各厂合成工段物料衡算热量衡算Word下载.docx
- 文档编号:16986539
- 上传时间:2022-11-27
- 格式:DOCX
- 页数:47
- 大小:188.61KB
各厂合成工段物料衡算热量衡算Word下载.docx
《各厂合成工段物料衡算热量衡算Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《各厂合成工段物料衡算热量衡算Word下载.docx(47页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
293
600
108
54.8
三厂
1200
8.4
236.5
30
5.7
208.6
195.9
79
四尿合成
2500
27.15
1918.7
289.7
101.9
(烃化)
甲醇合成
最终冷却器A(脱盐水)
最终冷却器
B(循环水)
49.5
246.15
44.7
一厂物料衡算、热量衡算
一分厂合成工段共有两套合成系统:
DN1000矮胖合成系统和DN1400双甲、合成系统;
其中DN1400双甲、合成系统采用湖南安淳设计的年产15万吨合成总氨(合成氨为12万吨/年,粗甲醇3万吨/年)。
系统压力25.0MPa,氨净值10-11%,合成系统压差1.8MPa,年产合成氨可达到16万吨,粗甲醇4万吨。
计算依据:
年工作日:
330天;
系统工作压力:
25MPa
补充新鲜气组成(%):
H273.5,N223.6,CH41.15,Ar0.35,CO1.4,CO20.2
合成精炼气组成(%):
H274.18,N224.72,CH40.625,Ar0.175
合成塔进气(%):
NH32.3,CH4+Ar1.5;
出气,NH310.5
一、DN1400双甲、合成系统
1、合成塔热量衡算:
(1)循环气体带入热量Q入
已知条件得到计算Q入=463227.2KJ因油分离器内无温升变化(忽略损失)
(2)气体反应热Q
设合出成塔温度335C,假定气体在塔内先温升至出口温度后进行氨合成反应在压力
P=25.12MPa的气体反应热简化计算式为:
-HR=11599+3.216t将t=335C带入得:
-Hr=11599+3.216X335=12676.36Kcal/Kmol=52987.18KJ/Kmol由物料平衡计算知氨产量VNH=943.68m3=42.13Kmol
贝U合成塔内反应热Qr=(-Hr)XVnh=52987.18X386.03=2232275.71KJ
(3)合成塔出气体带出热量Q8
查t=335CP=25.12MPa混合气体热容,按查《化工工艺设计手册》(上册)物化数
据图21-100气体热熔等温压力矫正并计算得:
Cp=COpm+/Cpn=34.618KJ/KmolC
二Q出=8887.94X34.684X335/22.4=4610308・76KJ
(4)合成塔热损失
根据经验公式Q损=:
•wFw(tw-tb)
设塔壁温度tw=80C空气温度25C塔外壁高h=16m外径D=1.7m
则:
w=0.209tw+33.44=0.209X80+33.44=50.16KJ/m2.h.
•••Q损=50.16F(tw-tb)=50.16X3.14X1.7XI6X[80-(25)]=235623.6KJ
2.沸热锅炉热量计算:
(1)管内热气体带入热量Q'
入
由合成塔热平衡计算得Q'
入=4610308.76-235623.6=4374685.16KJ
(2)管内热气体带出热量Qs
设t9=206CP=25.02MPa
查《小氮肥工艺设计手册一理化数据》并计算得:
09=33.43KJ/Kmol.C
•Q9=V9Cp9t9=8887.94X33.43X206/22.4=2732496.62KJ
(3)软水吸收热量为Q吸=4374685.16-2732496.62=1642188.37KJ
(4)软水量计算
设沸热锅炉加入软水温度t=70CP=3.6MPa副产1.6MPa饱和蒸汽需软水量X
查软水焓I1=293.08KJ/Kg蒸汽焓I2=2799.3KJ/Kg
由热平衡得:
Q'
吸=0吸乂0.96=X(I2-I1)168=1576500.84KJ
X=Q/(I2-I1)=1576500.84/(2799.3-293.08)=629.03KG
所以没1000Kmol合成气量需要软水量为629.03KG,同时生产0.736吨液氨,应为合成
塔每一小时氨产量为14T
即每小时产蒸汽量或者用水量为:
14/0.736X629.03=11.95T
•沸热锅炉软水带入热量:
Q软=XI1=629.03X293.08=184356.12KJ
蒸汽带出热量Q蒸=1576500.84+184356.12=1760856.96KJ
3合成水冷器热量衡算:
合成水冷器出口温度t出=38C,设气体先冷却至38C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为t入=110CP=25MPa由于气体在氨饱和区,故先计算常压下
气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp10=COpm+^Cpm=32.324KJ/KmolC
3
V水冷入=8647.94m热气带入热量Q10=V入Get11=8647.94X32.324X110/22.4=1372721.48KJ
(2)热气体带出热量Q11
111=38CP=25MPa由于气体在氨饱和区,故先计算常压下气体组分比热容然后用压
力校正法计算实际比热容Cp=Gopm+^Cpm=31.745KJ/KmolC
热气带出热量Q11=WG11t11=8607.94X31.745X38/22.4=463564.46KJ
(3)冷水量计算
设需冷水量W冷却上水ta=32C冷却下水tb=44C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg
贝U冷却水吸收热量为"
Q=Q吸-Q支=1372721.48-463564.46
=909156.54KJ
"
Q=WP(tb-ta)X1000
•••W=909156.54/1000/4.18/(44-32)=18.13m
故生产14t液氨需要循环水W总=14/0.736X18.13m3=344.4T
由于合成水冷中用到淋洒式水冷,更具计算经验对以上数据进行校正:
需要循环水
W=344.4X1.3=448T
二、DN1000矮胖合成系统
1、合成塔热量计算
(1)合成塔出气体带出热量Q8
查t=294CP=25.12MPa混合气体热容,按查《化工工艺设计手册》(上册)物化数据图21-100气体热熔等温压力矫正并计算得:
Cp=COpm+/Cpn=32.318KJ/KmolC
二Q出=4200.2X32.684X294/22.4=1801791.286KJ
(2)合成塔热损失
根据经验公式Q损=〉wFw(tw-tb)
设塔壁温度tw=80C空气温度25C塔外壁高h=9m外径D=1.2m
•Q损=50.16F(tw-tb)=50.16X3.14X1.2X9X[80-(25)]=77963.6KJ
入=1801791.286-77963.6=1723827.8KJ
设t9=200CP=25.02MPa
09=33.33KJ/Kmol.C
•Q9=V9G9t9=3785.43X33.33X200/22.4=1126503.4KJ
(3)软水吸收热量为Q吸=1723827.8-1126503.4=597323.39KJ
查软水焓I1=293.08KJ/Kg蒸汽焓I2=2795.5KJ/Kg
吸=0吸乂0.96=X(I2-I1)=597323.39KJ
X=Q/(I2-I1)=597323.39/(2795.5-293.08)=229.15KG
所以没1000Kmol合成气量需要软水量为229.03KG,同时生产0.316吨液氨,应为合成
塔每一小时氨产量为6T
6/0.316X229.15=4.38T
Q软=XI1=229.15X293.08=67159.28KJ
蒸汽带出热量Q蒸=597323.39+67159.28=664482.68KJ
由题意知水冷器出口温度111=35C,设气体先冷却至35C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为t10=85CP=25MPa由于气体在氨饱和区,故先计算常压下气
体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cpio=Copm+"
Cn=29.83KJ/KmolC
3V10=3804.46m3
热气带入热量Qio=MoCpiot11=3804.46X29.83X85/22.4=430643.19KJ
t11=35CP=25MPa由于气体在氨饱和区,故先计算常压下气体组分比热容然后用压力
校正法计算实际比热容Cp=Copm+"
Cpm=26.552+0.046>
4.18=26.25KJ/KmolC
热气带出热量Q11=V11Cp11t11=3804.46X26.25X35/22.4=156042.30KJ
(3)冷水量计算
设需冷水量W冷却上水ta=30C冷却下水tb=38C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg
Q=C吸-Q支=430643.19-156042.305
=274600.885KJ
Q=WCtb-ta)X1000
•••W=274600.885/1000/4.18/(38-30)=8.25m
33
故生产6t液氨需要循环水W总=6/0.315X8.25m=156m
4、醇化A水冷器
出口温度t11=36C,
(1)热气带入热量实际值为t10=80CP=12MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cpi0=Copm+/Cpn=19.73KJ/KmolC
V10=59500m3
热气带人热量Q10=V10Cp10t11=59500X19.73X80/22.4=4152625.3KJ
(2)热气体带出热量Q11
t11=36CP=12MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp=Copm+"
Cm=19.35KJ/KmolC
热气带出热量Q11=V11Cp11t11=59500X19.35X36/22.4=1850343.9KJ
设需冷水量W冷却上水ta=30C冷却下水tb=33C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg贝U冷却水吸收热量为"
Q=C吸-Q支=4152625.3-1850343.9
=2302281.4KJ
•W=1850343.9/1000/4.18/(33-30)=183.6m3
故生产I4t液氨需要循环水W总=183.6m
4、醇化B水冷热量计算
水冷器出口温度t11=45C,
(1)热气带入热量实际值为t10=140CP=12MPa故先计算常压下气体组分比热容然后用压
力校正法计算实际比热容
Cpi0=Copm+"
Cm=20.13KJ/KmolC
V10=119000m3
热气带入热量Q10=V10Cp10t11=119000X20.13X140/22.4=14971687.5KJ
(2)热气体带出热量Q11
t11=45CP=12MPa先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp=Copm+/Cm=19.65KJ/KmolC
热气带出热量Qii=ViCpiitii=119000X19.65X45/22.4=4697578.13KJ
设需冷水量W冷却上水ta=30C冷却回水tb=33C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg贝U冷却水吸收热量为"
Q=C吸-Q支=14971687.5-4697578.13
=10274108.9KJ
zdQ=Wp(Ib-ta)X1000
•••W=10274108.9/1000/4.18/(33-30)=819.3m
需要循环水W总=819.3m
5、烷化塔水冷量计算:
1#和2#醇化水冷以后,气体一并去烷化水冷
烷化塔水冷器出口温度111=60C,设气体先冷却至35C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为te=85CP=12MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校
正法计算实际比热容
Cp10=Copm+dCpn=19.93KJ/KmolC
V10=58500m
热气带出热量Q1o=VoCp1ot11=58500X19.93X85/22.4=4424193.1KJ
111=60CP=12MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp=COpm+dCpm=19.75KJ/KmolC
热气带出热量Q11=WGnt11=58500X19.75X60/22.4=3094754.3KJ
设需冷水量W冷却上水ta=31.5C冷却下水tb=34.2C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg贝U冷却水吸收热量为"
Q=C吸-Q支=4424193.1-3094754.3
=1329438.6KJ
dQ=WCtb-ta)X1000
•W=1329438.6/1000/4.18/(34.2-31.5)=117.8m3
需要循环水W总=117.8m
二分厂合成工段共有两套合成系统:
DN800高压双甲系统,DN1000合成系统和DN600合
成系统;
其中DN1000合成系统2004年由南京昊安设计8.5万吨氨/年。
现阶段二分厂26.0MPa生产,氨净值10%合成系统压差2.5MPa,年产合成氨可达到7万吨,粗甲醇1.5万吨。
1、6#DN1000合成系统
查t=290CP=25.12MPa混合气体热容,按查《化工工艺设计手册》(上册)物化数
Cp=COpm+dCpm=32.218KJ/KmolC
•Q出=5500.56X32.218X290/22.4=2294327.78KJ
设塔壁温度tw=50C空气温度25C塔外壁高h=16m外径D=1.2m
则:
w=0.209tw+33.44=0.209X50+33.44=43.89KJ/m2.h.
Q损=43.89F(tw-tb)=43.89X3.14X1.2X16X[50-(25)]=66229.23KJ
(1)管内热气体带入热量Q'
入=2294327.78-66229.23=2228097.8KJ
(2)管内热气体带出热量Qs
设t9=210CP=26.02MPa
09=32.13KJ/Kmol.C
•••Q9=VCp9t9=5438.43X31.93X200/22.4=1550438.13KJ
⑶软水吸收热量为Q吸=2228097.8-1550438.13=677659.6KJ
(4)软水量计算
设沸热锅炉加入软水温度t=75CP=3.6MPa副产1.3MPa饱和蒸汽需软水量X
查软水焓I1=314.01KJ/Kg蒸汽焓I2=2796.3KJ/Kg
吸=0吸乂0.96=X(I2-I1)=650552.64KJ
X=Q/(I2-I1)=650552.64/(2796.3-314.01)=262.1KG
所以没1000Kmol合成气量需要软水量为262.1KG,同时生产0.440吨液氨,应为合成塔
每一小时氨产量为8.5T
8.5/0.440X262.14=5.18T
•沸热锅炉软水带入热量:
Q软=XI1=262.1X314.01=82302.02KJ
蒸汽带出热量Q蒸=599967.8+82302.02=517665.7KJ
3、合成水冷器热量衡算:
已知水冷器出口温度111=34C,设气体先冷却至35C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为t10=123CP=26MPa由于气体在氨饱和区,故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp10=Copm+ZlCpn=32.93KJ/KmolC
V10=5435.43m热气带入热量Q10=V10Cp10t11=5435.43X32.93X123/22.4=982839.8KJ
t11=34CP=26MPa由于气体在氨饱和区,故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容Cp=COpm+"
Cpn==30.75KJ/KmolC
热气带出热量Q11=V11Cp11t11=5435.43X30.75X34/22.4=253693.4KJ
(3)冷水量计算设需冷水量W冷却上水ta=31C冷却下水tb=36C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg贝U冷却水吸收热量为"
Q=C吸-Q支=982839.8-253693.4
=729146.4KJ
•W=729146.4/1000/4.18//(36-31)=34.9m3
故生产8.5t液氨需要循环水W总=8.5/0.450X34.9m=659m
4、1000醇化水冷
已知水冷器出口温度111=48C,设气体先冷却至48C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为t10=107CP=26MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cn=30.50KJ/KmolC
V10=54700m3
热气带入热量Qio=VoCpiot11=54700X30.50X107/22.4=7969350.5KJ
(2)热气体带出热量Qii
t11=48CP=25MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp=COpm+^Cpm==26.2KJ/KmolC热气带出热量Q11=V11Cp11t11=54700X26.2X48/22.4=3071014.3KJ
设需冷水量W冷却上水ta=28.5C冷却下水tb=32.5C冷却水比热容Cpl=4.18KJ/Kg贝U冷却水吸收热量为"
Q=C吸-Q支=7969350.5-3071014.3
=4898336.2KJ
•••W=4898336.2/1000/4.18/(32.5-28.5)=293m
故需要循环水W、=293m
5、600醇化水冷
已知水冷器出口温度111=32.20C,设气体先冷却至35C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为110=68.5CP=26MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校
Cp10=COpm+"
Cn28.73KJ/KmolC
V10=28000m3
热气带入热量Q10=V10Cp10t11=28000X28.73X68.5/22.4=1801556.8KJ
(2)热气体带出热量Q11
t11=32.2CP=25MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cpm==25.97KJ/KmolC
热气带出热量Q11=V11Cp11t11=28000X25.97X32.2/22.4=1045292.6KJ
ta=28.5C冷却下水tb=32.5C冷却水比热容CpL=4.18KJ/Kg
Q=C吸-Q支=1801556.8-1045292.6
=756264.2KJ
设需冷水量W冷却上水
则冷却水吸收热量为"
•W=756264.2/1000/4.18//(32.5-28.5)=108.8m
故生产8.5t液氨需要循环水W总=108.8m
6、烷化水冷计算:
该水冷器出口温度tn=28C,设气体先冷却至28C后再进行冷交换
(1)热气带入热量实际值为t10=51.5CP=25MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cp10=Copm+/Cpn=28.43KJ/KmolC
V10=27000m3
热气带入热量Q10=V10Cp10t11=27000X28.73X51.5/22.4=1783440.4KJ
(2)热气体带出热量Q11
t11=28CP=25MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容
Cm==25.67KJ/KmolC
热气带出热量Q11=V11Cp11t11=27000X25.67X28/22.4=866362.5KJ
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 各厂 合成 工段 物料 热量