《苯酚生产工艺中的物料与能量衡算过程案例综述》3700字

苯酚生产工艺中的物料与能量衡算过程案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u7975苯酚生产工艺中的物料与能量衡算过程案例综述 195491.1概述 2166111.1.1物料衡算总论 297231.1.2物料衡算目的 2187771.1.3物料衡算任务 3145261.1.4能量衡算概述 3106901.1.5热量衡算原理 3302221.1.6热量衡算任务 4236311.21B9 432101.2.1流程模拟 4178121.2.2物料衡算 595291.2.3能量衡算 6282051.3E101 67921.3.1流程模拟 6160521.3.2物料衡算 6326991.3.3能量衡算 7307861.4R0201 7220901.4.1流程模拟 8138351.4.2物料衡算 8305061.4.3能量衡算 9268441.5T101 9128041.5.1流程模拟 98991.5.2物料衡算 9125651.5.3能量衡算 1018891.6T0102 11225041.6.1流程模拟 11232301.6.2物料衡算 11268551.6.3能量衡算 12242191.7T0201 12123881.7.1流程模拟 12102491.7.2物料衡算 13105101.7.3能量衡算 1485321.8T0202 14278871.8.1流程模拟 14147311.8.2物料衡算 1480291.9能量衡算 15156511.10V104 1680791.10.1流程模拟 1622421.10.2物料衡算 1642711.11能量衡算 17概述物料衡算总论本项目拟建一套年产15万吨异丙苯法制苯酚氧化工段工艺设计。查找文献得出工艺路径，经过化工软件模拟得出工艺数据，由工艺设计转为设备设计，根据工艺数据确定设备类型，再结合工艺数据和设备类型计算得出设备尺寸。首先对整个生产系统中主要反应器和换热器尺寸计算，得出数据算出输送物料所需泵的功率和管道的尺寸。通过工艺路线来确定主产品和副产品以及三废的组成。通过工艺路线与原料性质确定产品成分，废水，废液，废气成分。根据最终数据评估项目经济性，工艺路线先进性，生产方法合理性。物料衡算目的工艺流程确定后，进行物料衡算是为了计算原料的投入量，根据转换关系，计算产品和副产品的产量及产率，还有就是中间产物的量。物料衡算的结果也是能量和设备选型的基础。对于现有设备，物料平衡可以澄清的插件和原料奏，找出在生产中的薄弱环节，为提高生产和提高管理的可靠基础和明确的方向，并且可以被用作上的利用率的检查原料和三个废物处理甲装置的完整性。物料衡算的过程是通过已知的物流产生的化学过程相对应的平衡或物料分离过程的物料条件来确立其他未知的流量或者是物料组成。该过程的计算通式如下所示：累积在系统中=输入输出+总消耗在这个公式中，消耗项是有化学反应产生或者消耗的量，累积量可以是正值也可以是负值。物料在体系中的停留量不是零时，该过程是一个不稳定的过程，若停留量为零时，那该过程被认定是一个稳定的过程：进量=出量+消耗稳定过程中无化学反应：进料量=出料量物料衡算的方式可以以总的质量、组分平衡或是元素平衡来衡量。物料衡算的形式如下表所示：表3-1物料衡算形式类别衡算方式是否有化学反应无有总式以总物料质量为基准符合符合以总物质的量为基准符合不符合组分式以组分质量为基准符合不符合以组分物质的量为基准符合不符合元素原子式以原子质量为基准符合符合以原子物质的量为基准符合符合物料衡算任务本项目设计的苯酚生产工艺的操作方式、操作时间、主要任务如下：（1）操作方式：连续性操作（2）操作时间：8000h（3）主要任务：以顺推法计算原料到产品的物料投入量、转化量、产品产量。能量衡算概述本项目拟建一套年产15万吨异丙苯法制苯酚氧化工段工艺设计。工业操作过程中，物料的转移也会带动能量的改变，转移的过程中，难免会在物料和能量上有所损失，一般物料损失和工艺的技术先进程度有关，也和人员操作有关，损失一般比较小，能量的损失一般根据能量的大小而改变，过程中能量越大，损失越多。能量衡算的目的是确定生产过程中能量的转移和损失，以及设备热负荷。根据能量衡算的结果以及设备的计算数据选择合适的设备。热量衡算原理热量衡算的总方程式：其中，——表示输入设备热量的总和；——表示输出设备热量的总和；——表示损失热量的总和。连续性的系统：Q其中，Q——设备的热负荷。W——输入系统的机械能。∑Hout——离开设备的各物料焓之和。∑Hin——进入设备的各物料焓之和。热量的衡算的基准是以单一设备为单位进行相关计算。能量衡算的点主要是物理进出的变化和过程中发生的化学变换带来的能量差异。计算出各个部分的能量变化或储蓄的能量，再根据热量衡算的总方程式做平衡计算。计算过程中，会了解各个部分的能量变化量，根据计算结果调整设备能量输入和输出，做到节能减耗。热量衡算任务本次苯酚的设计生产工艺。需要进行热量衡算的有以下几个任务：（1）在运输的设备方面，需要确定设备具体的运转功率等参数，为后面的设备选型提供参考依据。（2）围绕单元操作计算的方面上，比如某个塔的热量衡算，需要确定它的具体热负荷数值，并以此来计算冷热工程的用量。（3）在反应器的反应温度设计上，需要计算额外的加热量或者冷却量，并以此来确定冷热工程的工程用量数值。1B9流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-1流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-2进出料流股表单位111011121113质量流量kg/hr89715.282869900.724919814.5579O2kg/hr309.0707309.07070.0000N2kg/hr1707.09441707.09440.0000YBBkg/hr67929.962367862.032367.9300GYHQYBBkg/hr18978.233118.978218959.2549BYTkg/hr13.64230.000013.6423EJJBCkg/hr773.73070.0000773.7307H2Okg/hr0.00000.00000.0000CH3OHkg/hr3.54933.54930.0000BFkg/hr0.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.0000质量分率O20.00340.00440.0000N20.01900.02440.0000YBB0.75720.97080.0034GYHQYBB0.21150.00030.9568BYT0.00020.00000.0007EJJBC0.00860.00000.0390H2O0.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00010.0000BF0.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.0000能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-3能量衡算表总计单位入出相对差摩尔kmol/hr766.3690766.36900.0000质量kg/hr89715.282889715.28280.0000焓kW(8887.2253)(1700.7521)(0.8086)E101流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-2流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-4进出料流股表单位1219110111质量流量kg/hr155993.7119150242.8500155993.7119150242.8500O2kg/hr0.00030.00000.00030.0000N2kg/hr0.00170.00000.00170.0000YBBkg/hr122541.7802150242.8500122541.7802150242.8500GYHQYBBkg/hr32113.84040.000032113.84040.0000BYTkg/hr23.07410.000023.07410.0000EJJBCkg/hr1309.04330.00001309.04330.0000H2Okg/hr0.00000.00000.00000.0000CH3OHkg/hr5.97200.00005.97200.0000BFkg/hr0.00000.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.00000.0000质量分率O20.00000.00000.00000.0000N20.00000.00000.00000.0000YBB0.78561.00000.78561.0000GYHQYBB0.20590.00000.20590.0000BYT0.00010.00000.00010.0000EJJBC0.00840.00000.00840.0000H2O0.00000.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00000.00000.0000BF0.00000.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.00000.0000能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-5能量衡算表总计单位入出相对差摩尔kmol/hr2490.52822490.52820.0000质量kg/hr306236.5620306236.56200.0000焓kW(28393.6240)(28393.6240)0.0000R0201流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-3流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-6进出料流股表单位117118质量流量kg/hr32181.909132181.9091O2kg/hr0.000033.7583N2kg/hr0.00000.0000YBBkg/hr61.318461.3184GYHQYBBkg/hr32112.3394160.5617BYTkg/hr2.12342.1234EJJBCkg/hr6.12806.1280H2Okg/hr0.000038.0118CH3OHkg/hr0.00000.0000BFkg/hr0.000019559.7398ACETONEkg/hr0.000012070.9146A-JJBYXkg/hr0.0000249.3533质量分率O20.00000.0010N20.00000.0000YBB0.00190.0019GYHQYBB0.99780.0050BYT0.00010.0001EJJBC0.00020.0002H2O0.00000.0012CH3OH0.00000.0000BF0.00000.6078ACETONE0.00000.3751A-JJBYX0.00000.0077能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-7能量衡算表总计单位入出生成相对差摩尔kmol/hr211.5702422.5676210.99740.0000质量kg/hr32181.909132181.90910.0000焓kW-8178.6111-23157.48990.6468T101流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-4流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-8进出料流股表单位110112113114质量流量kg/hr155993.7119122480.928633500.564112.2191O2kg/hr0.00030.00000.00000.0003N2kg/hr0.00170.00000.00000.0017YBBkg/hr122541.7802122468.254061.318412.2078GYHQYBBkg/hr32113.84040.725732113.11470.0000BYTkg/hr23.07412.188020.88600.0001EJJBCkg/hr1309.04333.79821305.24510.0001H2Okg/hr0.00000.00000.00000.0000CH3OHkg/hr5.97205.96280.00000.0092BFkg/hr0.00000.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.00000.0000质量分率O20.00000.00000.00000.0000N20.00000.00000.00000.0001YBB0.78560.99990.00180.9991GYHQYBB0.20590.00000.95860.0000BYT0.00010.00000.00060.0000EJJBC0.00840.00000.03900.0000H2O0.00000.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00000.00000.0008BF0.00000.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.00000.0000能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-9能量衡算表总计单位入出相对差摩尔kmol/hr1240.52821240.52820.0000质量kg/hr155993.7120155993.71200.0000焓kW(15206.2559)(13741.9710)(0.0963)T0102流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-5流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-10进出料流股表单位113115116质量流量kg/hr33500.56411318.655032181.9091O2kg/hr0.00000.00000.0000N2kg/hr0.00000.00000.0000YBBkg/hr61.31840.000061.3184GYHQYBBkg/hr32113.11470.775232112.3394BYTkg/hr20.886018.76262.1234EJJBCkg/hr1305.24511299.11716.1280H2Okg/hr0.00000.00000.0000CH3OHkg/hr0.00000.00000.0000BFkg/hr0.00000.00000.0000ACETONEkg/hr0.00000.00000.0000A-JJBYXkg/hr0.00000.00000.0000质量分率O20.00000.00000.0000N20.00000.00000.0000YBB0.00180.00000.0019GYHQYBB0.95860.00060.9978BYT0.00060.01420.0001EJJBC0.03900.98520.0002H2O0.00000.00000.0000CH3OH0.00000.00000.0000BF0.00000.00000.0000ACETONE0.00000.00000.0000A-JJBYX0.00000.00000.0000能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-11能量衡算总计单位入出相对差摩尔kmol/hr221.2702221.2702(0.0000)质量kg/hr33500.564133500.5641(0.0000)焓kW(7681.1434)(7675.7393)(0.0007)T0201流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-6流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-12进出料流股表单位118121125BF质量流量kg/hr32181.909173.648312542.501319565.7595O2kg/hr33.758331.79621.96210.0000N2kg/hr0.00000.00000.00000.0000YBBkg/hr61.31840.015261.30320.0000GYHQYBBkg/hr160.56170.0000159.62640.9353BYTkg/hr2.12340.00000.00002.1234EJJBCkg/hr6.12800.00000.00006.1280H2Okg/hr38.01180.096337.91550.0000CH3OHkg/hr0.00000.00000.00000.0000BFkg/hr19559.73980.00003.169719556.5701ACETONEkg/hr12070.914641.716212029.19840.0000A-JJBYXkg/hr249.35330.0244249.32610.0028质量分率O20.00100.43170.00020.0000N20.00000.00000.00000.0000YBB0.00190.00020.00490.0000GYHQYBB0.00500.00000.01270.0000BYT0.00010.00000.00000.0001EJJBC0.00020.00000.00000.0003H2O0.00120.00130.00300.0000CH3OH0.00000.00000.00000.0000BF0.60780.00000.00030.9995ACETONE0.37510.56640.95910.0000A-JJBYX0.00770.00030.01990.0000能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-13能量衡算总计单位入出相对差摩尔kmol/hr422.5676422.56760.0000质量kg/hr32181.909132181.9091(0.0000)焓kW(23157.4899)(21202.1694)(0.0844)T0202流程模拟本次设计采用aspenV11.0进行模拟，物料流程如下图所示：图3-7流程模拟图物料衡算经过模拟计算后，得到如表所示的物料衡算结果：表3-14进出料流股表单位125124126ACETONE质量流量kg/hr12542.5013544.537810.967511986.9961O2kg/hr1.96210.00001.27720.6849N2kg/hr0.00000.00000.00000.0000YBBkg/hr61.303261.30320.00000.0000GYHQYBBkg/hr159.6264159.62640.00000.0000BYTkg/hr0.00000.00000.00000.0000EJJBCkg/hr0.00000.00000.00000.0000H2Okg/hr37.915527.57100.006310.3382CH3OHkg/hr0.00000.00000.00000.0000BFkg/hr3.16973.16970.00000.0000ACETONEkg/hr12029.198443.54159.683911975.9729A-JJBYXkg/hr249.3261249.32610.00000.0000质量分率O20.00020.00000.11650.0001N20.00000.00000.00000.0000YBB0.00490.11260.00000.0000GYHQYBB0.01270.29310.00000.0000BYT0.00000.00000.00000.0000EJJBC0.00000.00000.00000.0000H2O0.00300.05060.00060.0009CH3OH0.00000.00000.00000.0000BF0.00030.00580.00000.0000ACETONE0.95910.08000.88300.9991A-JJBYX0.01990.45790.00000.0000能量衡算经过模拟计算后，得到如表所示的能量衡算结果：表3-15能量衡