山东省第二届隆腾杯化工过程实验技能大赛作品(3)

2019-06-11 19:55

进料为原料富正丁醇的水(1物流), 出料主要为塔底排出的纯水(物流W)和分离器采出的粗正丁醇(物流D)。

第一精馏工段物料衡算

物流编号 FROM 1 上游原料 E101 2 D F H L V W T101 E101 0.51 E101 D101 P101 P101 V101 T101 1.01 0.51 0.61 0 193.802 3628.74 0 0 193.84.139 02 209.33628.05 74 D101 E103 T101 T101 D101 E103 0.51 0.51 0.51 0 5.286 103.866 0 1 TO Pressure 1.01 bar Vapor Frac 0 Mole Flow 193.8kmol/hr 02 Mass Flow 3628.kg/hr 74 Volume Flow 3.686 cum/hr Enthalpy -52.6MMBtu/hr 38 Mass Flow kg/hr 3447. WATER 3 181.4 C4H10-01 37 Mass Frac WATER 0.95 C4H10-01 0.05 Mole Flow kmol/hr 191.3 WATER 54 C4H10-01 2.448 Mole Frac WATER 0.987 C4H10-01 0.013 3.743 0.262 3.743 0.112 -52.4-1.18-52.432 7 32 3447.3 181.437 0.95 0.05 191.354 2.448 0.987 0.013 31.301 178.004 0.15 0.85 1.737 3447.3 181.437 0.95 0.05 -1.422 92.464 11.402 0.89 0.11 0 189.69.425 9.425 63 313.1313.13419.71 76 43 554.00.374 3.673 9 -2.60-2.21-50.59 1 28 123.765 189.405 0.395 0.605 123.757 189.419 0.395 0.605 3416.01 3.419 0.999 0.001 191.354 2.401 2.448 0.42 0.987 0.58 0.013 189.617 0.154 2.555 2.555 0.046 0.971 0.729 0.729 1 0.029 0.271 0.271 0 5.133 6.87 6.87 (二)第二精馏工段物料衡算

第二精馏工段主要设备有进料泵P102 、精馏塔 T201、 再沸器E201

9

冷凝器E202 、分离器D201 、 储罐 V201 。进料为上游第一精馏分离器出料(物流D),出料为第二精馏塔塔底产品正丁醇(物流W2)和分离器出料工艺废水(物流D2)。

物流编号 D FROM TO Temperature C 71.7 Pressure 0.51 bar Vapor Frac 0 Mole Flow 4.029 kmol/hr Mass Flow 203.53 kg/hr Volume Flow 0.255 cum/hr Enthalpy -1.155 MMBtu/hr Mass Flow kg/hr WATER 30.53 173.00 C4H10-01 4 Mass Frac WATER 0.15 C4H10-01 0.85 Mole Flow kmol/hr WATER 1.695 C4H10-01 2.334 Mole Frac WATER 0.421 C4H10-01 0.579 D2 70.9 0.51 0 1.599 F 71.7 0.51 0 H2 70.9 0.51 0 L2 74.7 0.51 0 V2 85.7 0.51 1 W2 103.9 0.63 0 2.43 4.029 0.993 2.592 2.592 31.446 203.53 50.211 81.659 81.659 172.97 0.034 -0.43 0.255 0.063 0.097 152.60 0.235 -1.155 -0.285 -0.715 -0.606 -0.71 7.513 27.949 30.53 173.003.497 4 0.889 0.15 0.111 0.85 1.551 0.047 0.97 0.03 1.695 2.334 0.421 0.579 35.462 35.462 2.581 169.5042.699 46.197 46.197 5 0.15 0.434 0.434 0.015 0.85 0.566 0.566 0.985 0.417 0.576 0.42 0.58 1.968 0.623 0.76 0.24 1.968 0.623 0.76 0.24 0.143 2.287 0.059 0.941 由此表可以明显看到产品物流W2的纯度达到了98.5%。 计算回收率:

10

二、能量衡算 (一)概述

本工艺所需主要设备有泵 、换热器、精馏塔等。输入整个工艺流程的能量主要有电能、加热介质所带入能量和进入物料的焓,输出的能量有冷却剂带走的能量和输出物料的焓,以及热损失。

基本原理

能量衡算的依据是能量守恒定律,即:

输入能量=输出能量+积累的能量

对于连续系统:Q+W=?Hout??Hin

Q-------设备的热负荷 W-------输入系统的机械能

?Hout---离开设备的各物料的焓之和 ?Hin------进入设备的

各物料焓变之和

本衡算书以单元设备为对象,计算由机械能、和单纯的物理变化带来的热量变化。

(二)第一阶段热量衡算

预热器E101

物流焓变计算表

物流编号 Temperature F 1 77 2 104

11

Pressure psia Vapor Frac Mass Flow lb/hr Enthalpy MMBtu/hr 14.7 0 8000 -52.638 14.7 0 8000 -52.432 热量平衡表

IN(kW) -17005.12 OUT(kW) ERROR 热负荷Q 66.8171764 -16938.302 -0.0039292 由表可知预热器热负荷66.82KW 冷凝器 E103

物流焓变计算表

物流编号 L V 184.5 7.35 1 740.074 20548.038 -2.327 Temperature F 166.4 Pressure psia 7.35 Vapor Frac 0 Mass Flow lb/hr 740.01 Volume Flow cuft/hr 14.202 Enthalpy MMBtu/hr -2.745 热量平衡计算表

热负荷 Q(kW) -122.69003 In(kW) -681.96241 Out(kW) -804.58686 Rel. diff 0.15240673 由表可知冷凝器热负荷-122.69KW 精馏塔T101

热量平衡表

热负荷 Q(kW) In(kW) Out(kW) Rel. diff

12

325.20 -17359.537 -17005.333 -0.0204039 由表可知精馏塔101塔底再沸器热负荷为325.20KW

(三)第二精馏阶段热量衡算

精馏塔T201再沸器E202热负荷

热量平衡计算表

Q(kW) 37.5919317 In(kW) -433.97764 Out(kW) -396.38569 Rel. diff -0.0866218 由表可知塔T201塔底再沸器(E202)热负荷为36.55KW 冷凝器E202

热量平衡计算表

Q(kW) -32.947377 In(kW) -182.51912 Out(kW) -215.4665 Rel. diff 0.15295805 冷凝器热负荷为-32.95KW。

(四)能量衡算结果

设备名称 预热器E101 冷凝器E103 再沸器E102 再沸器E201 冷凝器E202

热负荷 66.82KW -122.69KW 325.20KW 36.55KW -32.95KW 13


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