第1章 物料及热量衡算
本工艺采用草酸二甲酯
和
为原料制乙二醇，其中有未反应的
、
过量的氢气及中间产物乙醇酸甲酯的分离。
工艺流程的物料衡算以下面为两个工段的物流平衡表。
的流程模拟结果为基础所得到的。以工。采用加氢反应合成并借助高效催化
剂提高转化率和反应速率，在精馏分离工段中，利用复合式精馏塔进行多元物质
段为单位进行物料衡算，全流程分为两个工段：加氢反应工段、精馏分离工段。
1.1 物料衡算 1.1.1 加氢反应工段
原料成反应。
表 1-1 加氢反应工段的物料平衡表
和经混合器混合后并在换热器中加热然后进入反应器中进行合
项目 温度 ℃ 压力 bar 气化率 质量流率kg/hr DMO MG EG H2
MDO原料 165.00 25.00 0 1.19E+05 1.19E+05 0 0 0 H2原料 70.00 25.00 1 8.01E+03 0 0 0 8.01E+03 循环气 40.00 20.00 1 1.38E+05 1.44E+00 2.48E+01 2.76E+01 1.14E+05 粗乙醇 40.00 20.00 0 1.27E+05 2.37E+02 2.70E+03 6.07E+04 5.98E-04
MEOH 质量分率 DMO MG EG H2 MEOH 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 2.37E+04 1.04E-05 1.80E-04 2.00E-04 8.27E-01 1.72E-01 6.36E+04 1.86E-03 2.12E-02 4.77E-01 4.70E-09 5.00E-01 1.1.2 精馏分离工段
反应所生成的乙二醇、甲醇以及中间产物
和未完全反应的
进入精馏
分离工段进行精馏，此工段主要包括两个精馏塔。
表 1-2精馏工段物料平衡表
项目 温度 ℃ 压力 bar 气化率 质量流率kg/hr DMO MG EG
粗乙醇 40.00 20.00 0 纯甲醇 15.00 0.30 0 纯乙二醇 171.62 0.45 0 回收原料 104.61 0.40 0 1.27E+05 6.36E+04 6.07E+04 2.99E+03 2.37E+02 2.70E+03 6.07E+04 2.65E-10 1.69E-06 5.13E-23 7.34E+01 1.01E+02 6.05E+04 5.47E-02 8.68E-01 5.E-02
H2 MEOH 质量分率 DMO MG EG H2 MEOH 5.98E-04 6.36E+04 1.86E-03 2.12E-02 4.77E-01 4.70E-09 5.00E-01 5.98E-04 6.36E+04 1.42E-14 2.66E-11 8.07E-28 9.41E-09 9.99E-01 8.01E+03 1.67E-12 1.21E-03 1.67E-03 9.97E-01 0 2.74E-17 0 2.09E-02 1.04E-05 1.80E-04 2.00E-04 8.27E-01 1.72E-01 1.2 原料消耗及产品产出
表 1-3 原料消耗及产品组成表
项目 温度 ℃ 压力 bar 气化率 质量流率kg/hr DMO MG EG MDO原料 165.00 25.00 0 70.00 25.00 1 8.01E+03 纯甲醇 15.00 0.30 0 纯乙二醇 171.62 0.45 0 回收原料 104.61 0.40 0 1.19E+05 0 6.36E+04 6.07E+04 2.99E+03 1.19E+05 0 0 0 0 8.01E+03 2.65E-10 1.69E-06 5.13E-23 7.34E+01 1.01E+02 6.05E+04 5.47E-02 8.68E-01 5.E-02
H2 MEOH 质量分率 DMO MG EG H2 MEOH 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 70.00 5.98E-04 6.36E+04 1.42E-14 2.66E-11 8.07E-28 9.41E-09 9.99E-01 8.01E+03 1.67E-12 1.21E-03 1.67E-03 9.97E-01 0 2.74E-17 0 2.09E-02 1.04E-05 1.80E-04 2.00E-04 8.27E-01 1.72E-01 1.3 能量衡算 1.3.1 概述
通过能量衡算，以分析工程设计和操纵中能量的利用是否经济合理，以提高能量的利用水平。能量核算的主要思想是能量守恒，在我们的设计中，需要进行能量衡算的主要设备有混合器、泵、加氢器、精馏分离。
1.3.2 原理
其依据能量守恒定律，对于连续工作的系统：
其中表示系统的热负荷，表示外界输入系统的机械能，物流离开系统时的焓之和，元设备为对象进行衡算。
表示各股
表示各股物流进入系统时的焓之和。下面以单
1.3.3 能量衡算
1.3.3.1 加氢反应器
表 1-4加氢反应器能量信息表
名称 温度(℃) 压力(bar) 气相分率 摩尔流率(kmol/h) 焓(Gcal/h) 进料 200 25 1 62343.7628 -125.60586 表 1-5反应器能量平衡表
出料 200 25 1 60357.7512 -148.02129 Q -22.40132 W 0 ΣHin -125.60586 ΣHout -148.02129 ERROR -0.01411 1.3.3.2 分离甲醇精馏塔
表 1-6 甲醇精馏塔能量信息表
名称 温度(℃) 压力(bar) 气相分率 粗乙二醇进料 40 20 0 塔顶出料 15 0.3 0 塔底出料 169.96299 0.5 0
摩尔流率 2996.01461 (kmol/h) 焓(Gcal/h) -233.2235 -123.15979 -106.21538 1984.05888 1011.95574 表 1-7甲醇精馏塔热负荷表
名称 能量(Gcal/h)
塔底再沸器 33.99828 塔顶冷凝器 -30.191382
