物料衡算
1.1 物料衡算的意义
在化学工程中，设计或改造工艺流程和设备，了解和控制生产操作过程，核算生产过程的经济效益，确定原材料消耗定额，确定生产过程的损耗量，对现有的工艺过程进行分析，选择最有效的工艺路线，对设备进行最佳设计以及确定最佳操作条件等都要进行物料衡算。而且，化学工程的开发与放大都以物料衡算为基础的。物料衡算是质量守恒定律的一种表现形式。凡引入某一设备的物料成分、质量或体积比等于操作后所得产物的成分、质量或体积加上物料损失。
1.2 物料衡算遵循的原则
对一般的体系而言，物料分布均可表示为：
∑(物料的累积率)=∑(物料进入率)-∑(物料流出率)+∑(反应生成率)-∑(反应消
耗率)
1.3 物料衡算
1.3.1 合成工段物料衡算和工艺条件：
进料温度：25℃。反应器温度：500℃反应器出口温度：192℃原料选择：80%甲醇+20%水，
进料流率：19.025kg/s出口流率：827mol/s
催化剂选择：选用型催化剂，经计算，催化剂循环量15747kg/h
1.3..2 预分离段物料衡算和工艺条件
预分离段包括分离器，水洗塔，碱洗塔和干燥塔。
分离器温度200℃
进料流率即反应器出口流率，出口流率：水：210mol/s 反应混合产物：14.7kg/s
水洗塔温度：70℃压力：常压出口压力：1.5bar 出口温度：30℃水洗塔出口流率：12.26kg/s
碱洗塔
碱洗塔温度：常温压力：9bar 出口温度：38℃出口压力9bar 出料流率：产物混合物：11.9072kg/s 塔底出口流率：0.29kg/s(以二氧化塔计)
干燥塔工艺条件：温度：常温压力：9bar
塔顶流率：11.9kg/s
1.3.3分离段物料衡算与工艺条件
分离段包括脱甲烷塔，脱乙烷塔，乙烯分离塔，丙烯分离塔和脱丙烷塔
预分离段后，首先进入脱甲烷塔，进料温度：-80℃，出料温度：甲烷：-140℃其他组分：6℃压力选择：进料压力：27bar 出料压力：27bar
9kg/s 甲烷出料流率：0.24kg/s 其他组分出料流率：11.7kg/s
脱乙烷塔工艺条件：进料温度：6℃乙烷出口温度：-24℃其他组分出口温度50℃
压力选择：进料压力：27bar 塔顶出口压力：22bar 塔底出口压力：22bar
物料衡算：脱乙烷塔进料流率：11.7kg/s 塔顶流率：5.84kg/s 塔底流率：5.82kg/s
乙烯分离塔工艺条件选择：进料温度-24℃乙烯出料温度-28℃乙烷出料温度-2℃
进料压力22bar乙烯出料压力20bar乙烷出料压力20bar
乙烯分离塔物料衡算：进料流率5.84kg/s 乙烯出口流率：5.7kg/s 乙烷出口流率：0.14kg/s
丙烯分离塔工艺条件的选择：进料温度55℃丙烯出料温度45℃其他组分出料温度45℃
丙烯分离塔压力选择：进料压力22bar 丙烯出料压力18bar 其他组分出料压力18bar
丙烯分离塔物料衡算：进料流率5.82kg/s丙烯出料流率4.52kg/s 其他组分出料流率1.3kg/s
脱丙烷塔工艺条件的选择：进料温度：38℃丙烷出料温度-10℃碳4以上出料温度90℃
脱丙烷塔压力选择：进料压力12bar 丙烷出料压力12bar碳4以上组分出料压力12bar
脱丙烷塔物料衡算：进料流率1.3kg/s 丙烷出料流率0.95kg/s碳4以上组分出料流率0.35kg/s
3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3.4.1操作温度的计算 1.)塔顶温度计算 查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.70和0.80时,其沸点分别为78.7℃78.4℃塔顶温度为 D T ,则由内插法: 0.7078.7 0.800.7078.478.7D D x T --=--, 78.24D T ?=℃ 3.)塔釜的温度 查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.00和0.05时,其沸点分别为100℃和90.6℃设塔顶温度为 W T ,则由内插法: 0.00100 0.050.0090.6100 W W x T --=--, 96.92W T ?=℃ 则 精馏段的平均温度: 278.2482.13 80.192 m T +==℃ 提馏段的平均温度: 196.9282.13 89.532 m T += =℃ 3.4.2操作压强 塔顶压强：P D =100 kpa 取每层塔板压降:ΔP=133.322 pa 则 进料板压力: 1000.77104.9F P kpa =+?= 塔釜 压力: 1000.77104.9W P kpa =+?= 则 精馏段的平均操作压强: 1100104.9 102.52 m P kpa +== 提馏段的平均操作压强: 2110.5104.9 107.72m P +== .）液相的平均密度 0.843 D x =0.013W x =
由 1 1 i i i n αρρ ==∑ 计算 （1.）对于塔顶 078.24D T C = 查文献 3741.83/A kg m ρ=，3972.9/B kg m ρ= 质量分率 ()0.84346.07 0.93210.84346.0710.84318.02 A α?= =?+-? 10.0679B A αα=-= 则 1A B D A B ααρρρ= +?A B A LB D 1L ρααρρ=+ D ρ31775.2/0.93210.0679 763.6972.9 m kg ==+ （2.）对于进料板 82.13F T C = 查文献 3739.6/A kg m ρ=，3970.50/B kg m ρ= 质量分率 ()0.215746.07 0.41270.215746.0710.215718.02 A α?= =?+-? 10.5102B A αα=-= 则 1A B F A B ααρρρ= +?A B A LB 1F L ρααρρ=+ F ρ31862.1/0.41270.5873 739.6970.5 m kg ==+ （3.）对于塔釜 096.92W T C = 160.009195x = 查文献 3721.2/A kg m ρ=，3955.1/B kg m ρ=
1综述 1.1编制说明 本方案以说明机组施工程序，各工序的施工方法和操作要领为主要内容进行编制，各工序的操作细则及详细的安装技术数据等通过现场技术交底、工程质量单及安装指导图等形式体现。压缩机系统出厂前进行了机械运转试验和性能试验，故本机组在安装和以后的调试、试运阶段中，在没有发现异常问题的前提下，原则上不予以解体。油系统的清洗、循环工作将列入试车方案中。安装人员应熟悉施工设计方案、图纸、技术文件，了解其所承担的安装项目各技术要求的前提下，方可进行施工。1.2编制依据 制造厂商提供的技术文件与图纸； 《电力建设施工及验收技术规范（汽轮机篇）》DJ5011—92 1.3工程概况 内蒙蒙大项目压缩机厂房长58米，宽24米，高20米。在厂房内布置两台压缩机组：合成气离心压缩机组，氨气离心压缩机组。 各机组的组成状况如下： 合成气离心压缩机组由一缸两段九级组成（一段七级，二段二级），压缩机与原动机由膜盘联轴器联接，压缩机和汽轮机公用底座，整个机组采用润滑联合油站供油，压缩机的轴端密封采用约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司的干气密封，原动机采用杭州中能汽轮动力有限公司的凝汽式汽轮机。机组布置示意图如下：
氨气离心压缩机组主要由MCL707+2MCL707离心压缩机、汽轮机、气体冷却器、气体分离器及润滑油站等组成。MCL707+2MCL707型离心压缩机是一种多级压缩机，机壳为水平剖分式，压缩机主要由定子（机壳、隔板、密封、平衡盘密封）、转子（轴、叶轮、隔套、平衡盘、轴套、半联轴器等）及支撑轴承、推力轴承、轴端密封等组成。 压缩机由三段十四级组成；MCL707为一段压缩（共7级叶轮）时轮顺排布置，叶轮最大名义直径为700mm；2MCL707为二段压缩（共7级叶轮）叶轮背靠背布置，叶轮最大名义直径为700mm；轴端密封采用干气密封。原动机为杭州中能汽轮动力有限公司提供（机型：NH32/01）。压缩机与汽轮机之间、高压缸和低压缸之间均采用膜片联轴器联接。整个机组由同一润滑油站提供润滑油。压缩机高低压缸及汽轮机布置在同一个底座上，机组布置示意图如下： 1.4机组主要技术参数 1.4.1空气透平压缩机组 1）合成气离心压缩机设计工况：
物料衡算与能量衡算 5.1概述 工艺通过甲苯和甲醇采用纳米ZSM-5分子筛催化下通过烷基化反应制得对二甲苯，得到了高纯度的对二甲苯，并且在工艺流程中实现了甲苯和甲醇的循环利用，达到了经济环保的要求。 设计过程中利用Aspen Plus 对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算。以工段为单位进行物流衡算，全流程分为甲苯甲醇烷基化反应工段、闪蒸——倾析工段、脱甲苯工段、对二甲苯提纯工段。 5.2物料衡算 5.2.1物料衡算基本原理 系统的物料衡算以质量守恒为理论基础，研究某一系统内进出物料量及组成的变化，即： 系统累计的质量=输入系统的质量-输入系统的质量+反应生成的质量-反应消耗的质量 假设系统无泄漏： R R O U T IN C G F F dt dF -+-=/ 当系统无化学反应发生时： O U T IN F F dt dF -=/ 在稳定状态下： 0/=-=O U T IN F F dt dF ，O U T IN F F = 注：IN F —进入系统的物料流率； OUT F —流出系统的物料流率； R G —反应产生物料速率； R C —反应消耗物料速率。
5.2.2 物料衡算任务 通过对系统整体以及部分主要单元的详细物料衡算，得到主、副产品的产量、原料的消耗量、“三废”的排放量以及最后产品的质量指标等关键经济技术指标，对所选工艺路线、设计流程进行定量评述，为后阶段的设计提供依据。 5.2.3系统物料衡算 详见附录，物料衡算一览表。 5.3能量衡算 5.3.1基本原理 系统的能量衡算以能量守恒为理论基础，研究某一系统内各类型的能量的变化，即： 输入系统的能量=输出系统的能量+系统积累的能量 对于连续系统： ∑∑-=+IN O U T H H W Q 注：Q —设备的热负荷； W —输入系统的机械能； ∑OUT H —离开设备的各物料焓之和； ∑IN H —进入设备的各物料焓之和。 本项目的能量衡算以单元设备为对象，计算由机械能转换、化学反应释放能量和单纯的物理变化带来的热量变化。 5.3.2能量衡算任务 (1) 、确定流程中机械所需的功率，为设备设计和选型提供依据。 (2) 、确定精馏各单元操作中所需的热量或冷量及传递速率，确定加热剂和冷剂的用量，为后续换热和公用工程的设计做准备。 (3) 、确定反应过程中的热交换量，指导反应器的设计和选型。
板式精馏塔设计方案 第三节精馏方案简介 (1) 精馏塔的物料衡算； (2) 塔板数的确定： (3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液由泵从原料储罐中引岀，在预热器中预热至84 C后送入连续板式精馏塔(筛板塔)，塔顶上升蒸汽 流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25 C后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 第四节：精馏工艺流程草图及说明
、流程方案的选择
1. 生产流程方案的确定: 原料主要有三个组分：C2°、C3二、C3°,生产方案有两种：（见下图A , B ）如 任务书规定： 图（A ） 为按挥发度递减顺序采出，图（B ）为按挥发度递增顺序采出。在基本有机化工 生产过程中，按挥发度递减的顺序依次采出馏分的流程较常见。 因各组分采出之 前只需一次汽化和冷凝，即可得到产品。而图（B ）所示方法中，除最难挥发组 分外。其它组分在采出前需经过多次汽化和冷凝才能得到产品， 能量（热量和冷 量）消耗大。并且，由于物料的循环增多，使物料处理量加大，塔径也相应加大， 再沸器、冷凝器的传热面积相应加大，设备投资费用大，公用工程消耗增多，故 应选用图（A ）所示的是生产方案。 2. 工艺流程分离法的选择： 在工艺流程方面，主要有深冷分离和常温加压分离法。 脱乙烷塔，丙烯精制 塔采用常温加压分离法。因为 C2, C3在常压下沸点较低呈气态采用加压精馏沸 点可提高，这样就无须冷冻设备，可使用一般水为冷却介质，操作比较方便工艺 简单，而且就精馏过程而言，获得高压比获得低温在设备和能量消耗方面更为经 济一些，但高压会使釜温增加，引起重组分的聚合，使烃的相对挥发度降低，分 离难度加大。可是深冷分离法需采用制冷剂来得到低温， 采用闭式热泵流程，将 精馏塔和制冷循环结合起来，工艺流程复杂。综合考滤故选用常温加压分离法流 程。 1、 脱乙烷塔：根据原料组成及计算：精馏段只设四块浮伐 塔板,塔顶采用分 凝器、全回流操作 2、 丙烯精制塔：混合物借精馏法进行分离时它的难易程度取决 于混合 物的沸点差即取决于他们的相对挥发度丙烷一丙烯的 C2 C3 = C3 ° iC4 W% 5.00 73.20 20.80 0.52 0.48 100 工艺特点: 原料 C 工 C 。 (A ) (B )
雄伟煤化有限公司 60万t/a煤制甲醇项目建议书 项目人员：曾雄伟毛龙龙方建李永朋 时间：2015年10月
第一部分项目背景 甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机化工原料，用途极为广泛。主要用于制造甲醛、二甲醚、醋酸、甲基叔丁基醚( MTBE) 、甲醇汽油、甲醇烯烃等方面。近年来，国内外在甲醇芳烃方面进行了应用。 我国甲醇工业始于20 世纪50 年代，随着国内经济发展的不断增长，甲醇下游产品需求的拉动，甲醇行业发展迅猛。从2004 年到2012 年甲醇产能和产量大幅增长，2012 年产能首次超过5 000 万t，产量也达到2 640 万t。2013 年我国甲醇产能已达5650 万t，产量约2 878 万t，已经成为世界第一大甲醇生产国，见图1。 从甲醇产能的区域分布来看，甲醇的产能主要集中在西北、山东、华北等地区。从2013 年各省市产量分布情况来看，排名前五的有内蒙、山东、陕西、河南及山西，内蒙古精甲醇的产量达563 万t［2］，约占全国总产量20%，其次是山东、陕西、河南和山西，这五省合计约占总产量的63%。内蒙古、山西、陕西等地凭借其资源优势，成为甲醇生
产企业最为青睐的地区，向资源地集中成为我国甲醇产能布局的主导趋势。受资源因素限制，我国的甲醇生产多以煤为原料，并有焦炉煤气和天然气工艺。2013 年我国甲醇产能中，煤制甲醇产能3 610 万t，占比64%，天然气制甲醇产能1 080 万t，占比19%，焦炉煤气制甲醇产能960 万t，占比17%［3］。受国家治理大气污染、加快淘汰钢铁等“两高”行业落后产能以及经济增速放缓等因素的影响，对焦炭的需求将会减少，从而使焦炉煤气制甲醇装置面临原料短缺的局面，因此焦炉煤制甲醇产能会降低。天然气制甲醇装置，则受到天然气供应不足和气价攀升双重制约，也将大幅限产。据金银岛统计数据显示，截至2013 年12月中旬，国内气头装置开工负荷在三成左右，低于国内平均开工水平，甘肃及新疆气头企业普遍停车。2013 年全国甲醇生产企业有300 余家，其中产能在100 万t 以上的企业占总产能的58．9%，形成了神华、中海油、兖矿、远兴能源、华谊、久泰、河南能化、大唐、晋煤、新奥、新疆广汇等18 家百万吨级超大型甲醇生产企业，见表1。这些百万吨甲醇企业大致可以分为三类，第一类是以神华集团、久泰化工为代表的大型化、规模化、基地化的煤制甲醇企业，靠近煤炭资源富集区域，其综合竞争力在当前竞争环境下最强，也符合国家产业政策方向; 第二类是以晋煤集团、河南能源化工集团为代表的，在国内多地分布，有多个较小规模的煤制甲醇装置构成的甲醇企业，在煤价下降的情况下，其竞争力有所提升; 第三类是以“三桶油”为代表的天然气路线企业，在天然气价格高企的情况下，这类企业的产量将受到抑制。
第四章物料衡算 1.教学目的与要求 掌握化工过程物料衡算的基本方法，包括无化学反应的物料衡算、有化学反应的物料衡算。 2.主要教学内容 物料衡算式、物料衡算的基本方法、无化学反应的物料衡算、有化学反应的物料衡算以及物料衡算的计算机解题。 3.重点与难点： 重点：无化学反应及有化学反应的物料衡算方法 难点：具有循环、排放及旁路过程的物料衡算 4.学时分配： 8+6S 学时 物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一，它是能量衡算的基础。 通常，物料衡算有两种情况，一种是对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，算出另—些不能直接测定的物料量。用此计算结果，对生产情况进行分析、作出判断、提出改进措施。另一种是设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算，求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。 物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即在—个孤立物系中，不论物质发生任何变化，它的质量始终不变(不包括核反应，团为核反应能量变比非常大，此定律不适用)。
第一节物料衡算式 4－1 化工过程的类型 化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。或行将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。在对某个化工过程作物料或能量衡算时，必须先了解生产过程的类型。 间歇操作过程： 4－2 物料衡算式 物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。所以，物料衡算的基本关系式应该表示为； 如果体系内发生化学反应，则对任一个组分或任一种元素作衡算时，必须把由反应消耗或生成的量亦考虑在内。所以(4—1)式成为： 上式对反应物作衡算时．由反应而消耗的量，应取减号，对生成物作衡算时，由反应而生成的量，应取加号。 但是，列物料衡算式时应该注意，物料平衡是指质量平衡，不是体积或物质的量(摩尔数)平衡。若体系内有化学反应，则衡算式中各项用摩尔／时为单位时，，必须考虑反应式中的化学计量系数。出为反应前后物料中的分子数不守恒。 第二节物料衡算的基本方法 进行物料衡算时，为了能顺利地解题，避免错误，必须掌握解题技巧，
1 精馏塔的物料衡算 1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 A M =3 2.04kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol 315.002 .18/55.004.32/45.004 .32/45.0=+= F x xD=(0.98/32.04)/(0.98/32.04+0.02/18.02)=0.898 1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.315?32.04+(1-0.315) ?18.02=22.44kg/kmol D M =0.898?32.04+(1-0.898) ?18.02=30.61kg/kmol 1.3 物料衡算 原料处理量 F=17500000/(330?24?22.4)=98.467kmol/h 总物料衡算 98.467=D+W 甲醇物料衡算 ωX +=?W D 898.0315.0467.98 联立解得 D=48.462kmol/h W=93.136kmol/h Xw=0.001 W M =0.001?32.04+(1-0.001) ?18.02=18.03kg/kmol 2 塔板数的确定 2.1 理论板层数N T 的求取 2.1.1 相对挥发度的求取 表1：甲醇的x-y-t 平衡表， 温度/℃ x y 温度/℃ x y 100 0 0 71.3 59.37 81.83
92.9 5.31 28.34 70.0 68.49 84.92 90.3 7.67 40.01 68.0 85.62 89.62 88.9 9.26 43.53 66.9 87.41 91.94 85.0 13.15 54.55 64.7 100 100 81.6 20.83 62.73 78.0 28.18 67.15 73.8 46.20 77.56 72.7 52.92 79.71 将表1中x-y 分别代入) 1()1(A A A A y x y x --=α得表2 表2：甲醇的α-t 表 温度/℃ 挥发度 温度/℃ 挥发度 92.9 7.05 72.7 3.50 90.3 8.03 71.3 3.08 88.9 7.55 70.0 2.59 85.0 7.93 68.0 1.45 81.6 6.40 66.9 1.63 78.0 5.27 73.8 4.02 所以==∑1212...21a a a m α 4.2 2.1.2进料热状态参数q 值的确定 根据t-x-y 图查得x F =0.315的温度t 泡=77.6℃ 冷液进料：60℃ t m =2 6.7760+=68.8℃ 查得该温度下甲醇和水的比热容和汽化热如下： 比热（68.8℃）kJ/kg K 汽化热（77.6℃）kJ/kg 水 4.186 2334.39 甲醇 2.84 1091.25 则Cp=2.84×0.315+4.186×0.685=3.7579 kJ/kg K r 汽=1091.25×0.315+2334.39×0.685=1942.8 kJ/kg
年产60万吨焦炉煤气制甲醇立项投资融 资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司
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目录 第一章年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目概论 (1) 一、年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目名称及承办单位 (1) 二、年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目可行性研究报告委托编制单位 1 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) （一）项目可行性报告编制依据 (2) （二）可行性研究报告编制原则 (2) （三）可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、年产60万吨焦炉煤气制甲醇产品方案及建设规模 (6) 七、年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章年产60万吨焦炉煤气制甲醇产品说明 (15) 第三章年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目市场分析预测 (15) 第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (15) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17) 项目占地及建筑工程投资一览表 (17) 六、项目选址综合评价 (18)
第五章项目建设内容与建设规模 (19) 一、建设内容 (19) （一）土建工程 (19) （二）设备购臵 (20) 二、建设规模 (20) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) （一）主要原辅材料供应 (21) （二）原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (21) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) （一）工艺技术来源及特点 (25) （二）技术保障措施 (25) （三）产品生产工艺流程 (25) 年产60万吨焦炉煤气制甲醇生产工艺流程示意简图 (25) 三、设备的选择 (26) （一）设备配臵原则 (26) （二）设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30) （一）年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目建设期污染源 (30) （二）年产60万吨焦炉煤气制甲醇项目运营期污染源 (30)
天富热电股份有限公司 年产20万吨煤制甲醇项目环境影响报告书 （送审稿）
目录 第一章总论 (1) 1.1项目背景和任务由来 (1) 1.2评价目的和指导思想 (3) 1.3编制依据 (5) 1.4评价等级 (7) 1.5评价重点 (7) 1.6评价范围 (7) 1.7评价标准采用 (8) 1.8环境敏感因素及保护目标 (10) 第二章项目所在区域环境概况 (11) 2.1 地理位置 (11) 2.2 自然环境状况 (11) 2.3 生态环境 (16) 2.4 社会环境状况 (17) 2.5 城市规划 (19) 第三章工程分析 (21) 3.1建设项目概况 (21) 3.2建设项目生产工艺过程简述 (27) 3.3配套公用工程 (39) 3.4主要原辅材料供应及消耗 (41) 3.5拟建工程物料、硫、水、汽平衡分析 (42) 3.6施工期污染影响分析及防治对策 (47) 3.7运营期大气污染影响分析及防治对策 (48) 3.8废水污染影响分析及防治对策 (51) 3.9固体废物影响分析及防治对策 (53) 3.10噪声影响分析及防治对策 (54) 3.11非正常生产状况分析 (54) 第四章工艺先进性及清洁生产分析 (58) 4.1生产工艺先进性 (58) 4.2清洁生产评述 (63) 第五章环境空气影响评价 (65)
5.1污染源调查与评价 (65) 5.2环境空气质量现状监测与评价 (67) 5.3污染气象特征分析 (73) 5.4环境空气影响预测与评价 (88) 第六章地表水环境影响评价 (107) 6.1地表水污染源调查与评价 (107) 6.2地表水环境质量现状监测与评价 (110) 6.3废水排放方案及排水去向 (115) 6.4地表水环境影响评价 (115) 第七章地下水环境影响分析 (117) 7.1地下水环境现状监测与评价 (117) 7.2地下水水文地质特征分析 (121) 7.3本工程用水水源可行性分析 (122) 7.4地下水环境影响分析 (125) 第八章噪声影响分析 (129) 8.1声环境现状监测及分析 (129) 8.2施工期的噪声环境影响分析 (130) 8.3运行期声环境影响预测 (132) 8.4本工程拟采取的噪声防治措施 (133) 第九章固体废物影响分析 (135) 9.1拟建甲醇工程固废概况 (135) 9.2固体废物分析 (135) 9.3固体废物的合理处置与综合利用途径 (136) 9.4工程投产后固体废物影响分析 (137) 第十章生态环境影响分析 (138) 10.1 生态环境与生态资源状况 (138) 10.2污染物排放对生态环境的影响 (139) 第十一章环境风险评价 (146) 11.1环境风险评价等级 (146) 11.2环境风险评价范围 (146) 11.3环境风险识别 (146) 11.4源项分析 (150) 11.5环境风险预测 (151)
化工中的物料衡算和能量衡算 化72 王琪2007011897 在化工原理的绪论课上，戴老师曾强调过化工原理的核心内容是“三传一反” 即传质、传动、传热和反应，而物理三大定律——质量守恒、动量守恒、能量守 恒正是三传的核心与实质，因此这三大定律在化工中统一成一种核心的方法：衡 算。正是衡算，使原本复杂的物理定律的应用变得简单，实用性强，更符合工程 学科的特点。为此化工中的物料衡算和能量衡算很重要，本文将分别从物料衡算、 能量衡算讨论化工中的衡算问题，然后将讨论二者结合的情况。 物料衡算在台湾的文献中称为“质量平衡”，它反映生产过程中各种物料 之间量的关系，是分析生产过程与每个设备的操作情况和进行过程与设备设计的 基础。一般来说物料衡算按下列步骤进行，为表示直观，做成流程图。 绘制流程图时应注意： 1.用简洁的长方形来表达一个单元，不必画蛇添足； 2.每一条物质流线代表一个真实的流质流动情况； 3.区别开放与封闭的物质流 4.区别连续操作与分批操作（间歇生产） 5.不必将太复杂的资料写在物质流线上 确定体系也比较重要，对于不同体系，衡算基准和衡算关系会有不同。 合适的基准对于衡算问题的简化很重要，根据过程特点通常有如下几种： 1.时间基准：连续生产，选取一段时间间隔如1s，1min，1h，1d；间歇生产以一釜或一批料的生产周期为基准，对于非稳态操作，通常以时间微元dt为基准。 2.质量基准，对于固相、液相体系，常采用此基准，如1kg，100kg，1t，1000lb
等。 3.体积基准（质量基准衍生）：适用于气体，但要换成标准体积；适用于密度无变化的操作。 4.干湿基准：水分算在内和不算在内是有区别的，惯例如下： 烟道气：即燃烧过程产生的所有气体，包括水蒸气，往往用湿基； 奥氏分析：即利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分从而得到气体组分，往往用干基。 化肥、农药常指湿基，而硝酸、盐酸等则指干基。 选取基准后，就要确定着眼物料了。通常既可从所有物料出发，也可根据具体情况，从某组分或某元素着眼。对于有化学反应的过程，参加反应的组分不能被选作着眼物料。 列物料衡算方程式时计算中要注意单位一致。列方程时，要注意：物料平衡是关于质量的平衡，而不是关于体积或者摩尔数的平衡。只有密度相同时才可列关于体积的方程，根据元素守恒可列相应的关于摩尔数的方程。 物料衡算方程的基本形式为：（以下均为质量，若密度不变，也可用体积或体积流速） 输入+产生=输出+积累+消耗。 对于无反应的物理过程，没有产生和消耗，所以输入=输出+积累，如果是稳态过程，积累=0，则方程变为：输入=输出。以下分别对特定的单元操作讨论物料衡算关系。 1.输送：连续性方程，进管液体=出管液体；进泵液体=出泵液体 2.过滤：总平衡：输入的料浆=输出的滤液+输入的滤饼； 液体平衡：料浆中的液体=滤液中的液体+滤饼中的液体 3.蒸发：原料液=积累+母液+晶体+水蒸气 其他过程类似。值得注意的是，如果对于每个组分列物料衡算方程，则总衡算方程不用列出，因为其不独立。一般来说，对于无反应的物理过程，如果有n 个组分，就可以列出n个方程。 对于有化学反应的过程，物料衡算要更复杂一些，因为反应中原子重新组合，消耗旧物质，产生新物质，所以每一个物质的摩尔量和质量流速不平衡。此外，在化学反应中，还涉及化学反应速率、转化率、产物的收率等因素。为了有利于反应的进行，往往一种反应物要过量。因此在进行反应过程的物料衡算时，应考虑以上因素。对于不参加反应的惰性物质列衡算方程通常比较方便。通常来讲，总质量衡算和元素衡算用得较多，组分衡算对于有化学反应的过程不可以用。 有化学反应的过程物料衡算通常有以下几种方法：直接计算法、利用反应速率进行物料衡算、元素衡算法、化学平衡常数法、结点衡算法、联系组分衡算法等。
第一节物料衡算式 4－1 化工过程的类型 化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。或行将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。在对某个化工过程作物料或能量衡算时，必须先了解生产过程的类型。 间歇操作过程： 4－2 物料衡算式 物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。所以，物料衡算的基本关系式应该表示为； 如果体系内发生化学反应，则对任一个组分或任一种元素作衡算时，必须把由反应消耗或生成的量亦考虑在内。所以(4—1)式成为： 上式对反应物作衡算时．由反应而消耗的量，应取减号，对生成物作衡算时，由反应而生成的量，应取加号。 但是，列物料衡算式时应该注意，物料平衡是指质量平衡，不是体积或物质的量(摩尔数)平衡。若体系内有化学反应，则衡算式中各项用摩尔／时为单位时，，必须考虑反应式中的化学计量系数。出为反应前后物料中的分子数不守恒。 第二节物料衡算的基本方法 进行物料衡算时，为了能顺利地解题，避免错误，必须掌握解题技巧，按正确的解题方法和步骤进行。尤其是对复杂的物料衡算题，更应如此，这样才能获得准确的计算结果。 4－3 画物料流程简图方法
求解物料衡算问题，首先应该根据给定的条件画出流程简图。图中用简单的方框表示过程中的设备，用线条和箭头表示每个流股的途径和流向。并标出每个流股的已知变量（如流量、组成)及单位。对一些未知的变量，可用符号表示。4—4 计算基准及其选择 进行物料、能虽衡算时，必须选择一个计算基准。从原则上说选择任何一种计算基准，都能得到正确的解答。但是，计算基准选择得恰当，可以使计算简化，避免错误。 对于不同化工过程，采用什么基准适宜，需视具体情况而定，不能什硬性规定。 根据不同过程的特点，选样计算基准时，应该注意以下几点： 1. 应选择已知变量数最多的流股作为计算基准。 2.对液体或固体的体系，常选取单位质量作基准。 3. 对连续流动体系，用单位时间作计算基准有时较方便。 4. 对于气体物料，如果环境条件(如温度、压力)已定，则可选取体积作基准。
1.内蒙古远兴能源股份有限公司 甲醇产能达135万吨/年 前身系“内蒙古远兴天然碱股份有限公司”，坐落在神奇、美丽、富饶的鄂尔多斯高原，是一家以新能源为主导，天然气化工和天然碱化工为两翼，多极产业并存的跨地区、跨行业的大型现代化工企业。公司成立于1997年1月23日，公司股票“天然碱”于1997年1月31日在深圳证券交易所挂牌上市，股票代码为000683，2007年8月，公司证券简称变更为“远兴能源”。公司资产总额20多亿元，是内蒙古自治区重点化工企业。公司主营甲醇、二甲基甲酰胺、合成氨、尿素、甲醛、二甲醚、纯碱、小苏打、烧碱等化工产品。年综合生产能力近200万吨，是全国最大的小苏打生产企业。随着100万吨甲醇投产，公司将成为国内最大的甲醇生产企业。“远兴”牌商标是中国驰名商标，“远兴”牌纯碱是中国名牌产品，小苏打是国内唯一通过“绿色食品标识认证”的碱类产品。公司现拥有全资、控股分公司10家，各生产企业已全部通过ISO9001质量体系认证，主要企业通过ISO14001环境管理体系和OHSAS18001职业健康安全管理体系认证。公司技术力量雄厚，拥有国家级企业技术中心，近年来取得了50多项科研成果，其中17项获国家或自治区科技进步奖。企业主导产品的核心技术拥有自主知识产权，国家知识产权局批准发明专利11项，实用新型专利3项。所属生产企业均为内蒙古自治区高新技术企业。公司在国内建立了完善的营销网络和物流配送体系，产品远销日本、韩国、东盟、中东及南美等国家和地区。依托鄂尔多斯丰富的煤炭资源，公司目前正在进行煤化工的开发与研制，先后建立了内蒙古蒙大新能源化工基地、内蒙古博源煤化工有限公司，致力于新能源的开发与研究。“十一五”期间，公司将依托鄂尔多斯丰富的资源优势，立足乌审召生态工业园区，重点发展能源化工产业，走“资源开发高效化、园区布局规模化、产业集群化、产品链条化”的集中发展道路。进入新世纪，公司确定了“加大天然碱开发力度；加快天然气深度开发；拓展产业开发领域，进入新能源产业”的发展战略，以循环经济理念为指导，以市场为导向、以信息化和技术创新为助推力，全力打造天然碱、天然气和煤化工三大产业板块。西部大开发风帆正举，资源富集、投资环境优越、人文环境卓越的鄂尔多斯高原，是投资的热土，创业的摇篮，公司真诚地希望国内外各界有识之士来我公司洽谈业务、开展合作、共抓商机、共创伟业、共享成果。 2. 神华集团包头煤化工有限公司 180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃、30万吨/年聚乙烯、30万吨/年聚丙烯神华包头煤化工项目厂址位于九原区哈林格尔镇包头市规划的新型工业基地内，总体工程包括180万吨/年煤制甲醇装置和60万吨下游产品装置、22.4万标准立方米（氧气）/小时空分装置等，总投资124亿元，拟采用国际上没有实施的尖端技术，建设世界一流的煤化工基地。这是包头市继包钢之后建设的最大工业项目。神华集团煤制油/煤化工发展战略和神华包头煤制烯烃项目： 神华集团高度重视国家能源战略安全，大力发展煤炭替代石油产业，逐步建立了煤制油/煤化工研究开发、工程建设、生产运营、物流销售等四大业务板块，规划在内蒙古、宁夏、陕西、新疆等四个省区建立7个大型的煤制油/煤化工基地，预计总投资将超4000亿元，到2020年形成年产煤制油3000万吨和煤制化工品400万吨的生产能力。目前，已有3个大型煤化工基地实质性开工建设，一是在内蒙古自治区鄂尔多斯市建设的世界首套100万吨/年的煤制油工业化工厂，将在2008年投入运营；
物料衡算 物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一，它是能量衡算的基础。一般在物料衡算之后，才能计算所需要提供或移走的能量。通常，物料衡算有两种情况，一种是对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，算出另一些不能直接测定的物料量。用此计算结果，对生产情况进行分析、作出判断、提出改进措施。另一种是设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算，求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。 物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即在一个孤立物系中，不论物质发生任何变化，它的质量始终不变（不包括核反应，因为核反应能量变化非常大，此定律不适用）。 3－1物料衡算式 1、化工过程的类型 化工过程操作状态不同，其物料或能量衡算的方程亦有差别。 化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。在对某个化工过程作物料或能量衡算时，必须先了解生产过程的类别。 闻歇操作过程：原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作完成后，物料一次排出，即为间歇操作过程。此过程的特点是在整个操作时间内，再无物料进出设备，设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。
连续操作过程：在整个操作期间，原料不断稳定地输入生产设备，同时不断从设备排出同样数量（总量）的物料。设备的进料和出料是连续流动的，即为连续操作过程。在整个操作期间，设备内各部分组成与条件不随时间而变化。 半连续操作过程：操作时物料一次输入或分批输入，而出料是连续的，或连续输入物料，而出料是一次或分批的。 稳定状态操作就是整个化工过程的操作条件（如温度、压力、物料量及组成等）如果不随时间而变化，只是设备内不同点有差别，这种过程称为稳定状态操作过程，或称稳定过程。如果操作条件随时间而不断变化的，则称为不稳定状态操作过程，或称不稳定过程。 间歇过程及半连续过程是不稳定状态操作。连续过程在正常操作期间，操作条件比较稳定，此时属稳定状态操作多在开、停工期间或操作条件变化和出现故障时，则属不稳定状态操作。 2、物料衡算式 物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。所谓体系就是物料衡算的范围，它可以根据实际需要人为地选定。体系可以是一个设备或几个设备，也可以是一个单元操作或整个化工过程。 进行物料衡算时，必须首先确定衡算的体系。根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积果量之和。所以，物料衡算的基本关系式应该表示为： ???? ?????? ?????? ??物料量积累的＋物料量输出的＝物料量输入的
3 物料衡算 依据原理：输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量 3.1 衡算基准 年生产能力：2000吨/年 年开工时间：7200小时 产品含量：99% 3.2 物料衡算 反应过程涉及一个氧化反应过程，每批生产的产品相同，虽然有原料对叔丁基甲苯和溶剂甲苯的循环，第一批以后循环的物料再次进入反应，但每批加料相同。在此基础上，只要计算第一个批次的投料量，以后加料一样。 反应釜内加热时间2h、正常的反应时间18h、冷却时间1h。加上进料和出料各半个小时，这个生产周期一共2+18+1+1=22h。所以在正常的生产后，每22小时可以生产出一批产品。每年按300天生产来计算，共开工7200小时，可以生产327个批次。要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸，则每批生产2000÷327＝6.116吨。产品纯度99 %( wt %) 实际过程中为了达到高转化率和高反应速率，需要加入过量对叔丁基甲苯做溶剂，反应剩余的原料经分离后循环使用。 3.2.1 各段物料 (1) 原料对叔丁基甲苯的投料量 设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg，则由 C11H16C11H14O2 M 148.24 178.23 m x 6054.8 得x=6054.8×148.24÷178.23=5036.0 kg 折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为5036.0÷0.99=5086.9kg 实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为6950.3kg （2）氧气的通入量 生产过程中连续通入氧气,维持釜内压力为表压0.01MPa,进行氧化反应。实
际生产过程中,现场采集数据结果表明,通入的氧气量为1556.8 kg，设反应消耗的氧气量为x kg 3/2O2C11H14O2 M 31.99 178.23 m x 6054.8 得x= 3/2×6054.8×31.99÷178.23=1630.1kg 此时采用的空气分离氧气纯度可达99%，因此折合成通入的氧气为1630.1÷0.99=1646.6 kg即在反应过程中，需再连续通入1646.6kg氧气。 （3）催化剂 催化剂采用乙酰丙酮钴(Ⅲ)，每批加入量10.4 kg （4）水的移出量 设反应生产的水为x kg H2O C11H14O2 M 18.016 178.23 m x 6054.8 得x=6054.8×18.016÷178.23=612 kg 产生的水以蒸汽的形式从反应釜上方经过水分离器移出。 3.2.2 设备物料计算 （1）计量槽 对叔丁基甲苯计量槽： 一个反应釜每次需加入的对叔丁基甲苯质量为3475.1÷2=3475.15 kg 对叔丁基甲苯回收计量槽：每批反应结束后产生母液1834.8kg 甲苯计量槽：每批需加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg （2）反应釜：反应结束后，经过冷却、离心分离后，分离出水612kg，剩余的对叔丁基甲苯1834.8kg循环进入下一批产品的生产。分离出来的固体质量为：6950.3+10.4+1646.6-612-1834.8=6160.5 kg 。 （3）进入离心机的物料：6950.3＋10.4＋1646.6－1834.8－612=6160.5kg （4）脱色釜：分离机分离出来的粗产品移入脱色釜，加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg，搅拌升温将产品溶解，再加入76.5 kg活性碳进行脱色。进入
文件编号：TP-AR-L3291 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 精馏的物料衡算(正式版)
精馏的物料衡算(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、全塔物料衡算 连续精馏过程中，塔顶和塔底产品的流量与组 成，是和进料的流量与组成有关的。它们之间的关系 可通过全塔物料衡算求得。衡算范围如图10—2虚线 框内所示。 总物料平衡 F＝D+W (10—1) 易挥发组分平衡 Fxr＝DxD+Wxw (10—2) 式中 F 原料液摩尔流量，kmol／h； D——馏出液摩尔流量，kmol／h； W——釜残液摩尔流量，kmol／h； XF——料液中易挥发组分的摩尔分数；
XD 馏出液中易挥发组分的摩尔分数； XW 釜残液中易挥发组分的摩尔分数。 只要已知其中4个参数，就可以求出其他二参数。一般情况下F、cF、cD、Xw由生产任务规定。上式中F、D、W也可采用质量流量，相应地XF、XD、Xw用质量分数。 式中 D／F，W／F——工程上分别称其为馏出液采出率和残液采出率。 精馏生产中还常用回收率的概念。所谓回收率，是指某组分通过精馏回收的 全塔物料衡算方程虽然简单，但对指导精馏生产却是至关重要的。实际生产中，精馏塔的进料是由前
《过程装备成套技术》课程设计 煤制甲醇合成工段工艺流程及典型题目 设备的设计 组别第四组 姓名 学号 院(系) 化学与化工学院 专业过程装备与控制工程 指导教师高勇 日期2016年6月27日至2016年7月3日
目录 1甲醇的合成 (1) 1.1甲醇合成的基本原理 (1) 1.1.1甲醇合成反应步骤 (1) 1.1.2合成甲醇的化学反应 (1) 1.2甲醇合成催化剂的选用 (2) 1.3铜基催化剂的中毒和寿命 (2) 1.4甲醇合成的工艺条件 (2) 1.4.1反应温度 (2) 1.4.2压力 (2) 1.4.3空速 (3) 1.4.4气体组成 (3) 1.5甲醇合成的工艺流程 (3) 1.5.1甲醇合成的方法 (3) 1.5.2本设计的合成工艺 (4) 1.5.3甲醇合成塔的选择 (4) 1.5.4甲醇合成工艺流程 (5) 2列管式换热器设计及相关计算 (6) 2.1设计任务及操作条件 (6) 2.2方案简介 (6) 2.3设计方案 (6) 2.3.1．确定设计方案 (6) 2.3.2确定物性数据 (7) 2.3.3计算总传热系数 (7) 2.3.4计算传热面积 (8) 2.3.5工艺结构尺寸 (9) 2.3.6换热器核算 (11) 3参考文献 (17)
1甲醇的合成 1.1甲醇合成的基本原理 1.1.1甲醇合成反应步骤 对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相（非匀相）催化过程按下列过程进行： a）扩散——气体自气相扩散到催化剂的界面； b）吸附——各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附，其中CO在Cu2+上吸附，H2在Zn2+上吸附并异裂； c）表面反应——化学吸附的反应物在活性表面上进行反应，生成产物； d）解析——反应产物脱附； e）扩散——反应产物气体自催化剂界面扩散到气相中去； 以上五个过程中a、e（扩散）进行得最快，b（吸附）、d（解析）进行的速度较快，而过程c（表面反应）分子在催化剂活性界面的反应速度最慢，因此，整个反应过程取决于表面反应的进行速率［1］。 提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、CO2和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。 1.1.2合成甲醇的化学反应 甲醇是甲醇合成反应是多项铜基催化剂上进行的复杂的、可逆的化学反应［2］。（1）主要的化学反应 CO+ 2H2=CH3OH (1-1) CO2+ 3H2=CH3OH+ H2O(1-2)（2）甲醇合成的副反应 2CO+ 4H2=CH3OH CH3+ H2O (1-3) CO+ 3H2=CH4+ H2O (1-4) 4CO+ 8H2=C4 H9OH+ 3H2O (1-5) CO2+ H2=CO+ H2O (1-6)