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.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
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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
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
适用
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。
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
in
out
物流编号
REBTX
FEED
C7-1
C7-2
C8
C9
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
甲苯
碳八芳烃
碳九芳烃
精苯产品
TemperatureC
146.1
25
124.6
124.6
146.4
189.0
86.2
Pressurebar
1.8
1.0
1.4
1.4
1.2
1.8
1.2
VaporFrac
0
0
0
0
0
0
0
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
0
0
0
0
0
0
0
C5H12-1
0
0
0
0
0
0
0
BENZENE
1860.57
18269.8
7.3895
22.8532
0
0
20100.2
C6H12-1
0
0
0
0
0
0
0
C6H12-2
0
0
0
0
0
0
0
C6H14-1
0
0
0
0
0
0
0
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
0
0
1.7E-18
C7H16-1
0
0
0
0
0
0
0
OX
4114.50
9619.71
0.03215
0.09945
13728.7
5.34960
1.80E-1
MX
4110.76
9350.04
0.51868
1.60412
13458.6
0.04350
4.91E-1
PX
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
0
0
0
0
0
0
0
C8H18-1
0
0
0
0
0
0
0
C9H12-1
0
3076.724
1.15E-05
3.55E-05
9.39E-05
3076.724
2.33E-24
C9H12-2
0
1252.378
0.000124
0.000384
10.73401
1241.643
2.96E-21
C9H12-3
0
0
0
0
0
0
0
C9H12-4
0
0
0
0
0
0
0
C9H12-5
0
0
0
0
0
0
0
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
0
0
0
0
0
0
0
C10H14-8
0
0
0
0
0
0
0
WATER
0
0
0
0
0
0
0
H2
0
0
0
0
0
0
0
CH4
0
0
0
0
0
0
0
C2H4
0
0
0
0
0
0
0
C2H6
0
0
0
0
0
0
0
C3H6-1
0
0
0
0
0
0
0
C3H8
0
0
0
0
0
0
0
METHANOL
0
0
0
0
0
0
0
TOTALkg/hr
137805.62
137805.9
表1.3T101二甲苯塔物料衡算
in
out
物流编号
104
C8
C9
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
0
0
0
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
0
0
0
C5H12-1
0
0
0
BENZENE
4.2632E-13
0
0
C6H12-1
0
0
0
C6H12-2
0
0
0
C6H14-1
0
0
0
TOLUENE
0.1548761
0.1548761
2.1489E-16
C7H14-1
6.0328E-12
0
0
C7H16-1
0
0
0
OX
13734.08
13728.73
5.349852
MX
13458.75
13458.71
0.0435086
PX
22420.96
22420.91
0.0485812
C8H10-4
4827.879
4827.877
0.0017922
C8H16-1
0
0
0
C8H18-1
0
0
0
C9H12-1
3076.724
9.3921E-05
3076.724
C9H12-2
1252.377
10.73396
1241.644
C9H12-3
0
0
0
C9H12-4
0
0
0
C9H12-5
0
0
0
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
0
0
0
C10H14-8
0
0
0
SULF
0
0
0
WATER
0
0
0
H2
0
0
0
CH4
0
0
0
C2H4
0
0
0
C2H6
0
0
0
C3H6-1
0
0
0
C3H8
0
0
0
C4H8-4
0
0
0
METHANOL
0
0
0
OX-S
4.2632E-13
0
0
MX-S
0
0
0
PX-S
0
0
0
TOTALkg/hr
69566.368
69566.368
表1.4DWC-101第一三苯分离分隔壁塔物料衡算
in
out
物流编号
103
PRO-BEN
C7
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
0
0
0
0
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
0
0
0
0
C5H12-1
0
0
0
0
BENZENE
20130.61
20100.21
31.68236
4.2632E-13
C6H12-1
0
0
0
0
C6H12-2
0
0
0
0
C6H14-1
0
0
0
0
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
0
0
0
0
OX
13734.22
1.7964E-17
0.131516
13734.08
MX
13460.78
4.9059E-15
2.02495
13458.75
PX
22426.24
2.2036E-14
5.275779
22420.96
C8H10-4
4833.119
5.2554E-14
5.240359
4827.879
C8H16-1
0
0
0
0
C8H18-1
0
0
0
0
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
0
0
0
0
C9H12-4
0
0
0
0
C9H12-5
0
0
0
0
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
0
0
0
0
C10H14-8
0
0
0
0
SULF
0
0
0
0
WATER
4.9694E-26
0
0
0
H2
0
0
0
0
CH4
0
0
0
0
C2H4
0
0
0
0
C2H6
0
0
0
0
C3H6-1
4.5121E-20
0
0
0
C3H8
0
0
0
0
C4H8-4
0
0
0
0
METHANOL
0
0
0
0
OX-S
20130.61
20100.21
31.68236
4.2632E-13
MX-S
0
0
0
0
PX-S
0
0
0
0
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
in
out
物流编号
C7-1
C9
H2
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
25
-4
-4
146.0674
Pressurebar
1.416279
1.8
1.01325
1.2
1.2
1.8
VaporFrac
0
0
1
1
0
0
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
0
0
0
0
0
0
C5H12-1
0
0
0
0
0
0
BENZENE
7.3895
0
0
59.20605
1181.179
1860.578
C6H12-1
0
0
0
0
0
0
C6H12-2
0
0
0
0
0
0
C6H14-1
0
0
0
0
0
0
TOLUENE
11751.77
2.14E-16
0
5.52E-09
5.00E-07
5893.836
C7H14-1
3.05E-09
0
0
1.02E-22
1.09E-20
3.05E-09
C7H16-1
0
0
0
0
0
0
OX
0.032158
5.349605
0
1.11E-16
5.27E-14
4114.506
MX
0.518686
0.043506
0
1.10E-15
4.15E-13
4110.763
PX
1.360263
0.048578
0
1.80E-15
6.31E-13
4110.908
C8H10-4
1.388088
0.001792
0
1.92E-18
5.72E-16
1.3899
C8H16-1
0
0
0
0
0
0
C8H18-1
0
0
0
0
0
0
C9H12-1
1.15E-05
3076.724
0
0
0
0
C9H12-2
0.000124
1241.643
0
0
0
0
C9H12-3
0
0
0
0
0
0
C9H12-4
0
0
0
0
0
0
C9H12-5
0
0
0
0
0
0
C9H12-6
2.27E-09
2817.225
0
1.24E-21
3.59E-18
1138.084
C9H12-7
6.25E-08
3462.778
0
7.71E-21
1.56E-17
1309.745
C9H12-8
7.37E-07
4515.62
0
3.16E-20
5.28E-17
1589.81
C10H14-1
0
0
0
0
0
0
C10H14-8
0
0
0
0
0
0
WATER
0
0
0
0
0
0
H2
0
0
76.50444
4.037325
0.000555
0
CH4
0
0
0
0
0
0
C2H4
0
0
0
0
0
0
C2H6
0
0
0
0
0
0
C3H6-1
0
0
0
0
0
0
C3H8
0
0
0
1450.9
133.4086
0
METHANOL
0
0
0
0
0
0
Totalkg/hr
26958.38444
26958.351
表1.6T201第一汽提塔物料衡算
in
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
-4
146.0659
Pressurebar
2
1.2
1.2
1.8
VaporFrac
0.1437583
1
0
0
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
0
0
0
0
C5H12-1
0
0
0
0
BENZENE
3101.323
59.20544
1181.324
1860.794
C6H12-1
0
0
0
0
C6H12-2
0
0
0
0
C6H14-1
0
0
0
0
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
0
0
0
0
OX
4114.497
1.1078E-16
5.2664E-14
4114.497
MX
4110.739
1.0956E-15
4.1479E-13
4110.739
PX
4110.858
1.7952E-15
6.3132E-13
4110.858
C8H10-4
1.282268
1.7673E-18
5.2818E-16
1.282268
C8H16-1
0
0
0
0
C8H18-1
0
0
0
0
C9H12-1
0
0
0
0
C9H12-2
0
0
0
0
C9H12-3
0
0
0
0
C9H12-4
0
0
0
0
C9H12-5
0
0
0
0
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
0
0
0
0
C10H14-8
0
0
0
0
SULF
0
0
0
0
WATER
4.037944
4.037388
0.000555508
4.9694E-26
H2
0
0
0
0
CH4
0
0
0
0
C2H4
0
0
0
0
C2H6
0
0
0
0
C3H6-1
1584.306
1450.882
133.4246
4.5121E-20
C3H8
0
0
0
0
C4H8-4
0
0
0
0
M
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- 年产 55 二甲苯 项目 附录 物料 平衡 计算