年產(chǎn)1.5萬噸碳酸二甲酯化工廠的設(shè)計

年產(chǎn)1.5萬噸碳酸二甲酯化工廠的設(shè)計,年產(chǎn)1.5萬噸碳酸二甲酯化工廠的設(shè)計,年產(chǎn),碳酸,二甲,酯化,工廠,設(shè)計 臺州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 姓 名陳大紅學(xué) 院醫(yī)藥化工學(xué)院專 業(yè)年 級化學(xué)工程與工藝2006級 指 導(dǎo) 教 師何光洪職 稱講師設(shè)計題目：年產(chǎn)1.5萬噸碳酸二甲酯化工廠的設(shè)計主要內(nèi)容與基本要求：主要內(nèi)容：1. 設(shè)計尿素醇解法生產(chǎn)碳酸二甲酯的生產(chǎn)工藝路線；2. 選擇一種合適的催化劑來提高甲醇醇的轉(zhuǎn)化率和碳酸二甲酯的產(chǎn)率；3. 改進(jìn)尿素醇解法的工藝流程來提高乙酸乙酯的產(chǎn)率（反應(yīng)精餾塔，尿素熔融裝置）；4. 反應(yīng)產(chǎn)物碳酸二甲酯與甲醇容易形成二元共沸物，難以分離，尋找一種合適的方法來分離這兩種物質(zhì)。產(chǎn)高055. 對碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，物料衡算，熱量衡算，主要設(shè)備的計算等?；疽螅?. 完成年產(chǎn)1.5萬噸乙酸乙酯化工廠項目的設(shè)計，完善項目設(shè)計；2. 結(jié)合實際，大膽創(chuàng)新，解決工藝中的幾個難點問題；3. 改進(jìn)工藝路線，使最終所得乙酸乙酯含量高于99.8%。進(jìn)度計劃：第7學(xué)期第1周第3周：課題的選定，并擬訂設(shè)計方案；第7學(xué)期第4周第7周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，書寫開題報告及綜述；第7學(xué)期第8周第10周：確定工藝路線，設(shè)計工藝流程；第7學(xué)期第11周第14周：查閱文獻(xiàn)資料，改進(jìn)工藝流程；第7學(xué)期第15周第18周：用Aspen 軟件模擬整個流程，得到物料衡算與熱量衡算；第7學(xué)期第19周第21周：對整個項目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、設(shè)備設(shè)計與選型；第8學(xué)期第1周第2周：數(shù)據(jù)處理整理；第8學(xué)期第3周第7周：書寫論文階段，論文答辯準(zhǔn)備。推薦參考文獻(xiàn)：1 Michael Ap,Chr Istolpher L M. 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,年產(chǎn)量不足100kt,主要分布在美國、法國、意大利、日本等國。國外的DMC消費情況是50%-60%用于取代劇毒的光氣，制造聚碳酸酯、西維因、呋喃丹、苯甲醚等，20%-30%用于制造環(huán)丙沙星等特殊用途的新產(chǎn)品，其余10%-20%用作溶劑。1.2.2國內(nèi)產(chǎn)能情況及需求預(yù)測我國目前DMC生產(chǎn)企業(yè)有10余家，生產(chǎn)能力均不大。近幾年來，由于DMC下游產(chǎn)品聚碳酸酯、聚氨酯、涂料溶劑、汽油添加劑、高能電池電解液市場發(fā)展迅速，帶動了DMC市場需求量的走高，2005年,DMC國際市場需求量約13萬噸，國內(nèi)為34萬噸。預(yù)計國內(nèi)外DMC的需求將以1020的速度遞增，到2010年國內(nèi)需求量將達(dá)10萬噸以上，國外將達(dá)到2030萬噸。1.2.3廠址選擇本項目廠址選擇在山東省濰坊壽光市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的科技工業(yè)園內(nèi)。壽光開發(fā)區(qū)先后與美國、日本、韓國、澳大 利亞、臺灣、香港等20多個國家和地區(qū)的客商建立了穩(wěn)固的合作關(guān)系，新批進(jìn)區(qū)項目75個，項目投入7.2億元，區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)231家。天成食品有限公司、華源凱馬沖壓中心、富康制藥廠、墨龍集團(tuán)等先后進(jìn)區(qū)落戶。形成了以鹽化工、生物醫(yī)藥、石油機械、服裝、印染、食品加工為主體的工業(yè)體系。為鼓勵更多的客商投資，壽光經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)規(guī)劃建設(shè)了新城創(chuàng)業(yè)園、科技工業(yè)園兩大園區(qū)9-11。2 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝2.1工藝方案的選擇目前國內(nèi)外生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法主要有光氣甲醇法、光氣醇鈉法、甲醇酯交換法、二氧化碳直接合成法、尿素直接醇解法、尿素間接醇解法以及甲醇氧化羰基法。通過對國內(nèi)外工藝的比較可知，尿素直接醇解法有如下特點：（1）原料廉價易得；（2）工藝簡單，易于操作；（3）反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣可以回收利用，對環(huán)境友好，綠色無污染；（4）反應(yīng)過程無水生產(chǎn)，避免了甲醇-DMC-水復(fù)雜體系的分離問題，使后續(xù)分離提純簡單化，節(jié)省投資。（5）雖然反應(yīng)第二步中G0，在熱力學(xué)12-20上為非自發(fā)反應(yīng)，但可以通過提高溫度，增大壓強來提高其轉(zhuǎn)化率。由實驗可知反應(yīng)溫度在185，壓力1.2MPa時，尿素和甲醇在反應(yīng)精餾塔中反應(yīng)，在此條件下尿素的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%，碳酸二甲酯的選擇性大于98%，DMC的單程收率大于50%。2.2 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝2.2.1 反應(yīng)流程圖2-1為其流程示意圖：1-反應(yīng)精餾塔；2-共沸精餾塔；3-換熱器；4-膜分離器；5-冷凝器；6-萃取精餾塔；7-萃取劑回收塔；8-DMC精制塔；9-甲醇精制塔。圖2-1 工藝流程示意圖流程簡介：在1號為反應(yīng)精餾塔，尿素和甲醇分別以熔融和氣相狀態(tài)從反應(yīng)精餾塔的上端和下端進(jìn)入塔內(nèi)。兩者在塔內(nèi)的固定床上逆流接觸產(chǎn)生反應(yīng)，其中未反應(yīng)的部分在塔底列管式反應(yīng)器上繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)精餾塔可以將反應(yīng)產(chǎn)生的DMC精餾出去，因此可以打破反應(yīng)的平衡從而提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，增加其收率；反應(yīng)精餾塔上端為一個全凝器，在全凝器上端可采出氨氣，下端采出口采出的DMC和甲醇混合物經(jīng)過2號共沸精餾塔，塔頂采出DMC和甲醇的共沸物，塔底采出交純的甲醇，共沸物再經(jīng)過4號膜分離器再次提濃，打破DMC和甲醇的二元共沸點，此時DMC的濃度可達(dá)40%，再經(jīng)過分離車間提純。6號為萃取精餾塔，采用鄰二甲苯為萃取劑，使用萃取精餾的方法分離甲醇和DMC可以大大降低其能耗。萃取精餾得到的產(chǎn)物再經(jīng)過7號萃取劑回收塔和8號DMC精制塔最后得到含量為99.9%的DMC產(chǎn)品。注：具體工藝流程圖見附圖一。2.2.2反應(yīng)條件及能耗催化劑:雙金屬催化劑ZnO-La2O3，用量占尿素質(zhì)量的27%；反應(yīng)原料: 甲醇尿素15.85:1進(jìn)料；反應(yīng)條件:185，1.2MPa；反應(yīng)工藝:反應(yīng)精餾（采用熱耦合工藝）；分離工藝: 膜分離，常壓萃取精餾分離；尿素單耗：695.68kg/t DMC；甲醇單耗：754.56kg/t DMC；能耗: 3t水蒸氣/t DMC。2.2.3反應(yīng)主要設(shè)備尿素醇解法生產(chǎn)碳酸二甲酯反應(yīng)精餾塔，萃取精餾塔，膜分離器，精餾塔。2.2.4催化劑的比較與選擇 通過比較與分析ZnO2-La2O3催化劑用于乙醇脫氫法生產(chǎn)有如下特點：（1）ZnO2-La2O3價格相比與有機錫便宜，并且容易與產(chǎn)品分離，分離后的ZnO2-La2O3可以再次烘培可以重復(fù)利用；（2）催化劑不含有毒元素；（3）副產(chǎn)物少，但有氨基甲酸甲酯和氨甲酸甲酯，容易分離；（4）轉(zhuǎn)化率低于均相催化，但可以通過簡單的焙燒循環(huán)使用；因此，我們選擇ZnO2-La2O3催化劑作為尿素醇解法的催化劑。2.2.5 膜的要求分離膜是具有優(yōu)先透過碳酸二甲酯性能的有機復(fù)合膜、有機/無機復(fù)合膜或無機膜。優(yōu)先透酯膜和優(yōu)先透水膜都采用有機硅聚合物中聚二甲基硅氧烷（PDMS），可置于ZrO2/Al2O3陶瓷支撐體上，具有較好的選擇性和通過量。2.2.6膜的選擇由于在反應(yīng)過程中為反應(yīng)掉的甲醇與尿素形成二元共沸物，如果直接使用精餾塔來分離將大大增加其分離成本，所以我們選擇膜分離器來提濃跨過二元共沸物的共沸點，在用精餾塔將其提純。2.2.6.1 膜的分離原理膜是一種起分子級分離過濾作用的介質(zhì)，當(dāng)溶液或混和氣體與膜接觸時，在壓力，或電場作用，或溫差作用下，某些物質(zhì)可以透過膜，而另些物質(zhì)則被選擇性的攔截，從而使溶液中不同組分，或混和氣體的不同組分被分離，這種分離是分子級的分離。分離機理主要為篩分：膜表面有微孔，流體流經(jīng)膜一側(cè)的表面時，部分較小的分子隨部分溶劑穿過膜到達(dá)另一側(cè)，形成透析液，而大分子則被截留在原來的一側(cè)，形成截留液，從而達(dá)到了將大分子溶質(zhì)與小分子溶質(zhì)及溶劑分離開的目的。2.2.6.2 優(yōu)先透酯膜Kristal 高分子中空纖維膜表2-1Kristal高分子中空纖維膜的規(guī)格名稱規(guī)格KRISTAL膜型號600B材料改性聚醚砜外徑/內(nèi)徑/膜壁厚度（）1.15/0.6/0.27公稱截留分子量60，000拉伸強度（MPa）34纖維長度2m(根據(jù)應(yīng)用而定) 遞送包裝800束大腸桿菌截留率（log）56最大總氯耐受量（ppm）500（視用途而定）APHA9222B表2-2Kristal高分子中空纖維膜組件的規(guī)格名稱規(guī)格KRISTAL膜型號600B膜型號600B組件直徑長度8 by 2m膜殼材料PVC密封材料凱發(fā)專利密封材料操作溫度范圍540流動模式外壓式純水初始通量立方米/膜組/小時（1bar,30）9運行PH范圍211清洗PH范圍212常用跨膜壓力TMP（bar）0.22.325下最大入水壓力（bar）2.6反沖洗最大跨膜壓力TMP（bar）2.6清洗最大跨膜壓力TMP（bar）2.5重量（Kg）551米長度組件可訂制2.2.6.3 甲醇、碳酸二甲酯分離膜InoCep陶瓷中空纖維膜InoCep是以穩(wěn)定無機材質(zhì)為膜材質(zhì)，以最具集約化的中空纖維為組件形式，膜組件裝填密度大，密封簡單，過濾精度高。具有抗酸/堿、抗溶劑、卓越的熱穩(wěn)定性、超長的使用壽命、高機械強度、可用蒸氣殺菌、高通量、高組裝密度等特點。特別適合于乳化液廢水等高粘度、高含固量苛刻工業(yè)流體的分離應(yīng)用，目前已在金屬/表面處理工程，化學(xué)工程工業(yè)，食品和飲料/制糖業(yè)，廢物/廢水處理，工業(yè)過程中的化學(xué)品回用，生物制藥/生命科學(xué)，乳業(yè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 表2-3 InoCep陶瓷中空纖維膜組件的規(guī)格型號/規(guī)格MM5膜表面極性無極性有效膜面積(m2)5膜芯長度（mm）560膜芯直徑（mm）260纖維數(shù)量1800最大操作壓力(bar)6運行溫度（）5110適用PH范圍1.511過濾形式內(nèi)壓式膜殼材料SS316進(jìn)水連接尺寸8出水連接尺寸1.5密封材料硅膠圈凈重kg28膜內(nèi)純水流速（m/s）0.5設(shè)計進(jìn)水流量（m3/h）422.2.7 流程特色碳酸二甲酯的生產(chǎn)一直存在原料劇毒，生產(chǎn)成本高，操作工藝復(fù)雜，分離困難等限制其發(fā)展的諸多問題。本流程采用尿素和甲醇直接醇解法合成碳酸二甲酯降低原料的成本，減少投資，且生產(chǎn)過成中無水生成，降低了分離的難度；通過使用反應(yīng)精餾塔，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，布局適合尿素和甲醇合成碳酸二甲酯的生產(chǎn)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)過程安全易控，操作方便，使生產(chǎn)流程更為簡捷。通過使用蒸氣滲透膜分離技術(shù)，不需要引入共沸劑。分離采用萃取精餾分離得到最優(yōu)級產(chǎn)品，分離工藝簡單易控。通過使用雙金屬ZnO-La2O3提高轉(zhuǎn)化率和選擇性，提高原子利用率，降低生產(chǎn)成本。3 投資與經(jīng)濟(jì)分析3.1總投資3.1.1總設(shè)備投資費用計算根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需求21-24，可以得到所需要的所有設(shè)備主要有一下這些，將他們價格列表如下所示：表3-1 設(shè)備投資費用一欄表設(shè)備名稱及技術(shù)規(guī)格型號、規(guī)格數(shù)量單價/萬元總計/萬元共沸塔DN140018000127.06627.066甲醇精餾塔DN200010000124.62124.621萃取精餾塔DN160025000160.31260.312萃取劑回收塔DN160025000123.75223.752DMC精餾塔DN10001800018.3538.353尿素熔融器130.40030.400反應(yīng)精餾塔DN1200360001239.807239.807氨氣吸收塔DN150018000131.21231.212換熱器JB800-125.0-1.60-425.62511.25JB400-28.4-0.6-211.2781.278JB1000-301.5-1.60-6113.56713.567JB900-246.4-1.00-4211.08822.176JB800-189.6-2.50-428.53217.064JB800-138.0-0.60-116.2106.210JB600-94.5-1.6-614.2534.253JB500-58.3-1.6-412.6232.623JB600-64.0-1.6-422.8805.76JB600-109.3-1.6-214.9184.918JB800-134.3-1.0-216.0446.044JB400-25.3-0.6-311.1381.138JB400-38.3-0.6-411.7241.724壓縮機ZW-26.4/30111.80011.8006M5.5-35.8/30117.84017.840ZW-30.5/12111.40011.400甲醇儲罐10000球1113.114113.114氨水儲罐11000球1136.818136.818儲罐30005000257.004114.008粗甲醇儲罐10000球1113.114113.114回流罐30005000657.004342.024DMC儲罐10000球1113.114113.114離心泵IS65-40-25040.3921.568IS80-50-20010.3830.383IS200-150-31511.3191.319IS200-150-25011.0401.040IS100-80-16010.6400.640IS80-50-25021.0242.048IS50-32-12520.3330.666IS65-40-20010.2900.290IS50-32-20010.2050.205IS50-32-16020.1900.380總計1525.299注：中低壓碳鋼以18000/t 計，高壓碳鋼以20000/t 計。3.1.2其它固定資產(chǎn)投資表3-2其它固定資產(chǎn)投資表要素成本/萬元要素成本/萬元設(shè)備安裝686.385車輛170儀表228.795辦公設(shè)備200儀表安裝102.958其他建筑680管道213廠區(qū)建筑500道路185行政、生活設(shè)施280其他250萬元小結(jié)3496.138萬元注：設(shè)備的安裝費為該設(shè)備的45%；控制儀表費為15%。3.1.3 固定資產(chǎn)折舊費固定資產(chǎn)折舊率與服務(wù)壽命和殘值有關(guān)，服務(wù)壽命是指該資產(chǎn)能夠經(jīng)濟(jì)合理使用的時間，在估計服務(wù)壽命時間應(yīng)同時考慮到功能性折舊與實質(zhì)性折舊。一般房屋建筑物的使用年限為20年，而機器設(shè)備為15年，運輸其中設(shè)備包括電子設(shè)備為5年。殘值是指固定資產(chǎn)報廢時的殘余價值。一般，殘值=殘值率原值，殘值率一般取3%-5%，這里殘值率取4%，則每年的折舊費用為原值（1-殘值率）/折舊年限。表3-3折舊與攤銷表序號項目原值/萬元殘值率/%設(shè)備殘值率/萬元折舊年限折舊（萬元/年）1生產(chǎn)設(shè)備1525.299461.01215112.6372建筑1180447.22056.643車輛17046.81016.324辦公設(shè)備200481512.85其他25041015165累計折舊214.3983.1.4 維修費用在生產(chǎn)過程中，不可避免地會出現(xiàn)故障，需要定期檢修，一般維修費用占固定資本的310%，我們?nèi)?%，故維修費用=5%（1525.299+3496.138）萬=251.072萬元。3.1.5 原料費用表3-4原料費用表成本項目用量/噸單價/元/噸總價/萬元甲醇11653.222002563.66尿素10436.0415201586.277鄰二甲苯28.5225700019.965ZnO-La2O30.3915200000.783合計4170.7293.1.6 人事費用表3-5 部門人員和工資費用表序號崗位名稱定員工資(含年終獎金)/（萬/年）1總經(jīng)理1152總經(jīng)理助理1123總工程師1124副總經(jīng)理110 5客戶服務(wù)部經(jīng)理16職員266人力資源部經(jīng)理16職員267財務(wù)部經(jīng)理18職員4128后勤部主管16后勤保安612廚師412保潔369銷售部經(jīng)理16職員102510市場部經(jīng)理16 職員2611物流部經(jīng)理16職員2612企宣部經(jīng)理16職員2613生產(chǎn)部經(jīng)理16合成車間工藝員14操作工615提濃車間工藝員14操作工615精制車間工藝員14操作工615公用工程人員410儲運人員820監(jiān)測員412維修中心人員82014質(zhì)檢部經(jīng)理16職員41215產(chǎn)品研發(fā)部經(jīng)理16研發(fā)人員832 16合計109375表3-6 員工福利估計表序號類別占技術(shù)工工資總額比例小計（萬元）1養(yǎng)老保險金10%37.5002失業(yè)保險金1.5%5.6253醫(yī)療保險金5%18.7504生育保險0.5%1.8755工傷保險1.5%5.6256住房公積金4%15.0007總計22.5%84.3753.1.7能源的消耗在該廠生產(chǎn)過程中，總共用到兩種能量的消耗，主要是水和電，他們的用量與價格見下表：表 3-7 能量的消耗項目年用量單價總價（萬元）生活用水7128噸1.3/t0.93循環(huán)冷卻水63000噸0.2/t1.26蒸氣45000噸100/t450電855萬Kwhr0.6元/kWhr513總計964.53.1.8 無形資產(chǎn)3.1.8.1技術(shù)轉(zhuǎn)讓費該項目中設(shè)計涉及到的專利轉(zhuǎn)讓費估計為200萬元。3.1.8.2土地購置費根據(jù)我們的廠區(qū)設(shè)計可以得到我們廠區(qū)的面積為25200平方米。同時又由于我們的廠址所在地的地價為15元/立方米，因此可知該項目工廠的土地購置費為378萬元。3.1.9 總投資費用表 3-8 總投資費用表總投資要素成本/萬元固定資產(chǎn)投資主要設(shè)備1525.299其它固定資產(chǎn)投資3496.138無形資產(chǎn)投資技術(shù)轉(zhuǎn)讓費200.000土地購置費378.000其他費用固定資產(chǎn)折舊費214.398維修費用251.072原料費用4170.729人事費用459.375能源的消耗964.5“三廢”處理費4.500總計11664.0113.2總收益估算項目收益主要為產(chǎn)品碳酸二甲酯和副產(chǎn)品氨水。表3-9 產(chǎn)品收益表產(chǎn)品產(chǎn)量/噸價格/（元/噸）收益/萬元碳酸二甲酯15000700010500.000氨水34402.56502236.163總計12736.1633.2.1 投資額的確定一般化工項目的資金回攏期為3個月，即流動資金一般取一年成本的25%，達(dá)產(chǎn)期年成產(chǎn)成本為7615.854萬元，即可得到流動資金為1903.964萬元。表3-10 投資額的確定項目金額（萬元）成本7615.854固定資產(chǎn)投資5021.437流動資金1903.964總投資額6925.177注：總投資額=固定資產(chǎn)投資額+流動資金。3.3資金籌措本工廠的總投資約為6925萬元，資金籌措方案為向中國工商銀行貸款3000萬元，借款償還期為5年。剩下的3925萬由企業(yè)自有資金注入。3.4經(jīng)濟(jì)分析3.4.1投資回收期Pt=5.04年3.4.2 投資凈現(xiàn)值NPV=8429.502（萬元）3.4.3 內(nèi)部收益率IRR= 24.54%4 物料衡算4.1流程簡述本廠主要生產(chǎn)碳酸二甲酯（1.5萬噸/年），同時副產(chǎn)氨水。由尿素和甲醇為原料，在反應(yīng)精餾塔內(nèi)反應(yīng)。從塔頂采出碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，經(jīng)過膜分離器提濃跨過共沸點，產(chǎn)物通過萃取精餾塔，兩個碳酸二甲酯精餾塔，最終生產(chǎn)純度為99.9%碳酸二甲酯。整個生產(chǎn)工藝包括碳酸二甲酯的合成以及產(chǎn)品的分離精制兩個階段。4.2碳酸二甲酯合成及分離工段尿素和甲醇為原料，經(jīng)反應(yīng)精餾塔一步反應(yīng)直接得到碳酸二甲酯和氨氣，氨氣從反應(yīng)精餾塔塔頂餾出，產(chǎn)物依次通過共沸精餾塔、膜分離器、萃取精餾塔、在經(jīng)過碳酸二甲酯精制精餾塔，最終生產(chǎn)純度為99.9%的DMC。流程如圖4-1所示。圖4-1碳酸二甲酯合成及分離工段流程模擬圖4.3反應(yīng)精餾塔物料衡算表4-1反應(yīng)精餾塔物料衡算表Stream No.INOUT1NH3DMC-MEOHPhaseVAPORVAPORVAPORTemperature 185185185Pressure atm11.84311.84311.843ComponentKg/hrMass FlowMass FlowMass FlowUREA1449.4500H2O00.24428130CH3OH22978.6842.898820521406.5114DMC00.425296682126.05808NH30812.2908830.08123721鄰二甲苯000MC0037.177171CH3NHCOOCH3002.442813Total24428.13855.859323572.2724428.1324428.134.4共沸精餾塔物料衡算表4-2共沸精餾塔物料衡算表Stream No.INOUT349PhaseVAPORLIQUIDLIQUIDTemperature 166.77460.285464.2234Pressure atm0.9870.9870.987ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA000H2O000CH3OH28454.020210264.407618189.6126DMC2423.963152423.96311.2161e-35NH30.081237210.080522020.00071519鄰二甲苯000MC37.1771710.0098944437.167277CH3NHCOOCH32.4428130.086582912.35623011Total30917.6812688.5518229.1430917.6830917.694.5 膜分離器物料衡算表4-3膜分離器物料衡算表Stream No.INOUT5CIRCLE16IC-GASPhaseVAPORVAPORVAPOR-LIQUIDVAPORTemperature 105105105105Pressure atm3.9483.9483.9483.948ComponentMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowUREA0000H2O0000CH3OH10264.40767047.508813194.2836422.5816967DMC2423.9631297.9050712125.815640.24239631NH30.08052202000.08052202鄰二甲苯0000MC0.00989444000.00989444CH3NHCOOCH30.08658291000.08658291Total12688.557345.4145320.09923.0010912688.5512688.514.6萃取精餾塔物料衡算表4-4萃取精餾塔物料衡算表Stream No.INOUT16IN-OX811PhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 36.38215023.94274.964Pressure atm0.9971.18411ComponentMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowUREA0000H2O0000CH3OH4246.1752703194.271371051.9039DMC3333.9594039.26676353294.69263NH30000鄰二甲苯0.047775584784.7637.255633014777.55514MC0000CH3NHCOOCH30000Total7580.1824784.7633240.7949124.15212364.9512364.954.7萃取劑回收塔物料衡算表4-5萃取回收塔物料衡算表Stream No.INOUT1NH3DMC-MEOHPhaseVAPORVAPORVAPORTemperature LIQUIDLIQUIDLIQUIDPressure atm111.1ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA1449.4500H2O00.24428130CH3OH22978.6842.898820521406.5114DMC00.425296682126.05808NH30812.2908830.08123721鄰二甲苯000MC0037.177171CH3NHCOOCH3002.442813Total24428.13855.859323572.2724428.1324428.134.8 DMC精制塔物料衡算表4-6DMC精制塔物料衡算表Stream No.INOUT1213CIRCLE2PhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 70.67890.21863.426Pressure atm111ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA000H2O000CH3OH1051.90390.000522871051.89162DMC3291.397942083.286351208.14376NH3000鄰二甲苯0.0477755500.04777558MC000CH3NHCOOCH3000Total4343.352083.2872260.0834343.354343.374.9甲醇精制塔物料衡算表4-7甲醇精制塔物料衡算表Stream No.INOUT15MEOH10PhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 58.19715.08598.285Pressure atm1.9741.973846531.974ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA000H2O000CH3OH21383.88421360.405223.4788668DMC39.266763539.26676350NH30.000715190.000715190鄰二甲苯7.255633016.836970730.41866227MC37.167277037.1672547CH3NHCOOCH32.356230110.031397982.32483202Total21469.9321406.5463.3896221469.9321469.934.10總流程物料衡算表4-8總流程物料衡算Stream No.INOUTFEED1FEED2IN-OXNH3IC-GASOUT-OXMEOHPRODUCTWASTEPhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDVAPORVAPORLIQUIDLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 2525150185105147.71822615.08533183223Pressure atm0.98670.9871.18411.8433.9481.11.9740.8031.776ComponentMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowUREA1449.4500000000H2O0000.244281300000CH3OH022978.68042.898820522.58169676.8294e-0821360.40520.0005228723.4788668DMC0000.425296680.242396313.2946926339.26676352083.286351.7726e-19NH3000812.2908830.0805220200.0007151903.9644e-15鄰二甲苯004784.763004777.507376.836970731.1541e-320.41866227MC00000.0098944402.0432e-05037.1672547CH3NHCOOCH300000.0865829100.0313979802.32483202Total1449.4522978.684784.763855.859323.001094780.80221406.542083.28763.3896229212.8929212.885 熱量衡算5.1 HEATER1熱量衡算表5-1HEATER1熱量衡算表25-27Stream No.INOUT171Temperature 25132Pressure bar112Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr741.274038741.274038Mass Flow kg/hr24428.1324428.13Volume Flow cum/hr29.74197522353.05724Enthalpy MMkcal/hr-42.790028-34.390942H MMkcal/hr8.399Heat Duty of HEATER1MMkcal/hr8.3995.2 HEATER2熱量衡算表5-2HEATER2熱量衡算表Stream No.INOUT45Temperature 60.285105Pressure bar14Vapor Frac01Mole Flow kmol/hr347.255872347.255872Mass Flow kg/hr12688.547712688.5477Volume Flow cum/hr15.94990962729.48662Enthalpy MMkcal/hr-21.920702-18.695505H MMkcal/hr3.225Heat Duty of HEATER2MMkcal/hr3.2255.3 CONDENSE熱量衡算表5-3CONDENSE熱量衡算表Stream No.INOUT67Temperature 10525Pressure bar41Vapor Frac0.8390Mole Flow kmol/hr123.289523123.289523Mass Flow kg/hr5320.099295320.09929Volume Flow cum/hr814.1617015.96037123Enthalpy MMkcal/hr-8.0224852-9.1518234H MMkcal/hr-1.12934Heat Duty of HEATER2MMkcal/hr-1.129345.4 HEATX1熱量衡算表5-4 HEATX1熱量衡算表Stream No.INOUT10WATER14WASTETemperature 98.2851542.74523Pressure bar2211.8Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr1.25791562441.25791562Mass Flow kg/hr63.389615872.0611272.0611263.3896158Volume Flow cum/hr0.080339030.071838100.074830470.07337794Enthalpy MMkcal/hr-0.0680461-0.2735994-0.2708176-0.0708279H MMkcal/hr0.000Heat Duty of HEATX1MMkcal/hr0.0025.5 HEATX2熱量衡算表5-5HEATX2熱量衡算表Stream No.INOUT13WATER2OUTPRODUCTTemperature 90.2181527.52132Pressure bar1.0131.0130.8110.813Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr23.127382917017023.1273829Mass Flow kg/hr2083.286873062.59763062.59762083.28687Volume Flow cum/hr2.197274093.05311943.108907742.0252716Enthalpy MMkcal/hr-3.2960665-11.627975-11.575325-3.3487171H MMkcal/hr0.000Heat Duty of HEATX2MMkcal/hr0.055.6 SEP1熱量衡算表5-6SEP1熱量衡算表Stream No.INOUT2H3NDMC-MEOHTemperature 185185185Pressure bar121212Vapor Frac111Mole Flow kmol/hr741.25611949.0531812692.202938Mass Flow kg/hr24428.13855.85928123572.2707Volume Flow cum/hr2353.00036155.7115692197.2888Enthalpy MMkcal/hr-34.430083-0.5164954-33.913587H MMkcal/hr0.000Heat Duty of SEP1MMkcal/hr0.0005.7 SEP2熱量衡算表5-7SEP2熱量衡算表Stream No.INOUT56CIRCLE1IC-GASTemperature 105105105105Pressure bar4444Vapor Frac10.839711Mole Flow kmol/hr347.255872123.289523223.2520320.71327318Mass Flow kg/hr12688.54775320.099297345.4138823.0010924Volume Flow cum/hr2729.48662814.1617011754.796855.60644116Enthalpy MMkcal/hr-18.695505-8.0224852-10.802306-0.0336482H MMkcal/hr-0.16293Heat Duty of SEP2MMkcal/hr-0.162935.8 T1熱量衡算表5-8 T1熱量衡算Stream No.INOUT349Temperature 166.77460.28564.223Pressure bar111Vapor Frac100Mole Flow kmol/hr915.45497347.255872568.199098Mass Flow kg/hr30917.684612688.547718229.1369Volume Flow cum/hr33484.34315.949909624.3237136Enthalpy MMkcal/hr-44.715893-21.920702-31.801583H MMkcal/hr-9.007設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr0.100-9.107Q-9.107+0.100-9.007=H 熱量守恒5.9 T2熱量衡算表5-9 T2熱量衡算表Stream No.INOUT1510MEOHTemperature 58.19798.28515.085Pressure bar222Vapor Frac0.000800Mole Flow kmol/hr668.3929941.25791562667.135079Mass Flow kg/hr21469.930663.389615821406.541Volume Flow cum/hr35.56703990.0803390326.4173516Enthalpy MMkcal/hr-37.547903-0.0680461-38.210552H MMkcal/hr-0.731設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr12.433-13.164Q-13.164+12.433-0.731=H 熱量守恒5.10 T3熱量衡算表5-10T3熱量衡算表Stream No.INOUT16IN-OX811Temperature 36.38215023.94274.964Pressure bar11.121.0131.013Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr169.53040545.0681100.193896114.404609Mass Flow kg/hr7580.182444784.7633240.793779124.15168Volume Flow cum/hr8.536381666.252324824.039427610.2484426Enthalpy MMkcal/hr-12.9370530.02553665-5.7463192-7.239446H MMkcal/hr-0.074設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr4.182-4.256Q-4.256+4.182-0.074=H熱量守恒5.11 T4熱量衡算表5-11 T4熱量衡算表Stream No.INOUT1112OUT-OXTemperature 74.96470.678147.718Pressure bar1.0131.0131.115Vapor Frac000Mole Flow kmol/hr114.40460969.36827545.0363342Mass Flow kg/hr9124.151684343.349624780.80206Volume Flow cum/hr10.24844264.704382776.22750176Enthalpy MMkcal/hr-7.239446-7.09550960.01429488H MMkcal/hr0.158設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr1.375-1.217Q-1.217+1.3750.158=H熱量守恒5.12 T5熱量衡算表5-12 T5熱量衡算表Stream No.INOUT12CIRCLE213Temperature 70.67863.42690.218Pressure bar1.0131.0131.013Vapor Frac000Mole Flow kmol/hr69.36827546.240882423.1273829Mass Flow kg/hr4343.349622260.083162083.28687Volume Flow cum/hr4.704382772.582053172.19727409Enthalpy MMkcal/hr-7.0955096-3.7852294-3.2960665H MMkcal/hr0.0142設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr1.680-1.666Q-1.666+1.6800.0142=H熱量守恒6 主要設(shè)備設(shè)計與選型6.1 泵的選型舉例運用軟件化工專業(yè)泵計算1.1，計算出各泵的具體參數(shù)28-38，如下：表6-1 P301選型計算泵性能參數(shù)名稱取值流量 m3/h23.711流速 m/s0.839揚程 m19.622入口壓力 Kpa(絕壓)177.618出口壓力 Kpa(絕壓)358.646壓差 Kpa181.028安裝高度 m2.0NPSHa m2.497效率 %70有效功率 kw1.014軸功率 kw1.448物性參數(shù)操作容器內(nèi)壓力物料名稱UREA+DMC密度 kg/m3800吸入容器內(nèi)操作壓力kPa101.235黏度 Pas0.2飽和蒸氣壓kPa(絕壓)1.4排出容器內(nèi)操作壓力kPa200.0雷諾數(shù)335.442管件參數(shù)名稱取值名稱取值管內(nèi)徑 mm100絕對粗糙度 mm0.2直管長度 m25.0直管摩擦因數(shù)0.191彎頭數(shù)目 個2.0彎頭局部阻力系數(shù)0.75截止（球）閥數(shù)目 個3.0截止閥阻力系數(shù)6.4底閥數(shù)目 個1.0底閥局部阻力系數(shù)1.5其它管件數(shù)目 個0.0局部阻力系數(shù)0.0直管阻力損失 m液柱1.710進(jìn)出口阻力損失 m液柱8.679e-3管件阻力損失 m液柱0.796表6-2 P302選型計算泵性能參數(shù)名稱取值流量 m3/h23.711流速 m/s0.839揚程 m24.929