33

C9H12-7

1309.745

2153.033

6.25E-08

1.93E-07

6.14E-12

3462.778

4.19E-30

C9H12-8

1589.81

2925.81

7.37E-07

2.28E-06

1.75E-08

4515.62

1.12E-27

C10H14-1

C10H14-8

WATER

CH4

C2H4

C2H6

C3H6-1

C3H8

METHANOL

TOTALkg/hr

137805.62

137805.9

表1.3T101二甲苯塔物料衡算

out

物流编号

104

物流信息

混合芳烃

碳八芳烃

碳九芳烃

TemperatureC

166.8247

146.3796

188.978

Pressurebar

1.8

1.2

1.8

VaporFrac

Enthalpykcal/mol

0.0685282

0.2019159

-3.701276

TotalFlowkmol/hr

638.6267

512.8306

125.796

TotalFlowkg/hr

69566.37

54447.12

15119.24

TotalFlowcum/hr

94.92349

72.38357

21.01181

MassFlowkg/hr

C5H10-1

C5H12-1

BENZENE

4.2632E-13

C6H12-1

C6H12-2

C6H14-1

TOLUENE

0.1548761

2.1489E-16

C7H14-1

6.0328E-12

C7H16-1

13734.08

13728.73

5.349852

13458.75

13458.71

0.0435086

22420.96

22420.91

0.0485812

C8H10-4

4827.879

4827.877

0.0017922

C8H16-1

C8H18-1

C9H12-1

3076.724

9.3921E-05

3076.724

C9H12-2

1252.377

10.73396

1241.644

C9H12-3

C9H12-4

C9H12-5

C9H12-6

2817.165

2.9433E-16

2817.165

C9H12-7

3462.715

6.1354E-12

3462.715

C9H12-8

4515.552

1.74643E-08

4515.552

C10H14-1

C10H14-8

SULF

WATER

CH4

C2H4

C2H6

C3H6-1

C3H8

C4H8-4

METHANOL

OX-S

4.2632E-13

MX-S

PX-S

TOTALkg/hr

69566.368

表1.4DWC-101第一三苯分离分隔壁塔物料衡算

out

物流编号

103

PRO-BEN

104

物流信息

混合芳烃

精苯产品

甲苯产品

碳八碳九混合芳烃

TemperatureC

120

86.23632

124.6322

166.8247

Pressurebar

1.5

1.2

1.416279

1.8

VaporFrac

Enthalpykcal/mol

4.0288

13.74302

6.91133

0.0685282

TotalFlowkmol/hr

1418.447

257.3201

522.5

638.6267

TotalFlowkg/hr

137806

20100.21

48139.41

69566.37

TotalFlowcum/hr

178.2819

24.88664

62.87225

94.92349

MassFlowkg/hr

C5H10-1

C5H12-1

BENZENE

20130.61

20100.21

31.68236

4.2632E-13

C6H12-1

C6H12-2

C6H14-1

TOLUENE

48096.71

0.000530785

48095.05

0.1548761

C7H14-1

1.24773E-08

1.7323E-18

1.24708E-08

6.0328E-12

C7H16-1

13734.22

1.7964E-17

0.131516

13734.08

13460.78

4.9059E-15

2.02495

13458.75

22426.24

2.2036E-14

5.275779

22420.96

C8H10-4

4833.119

5.2554E-14

5.240359

4827.879

C8H16-1

C8H18-1

C9H12-1

3076.724

2.3297E-24

4.76256E-05

3076.724

C9H12-2

1252.378

2.9593E-21

0.000515321

1252.377

C9H12-3

C9H12-4

C9H12-5

C9H12-6

2817.165

1.2879E-33

9.39796E-09

2817.165

C9H12-7

3462.715

4.1891E-30

2.59106E-07

3462.715

C9H12-8

4515.552

1.117E-27

3.05611E-06

4515.552

C10H14-1

C10H14-8

SULF

WATER

4.9694E-26

CH4

C2H4

C2H6

C3H6-1

4.5121E-20

C3H8

C4H8-4

METHANOL

OX-S

20130.61

20100.21

31.68236

4.2632E-13

MX-S

PX-S

TOTALkg/hr

137806.212

137805.983

1.3.3甲苯歧化及烷基转移工段物料衡算

图1.2甲苯歧化及烷基转移工段工艺路线图

表1.5甲苯歧化及烷基转移工段总物料衡算

out

物流编号

C7-1

GAS-1

PRO-BEN2

REBTX

PFD中编号

201

202

203

204

205

217

物流信息

甲苯

碳九芳烃

氢气

燃气

粗苯产品

循环芳烃

TemperatureC

124.6342

188.978

-4

146.0674

Pressurebar

1.416279

1.8

1.01325

1.2

1.8

VaporFrac

EnthalpyGcal/hr

0.882314

-0.46561

1.03E-05

-0.81994

0.076981

0.604961

TotalFlowkmol/hr

127.6674

125.7976

37.95089

35.66352

18.14694

237.5858

TotalFlowkg/hr

11762.45

15119.43

76.50444

1514.143

1314.588

24129.62

TotalFlowcum/hr

15.36234

21.01207

929.0317

649.9153

1.546525

32.1672

MassFlowkg/hr

C5H10-1

C5H12-1

BENZENE

7.3895

59.20605

1181.179

1860.578

C6H12-1

C6H12-2

C6H14-1

TOLUENE

11751.77

2.14E-16

5.52E-09

5.00E-07

5893.836

C7H14-1

3.05E-09

1.02E-22

1.09E-20

3.05E-09

C7H16-1

0.032158

5.349605

1.11E-16

5.27E-14

4114.506

0.518686

0.043506

1.10E-15

4.15E-13

4110.763

1.360263

0.048578

1.80E-15

6.31E-13

4110.908

C8H10-4

1.388088

0.001792

1.92E-18

5.72E-16

1.3899

C8H16-1

C8H18-1

C9H12-1

1.15E-05

3076.724

C9H12-2

0.000124

1241.643

C9H12-3

C9H12-4

C9H12-5

C9H12-6

2.27E-09

2817.225

1.24E-21

3.59E-18

1138.084

C9H12-7

6.25E-08

3462.778

7.71E-21

1.56E-17

1309.745

C9H12-8

7.37E-07

4515.62

3.16E-20

5.28E-17

1589.81

C10H14-1

C10H14-8

WATER

76.50444

4.037325

0.000555

CH4

C2H4

C2H6

C3H6-1

C3H8

1450.9

133.4086

METHANOL

Totalkg/hr

26958.38444

26958.351

表1.6T201第一汽提塔物料衡算

out

物流编号

213

GAS-1

PRO-BEN2

REBTX

物流信息

歧化反应产物

燃气

粗苯产物

混合芳烃

TemperatureC

100

-4

146.0659

Pressurebar

1.2

1.8

VaporFrac

0.1437583

Enthalpykcal/mol

-1.67268

-22.99096

4.242098

2.546552

TotalFlowkmol/hr

291.4026

35.66314

18.14916

237.5903

TotalFlowkg/hr

26958.79

1514.125

1314.749

24129.92

TotalFlowcum/hr

665.0603

649.9084

1.546714

32.16755

MassFlowkg/hr

C5H10-1

C5H12-1

BENZENE

3101.323

59.20544

1181.324

1860.794

C6H12-1

C6H12-2

C6H14-1

TOLUENE

5894.302

5.52131E-09

5.00322E-07

5894.302

C7H14-1

3.0473E-09

8.5311E-23

9.1759E-21

3.0473E-09

C7H16-1

4114.497

1.1078E-16

5.2664E-14

4114.497

4110.739

1.0956E-15

4.1479E-13

4110.739

4110.858

1.7952E-15

6.3132E-13

4110.858

C8H10-4

1.282268

1.7673E-18

5.2818E-16

1.282268

C8H16-1

C8H18-1

C9H12-1

C9H12-2

C9H12-3

C9H12-4

C9H12-5

C9H12-6

1138.024

1.2389E-21

3.5904E-18

1138.024

C9H12-7

1309.682

7.7111E-21

1.5603E-17

1309.682

C9H12-8

1589.742

3.1634E-20

5.2843E-17

1589.742

C10H14-1

C10H14-8

SULF

WATER

4.037944

4.037388

0.000555508

4.9694E-26

CH4

C2H4

C2H6

C3H6-1

1584.306

1450.882

133.4246

4.5121E-20

C3H8

C4H8-4

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