【正文】 C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Total Flow kmol/hr Total Flow kg/hr Total Flow cum/hr 表 12 環(huán)氧丙烷冷凝器出口物料表 C1BOT C1TOP FEED1 R1OUT Substream: MIXED Solid Frac Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg Enthalpy Gcal/hr Mole Flow kmol/hr C3H6 C3H8 C3H6O CH4O 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 4 H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Mole Frac C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Mass Flow kg/hr C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Mass Frac C3H6 C3H8 C3H6O 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 5 CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Total Flow kmol/hr Total Flow kg/hr Total Flow cum/hr 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第二工段反應(yīng)器 R01003物料衡算 由 T0101和 T0102粗精餾后的雙氧水和丙烯、丙烷作為原料進(jìn)入 R01003反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)加料泵 P0103 送入環(huán)氧丙烷精餾塔精餾。 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第二工段 Aspend模擬示意圖： 圖 12 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第二工段 Aspend模擬 表 14 R01003物料衡算 C3BOT C3TOP FEED3 R3OUT Temperature℃ 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 6 Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac Solid Frac Substream:MIXED Mole Flow kmol/hr C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Mole Frac C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Mass Flow kg/hr C3H6 C3H8 C3H6O 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 7 CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 Mass Frac C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 TotalF lowkmol/hr Total Flow kg/hr Total Flow cum/hr 產(chǎn)品精餾塔 T02020物料衡算 經(jīng)環(huán)氧化反應(yīng)的產(chǎn)物經(jīng)過 T0101 和 T0102 蒸餾塔粗精餾濃縮后經(jīng)加料泵送入 T201精餾塔精餾后送入產(chǎn)品精餾塔精餾得環(huán)氧丙烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99%以上的環(huán)氧丙烷產(chǎn)品。 產(chǎn)品精餾塔 Aspend模擬示意圖： 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 8 圖 13 產(chǎn)品精餾塔示意圖 表 15精餾塔 T02020物料衡算 D D1 F W Temperature C Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac Solid Frac Density kmol/cum Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr C3H6 C3H8 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 9 C3H6O CH4O H2O Mole Frac C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O Mass Flow kg/hr C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O Mass Frac C3H6 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 10 C3H8 C3H6O CH4O H2O Total Flow kmol/hr Total Flow kg/hr Total Flow cum/hr Density kg/cum 甲醇精餾塔 T03001物料衡算 經(jīng)過相分離器將 R03001 雙氧水分解器分解雙氧水后的混合物把氫氣和氧氣與甲醇分離。 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 11 圖 14 甲醇精餾塔 Aspend模擬示意圖 表 16 甲醇精餾塔物料衡算 D F W Temperature C Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac Solid Frac Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg Enthalpy Gcal/hr Entropy cal/molK Entropy cal/gmK Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 12 H2O2 C4H10O2 C3H8O2 O2 MoleFrac C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 O2 Mass Flow kg/hr C3H6 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 O2 Mass Frac C3H6 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 13 C3H8 C3H6O CH4O H2O H2O2 C4H10O2 C3H8O2 O2 Total Flow kmol/hr Total Flow kg/hr Total Flow cum/hr 雙氧水分解器 R03001物料衡算 經(jīng)蒸餾塔 T0103將反應(yīng)器 R01003生成的產(chǎn)物粗分離塔底混合液送入雙氧水分解器R03001，雙氧水分解后的產(chǎn)物送入相分離器 R0304 將分解后的氧氣和甲醇分離，甲醇混合液送入甲醇回收精餾塔進(jìn)行精餾提純回收，氧氣進(jìn)入雙氧水反應(yīng)器 R0401反應(yīng)生成雙氧水作為環(huán)氧丙烷的原料。輸入整個(gè)系統(tǒng)的能量主要有電能，加熱劑帶入的能量和進(jìn)入物料的焓，本廠輸出能量有冷卻劑帶走的能量和輸出物料的焓。其中的能量變換數(shù)量關(guān)系可以從能量衡算求得，對(duì)于新設(shè)計(jì)的車間，可以由此確定設(shè)備的熱負(fù)荷?？傊?，通過下述能量衡算，可以為后續(xù)設(shè)計(jì)工作中提高熱量的利用率，降低能耗提供主 要依據(jù)。其中一個(gè)主要依據(jù)是能量平衡方程： ? ? ??? loutin Q 其中 ?inQ ——表示輸入設(shè)備熱量的總和； ?outQ ——表示輸出設(shè)備熱量的總和； ?lQ ——表示損失熱量的總和。 W——輸入系統(tǒng)的機(jī)械能。 ∑Hin——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。最終對(duì)全工藝段進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的熱量平衡計(jì)算，進(jìn)而用于指導(dǎo)節(jié)能降耗設(shè)計(jì)工作。 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第一工段 能量衡算 表 18 反應(yīng)器 R01001能量衡算 精餾塔底混合液 精餾塔頂混合物 反應(yīng)器進(jìn)口原料 反應(yīng)器出口產(chǎn)物 Temperature C 50 50 50 50 Pressure bar 13 13 13 13 Vapor Frac 0 0 0 0 Liquid Frac 1 1 1 1 Solid Frac 0 0 0 0 Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 18 Enthalpy Gcal/hr Entropy cal/molK Entropy cal/gmK 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第二工段能量衡算 表 19 反應(yīng)器 R01003能量衡算 C3BOT C3TOP FEED3 R3OUT Temperature C 50 50 60 50 Pressure bar 1 1 1 1 Vapor Frac 0 Liquid Frac 1 Solid Frac 0 0 0 0 Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg Enthalpy Gcal/hr Entropy cal/molK Entropy cal/gmK 產(chǎn)品精餾塔能量衡算 表 19 精餾塔 T02020能量衡算 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 19 Temperature C 25 25 60 Pressure bar 4 Vapor Frac 0 1 0 0 Liquid Frac 1 0 1 1 Solid Frac 0 0 0 0 Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg Enthalpy Gcal/hr Entropy cal/molK Entropy cal/gmK 甲醇精餾塔能量衡算 表 110 精餾塔 T03001能量衡算 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)品流量 進(jìn)料流量 塔底釜液 Temperature C Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac Solid Frac 2020 第七屆“中國石化 三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽 20 Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg Enthalpy Gcal/hr Entropy cal/molK Entropy cal/gmK 雙氧水分解器 R03001能量衡算 表 111 反應(yīng)器 R0401能量衡算 參數(shù) 蒸餾器底部混合物 分解器出口產(chǎn)品 原料進(jìn)料流量 Temperature ℃ Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac