784万吨苯乙烯生产项目第四章物料衡算.docx

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784万吨苯乙烯生产项目第四章物料衡算

第四章物料衡算

4.1总论

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。

本项目采用

气相法乙苯生产工艺和

的SM脱氢工艺生产苯乙烯（99.6wt%），年产量为7.84万吨，副产甲苯（99.9wt%）5900吨/年。

4.2质量守恒定律

物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。

系统中物料衡算一般表达式为：

系统中的积累=输入-输出+生成-消耗

式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。

稳定状态过程时，可以简化为：

输入=输出-生成+消耗

对无化学反应的稳定过程，又可表示为：

输入=输出

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表4-1所示：

表4-1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。

4.3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个工段：

苯与乙烯反应工段、乙苯精馏工段、乙苯脱氢工段、苯乙烯精制工段。

4.3.1总工艺流程图

全流程工艺流程图

4.3.2物料衡算任务

对于本厂，工艺采取年工作8000小时计，其中一年内的3~4周（约25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确定产品苯乙烯、甲苯等的实际产量以及质量指标

2确定循环苯和循环苯乙烯的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。

4.3.3苯与乙烯反应工段物料衡算

（1）烃化反应部分物料衡算

烃化反应部分工艺流程图

烃化反应部分物料衡算表

入口

出口

物流编号

ET

B1

REB

18

物流说明

乙烯

新鲜苯1

循环苯

烃化反应器出口

300

25

80.3

100

10

10

10

10

1

0

0

0

100

62.60

743.14

806.92

2796.97

4968.49

58049.93

65815.38

475.33

5.64

70.73

82.81

1.599

0.690

10.086

10.101

H2

0

0

0

0

N2

0

0

0

0

CH4

11.23

0

0.012

11.24

C2H4

2785.74

0

0.32

13.93

C2H6

0

0

0

0

C3H6

0

0

0

0

CO

0

0

0

0

CO2

0

0

0

0

O2

0

0

0

0

C6H6

0

4452.50

58038.41

55158.05

C8H10-01

0

0

1.16E-05

9441.84

C10H1-01

0

0

4.26E-18

663.15

C7H8

0

515.99

11.07

527.05

C8H8

0

0

6.14E-10

6.14E-10

H2O

0

0

0.11

0.11

（2）反烃化反应部分物料衡算

反烃化反应部分工艺流程图

反烃化反应部分物料衡算表

入口

出口

物流编号

14

B2

6

物流说明

多乙苯

原料苯2

去往乙苯精馏

189.9

200

219.5

1.23

28

28

0

0

0

5.09

40.20

45.29

680.42

3148.31

3828.73

0.95

4.96

6.30

-0.0217

0.734

0.750

H2

0

0

0

N2

0

0

0

CH4

0

0

0

C2H4

0

0

0

C2H6

0

0

0

C3H6

0

0

0

CO

0

0

0

CO2

0

0

0

O2

0

0

0

C6H6

5.27E-07

3118.58454

2732.6597

C8H10-01

10.5901767

29.726872

1089.36938

C10H1-01

669.825562

0

6.69825453

C7H8

0.00218628

0

0.00218622

C8H8

4.77E-12

0

0

H2O

7.24E-24

0

0

4.3.4乙苯精馏工段物料衡算

乙苯精馏工段工艺流程图

乙苯精馏工段物料衡算表

入口

出口

物流编号

19

12

GAS-2

16

EB

物流说明

烃化反应

反烃化反应

作为燃料

多乙苯

乙苯

88.9

102.3

20.0

280

133.3

1.2

1.2

1

28

1

0.059

0.72

1

0

0

806.9

45.30

1.32

5.09

105.52

65815.38

3828.73

35.54

680.42

11102.83

1226.54

825.61

33.62

1.11

14.55

10.101

0.750

-0.0038

0.0160

0.278

H2

0

0

0

0

0

N2

0

0

0

0

0

CH4

11.2419982

0

11.22993

0

0

C2H4

13.9303148

0

13.60572

0

0

C2H6

0

0

0

0

0

C3H6

0

0

0

0

0

CO

0

0

0

0

0

CO2

0

0

0

0

0

O2

0

0

0

0

0

C6H6

55158.0517

2732.6597

10.67707

5.27E-07

55.90383

C8H10-01

9441.83967

1089.3693

1.96E-07

10.59047

10520.61

C10H1-01

663.15328

6.6982545

1.96E-14

669.8254

0.026081

C7H8

527.053595

0.0021862

1.74E-05

0.002186

526.2817

C8H8

6.14E-10

0

0

4.69E-12

6.09E-10

H2O

0.11009969

0

0.027284

8.48E-24

2.16E-11

出口

物流编号

REB1

物流说明

循环苯

79.78

1

0

740.28

57825.34

70.57

10.027

H2

0

N2

0

CH4

0.0121015

C2H4

0.325049

C2H6

0

C3H6

0

CO

0

CO2

0

O2

0

C6H6

57824.1593

C8H10-01

1.11E-05

C10H1-01

4.26E-18

C7H8

0.7719184

C8H8

1.57E-21

H2O

0.07074067

4.3.5乙苯脱氢工段物料衡算

乙苯脱氢工段工艺流程图

乙苯脱氢工段物料衡算表

入口

物流编号

2

52

H2O-1

H2O-2

O2

物流说明

乙苯

循环乙苯

工艺水1

工艺水2

原料氧气

123.25

88.90

800

200

25

0.75

0.75

0.95

0.75

0.75

0.061

0

1

1

1

105.52

9.48

325.54

365.37

45.67

11102.83

1005.61

5864.74

6582.19

1461.41

290.27

1.24

30569.03

19089.73

1508.89

0.278

0.000159

-16.547

-20.587

-6.7E-05

H2

0

0

0

0

0

N2

0

0

0

0

0

CH4

0

0

0

0

0

C2H4

0

0

0

0

0

C2H6

0

0

0

0

0

C3H6

0

0

0

0

0

CO

0

0

0

0

0

CO2

0

0

0

0

0

O2

0

0

0

0

1461.413

C6H6

55.903

0

0

0

0

C8H10-01

10520.61

1000.04

0

0

0

C10H1-01

0.02608

3.73E-37

0

0

0

C7H8

526.28

5.5629

0

0

0

C8H8

6.09E-10

0.01021

0

0

0

H2O

2.16E-11

0

5864.735

6582.188

0

出口

物流编号

28

物流说明

脱氢反应出口

5

0.75

0.011

902.19

26016.78

728.41

-51.38

H2

0

N2

0

CH4

39.604

C2H4

69.256

C2H6

0

C3H6

0

CO

0

CO2

0

O2

0

C6H6

248.742

C8H10-01

1036.859

C10H1-01

0.0261

C7H8

759.311

C8H8

9770.509

H2O

14092.470

4.3.6苯乙烯精制工段物料衡算

苯乙烯精制工段工艺流程图

苯乙烯精制工段物料衡算表

入口

出口

物流编号

28

W-GAS

W-LIQ

W-WAT

TB

物流说明

进料

回收塔气体

作燃料

作燃料

产品甲苯

5

5.0

20

2.8

100.2

0.75

0.73

0.5

0.75

0.738

0.0109

1

0

0

0

902.21

5.18

0.34

782.08

8.02

26017.17

123.50

17.74

14093.54

739.23

728.55

570.33

0.019

13.88

0.93

-51.381

-0.0205

-0.00786

-53.634

0.0469

H2

0

0

0

0

0

N2

0

0

0

0

0

CH4

39.605

39.390

0.000415

0.187

0

C2H4

69.257

67.364

0.0177

1.652

0

C2H6

0

0

0

0

0

C3H6

0

0

0

0

0

CO

0

0

0

0

0

CO2

0

0

0

0

0

O2

0

0

0

0

0

C6H6

248.71998

9.91808

15.0465

0.5764

0.16536

C8H10-01

1036.885

0.08686

1.77E-11

0.10045

1.38E-01

C10H1-01

0.02608

1.80E-09

0

0.00945

0

C7H8

759.0945

3.914019

0.0149

0.6109

738.919

C8H8

9770.755

0.0327

5.04E-15

3.11326

6.54E-03

H2O

14092.82

2.7973

2.66495

14087.29

7.25E-18

出口

物流编号

STR

13

RE-EB

物流说明

产品苯乙烯

作燃料

循环乙苯

106.2

20

88.8

0.31

0.5

0.23

0

1

0

94.12

0.014

9.48

9803.84

0.46

1005.65

11.90

2.85

1.239

2.66

-1.33E-05

9.70E-05

H2

0

0

0

N2

0

0

0

CH4

0

0.0269

0

C2H4

0

0.223

0

C2H6

0

0

0

C3H6

0

0

0

CO

0

0

0

CO2

0

0

0

O2

0

0

0

C6H6

0

0.173

0

C8H10-01

36.231

0

1000.329

C10H1-01

0.0166

0

0

C7H8

0

6.19E-05

5.31256599

C8H8

9767.596

0

0.0105

H2O

0

0.0393

0