3万吨每年酯交换法DMC车间丙二醇分离工段初步设计

齐齐哈尔大学

毕业设计（论文）

题目3万吨/年酯交换法DMC车间丙二醇分离工段初步设计学院化学与化学工程学院

专业班级化工08 班

学生姓名

指导教师

成绩

2012年5 月23日

摘要

本文是关于3万吨/年酯交换法DMC车间丙二醇分离工段初步设计。文中首先论述丙二醇的特点、用途、性质、发展现状及其生产方法。根据查找文献，确定生产装置采用常压精馏工艺流程，主要生产甲醇、丙二醇等产品。根据物质的性质确定了生产的方法和工艺流程路线。其次根据工艺参数进行了物料衡算、热量衡算和设备计算，同时依据计算的数据进行了设备选型。依据车间布置设计的原则进行了合理的车间设备的平面和立面布置。并且对该工段的自动控制、安全生产、“三废处理”及公用工程做了简要说明。最后根据工艺条件绘制了带控制点的工艺流程图，并且利用Auto CAD绘制了车间平立面布置图和丙二醇精馏塔。最终完成了20 000字的毕业设计说明书。

关键词：丙二醇；甲醇；精馏；初步设计

Abstract

This separation section of propylene glycol of 30 000 tons / year of DMC workshop with transesterification was preliminary designed. The characteristics of propylene glycol, uses, properties, the development status and production methods were discussesed. According to literatures, the process route was identified as constant pressure atmospheric distillation process. The main products were methanol, propylene glycol and other products. According to the process parameter, mass balance, heat balance and calculation of equipment were calculated, and based on previous calculation, the size and type of main equipment were selected. According to the arrangement principle of workshop, the workshop was arranged in place and vertical. And automatic control, safe of workshop, tre atment of ―three wastes‖, utilities engineering were explained. Finally, according to the process condition, process flow chart with control points was drawn by hand, arrangement of workshop and key equipment were drawn with Auto CAD. And the instruction of 20 000 words was finished.

Key words:Propylene glycol; methanol; distillation；Preliminary design

摘要..................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................... I I

第1章总论 (5)

1.1 概述 (5)

1.1.1 产品的意义与作用 (5)

1.1.2 国内外的现状及发展前景 (5)

1.1.3 产品的性质和特点 (6)

1.1.4 生产方法概述 (6)

1.2 设计依据 (7)

1.3 厂址的选择 (7)

1.4 设计规模与生产制度 (8)

1.4.1 设计规模 (8)

1.4.2 生产制度 (8)

1.5 产品规格 (9)

1.5.1 主要产品规格及技术指标 (9)

1.6 经济核算 (9)

第2章工艺设计与计算 (10)

2.1 工艺原理 (10)

2.1.1 蒸馏工艺原理 (10)

2.2 工艺路线的选择 (10)

2.3 工艺流程简述 (11)

2.4 物料衡算 (12)

2.4.1 物料衡算的方法与步骤 (12)

2.4.2 物料衡算 (12)

2.5 热量衡算 (14)

2.5.1 热量衡算的作用于意义 (14)

2.5.2 热量平衡方程式 (14)

2.5.3 热量衡算的方法与步骤 (15)

2.5.4 热量衡算 (15)

2.6 塔板数的确定 (20)

2.6.1 甲醇回收塔理论塔板的确定 (20)

2.6.2 丙二醇精馏塔理论塔板的确定 (20)

2.6.3 甲醇回收塔全塔效率 (21)

2.6.4 甲醇回收塔实际板数 (21)

2.6.5 丙二醇精馏塔全塔效率 (21)

2.6.6 丙二醇精馏塔实际板数 (22)

2.7 甲醇回收塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 (22)

2.7.1 塔操作压强的计算 (22)

2.7.2 操作温度的计算 (22)

2.7.3 平均摩尔质量计算 (23)

2.7.4 平均密度计算 (24)

2.7.5 液体平均表面张力的计算 (25)

2.8 丙二醇精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 (26)

2.8.1 操作压强的计算 (26)

2.8.2 操作温度的计算 (26)

2.8.3 平均摩尔质量计算 (26)

2.8.4 平均密度计算 (27)

2.8.5 液体平均表面张力的计算 (28)

2.9 筛板的流体力学验算 (29)

2.9.1 气体通过筛板压降和的验证 (29)

2.9.2 液面落差 (29)

2.9.3 精馏段漏液的验算 (30)

2.9.4 精馏段液泛验算 (30)

2.10 塔板负荷性能图 (30)

2.10.1 精馏段液沫夹带线 (30)

2.10.2 液泛线 (31)

2.10.3 液相负荷上限线 (32)

2.10.4 漏液线（气相负荷下限线） (32)

2.10.5 液相负荷下限线 (33)

2.11 全流程的Aspen模拟 (33)

第3章设备选型 (38)

3.1 设备分类和选型原则 (38)

3.1.1 设备分类 (38)

3.1.2 选型原则 (38)

3.2 塔的计算与选型 (39)

3.2.1 计算甲醇回收塔塔径 (39)

3.2.2 计算丙二醇回收塔的塔径 (41)

3.2.3 溢流装置 (42)

3.2.4 塔板布置 (43)

3.2.5 筛孔数与开孔率 (43)

3.2.6 甲醇回收塔塔高 (44)

3.2.7 丙二醇精馏塔塔高 (45)

3.3 塔体和封头的计算 (46)

3.4 换热器的计算与选型 (47)

3.5 裙座的选型与计算 (48)

3.6 泵的选择 (49)

3.6.1 选泵原则 (49)

3.6.2 泵的选择 (50)

第4章设备一览表 (50)

第5章车间设备的布置设计 (51)

5.1 车间布置设计原则 (51)

5.1.1 车间设备布置原则 (52)

5.1.2 车间设备平面布置原则 (52)

5.1.3 车间设备的立面布置原则 (53)

5.2 车间设备布置 (53)

第6章自动控制 (53)

6.1 主要控制的原理 (53)

6.1.1 PLC基本的工作原理 (54)

6.1.2 DCS（集散控制系统）基本工作原理 (54)

6.2 仪表控制 (54)

6.2.1 精馏塔塔底的底温控制 (54)

6.2.2 精馏塔顶的温控制 (54)

6.2.3 控制进料流量 (54)

第7章安全和环境保护 (54)

7.1 安全的生产规制 (54)

7.1.1 设置的消防和防护等安全措施 (55)

7.1.2 确定操作规程及安全技术规程 (55)

7.1.3 安全保护装置 (55)

7.2 三废的产生及处理情况 (56)

第8章公用工程 (56)

8.1 供热 (56)

8.2 供水 (57)

8.3 通风和采暖 (57)

8.4 供电 (58)

结束语 (58)

参考文献 (59)

致谢 (61)

第1章总论

1.1 概述

1.1.1 产品的意义与作用

丙二醇可广泛用于制备乳化剂、表面活性剂、润滑剂、破乳剂、脱水剂、防霉剂以及聚醚树脂、聚丙二醇、不饱和聚酷树脂等，此外还可以作石蜡、油脂、染料、树脂和烟草润湿剂，香料的溶剂，水果催熟防腐剂以及热载体，防冻剂等。丙二醇是聚氨酯树脂、不饱和聚酯的的重要原料，这方面的消耗量约占丙二醇总消费量的45%左右，这种不饱和聚酯大量用于增强塑料和表面涂料。丙二醇的吸湿性和粘性好，并且无毒，因而在医药、食品和化妆品工业中广泛用作抗冻剂、润滑剂、吸湿剂和溶剂。丙二醇在医药工业中经常被用作制造各类油膏、软膏的溶剂、赋形剂和软化剂等，由于丙二醇与其他各类香料间有较好互溶性，因而也用作化妆品的溶剂和软化剂等等[1]。

1,2-丙二醇是非常重要的化工原料，目前1,2-丙二醇的生产工艺分为“酯交换法”和“水合法”两种。环氧丙烷与水是“水合法”工艺采用的原料，在酸性催化剂或者无催化剂作用下进行反应，再经过精制提纯而得l,2-丙二醇。“水合法”流程短、工艺简洁，生产的l,2-丙二醇产品质量较好。目前，市场上售医药级1,2-丙二醇多为通过“水合法”工艺生产而得。而以碳酸丙烯酯、甲醇为原料，甲醇钠为催化剂的“酯交换法”生产工艺，生产碳酸二甲酯同时联产l,2-丙二醇。由于“酯交换法”为联产工艺，一套装置同时生产l,2-丙二醇和碳酸二甲酯两种产品，具有显著的成本优势。

1.1.2 国内外的现状及发展前景

目前，世界丙二醇的总生产能力约为130万吨/年，生产厂家主要集中在美国、德国。截至2007年底，全球丙二醇的总生产量为173万吨/年，其中最大的PG生产商为陶氏56.5万吨/年，约占总生产量的三分之一，其次为Lyondell,占24%。丙二醇的生产商主要集中在北美，年产量为61万吨，其次为欧洲，年产量为54万吨。在亚洲，PG生产量主要集中在日本，中国，韩国和新加坡。预计2010年底，丙二醇全世界的市场需求量将达到180~200万吨/年。同时世界各国丙二醇的生产量也在激增，并且很多大公司都有扩产计划[2]。

近几年来，我国丙二醇生产量增加迅猛。我国有250多家企业进口丙二醇,93家企业出口丙二醇。我国进口丙二醇的企业主要分布在广东（101家）、上海（51家）、江苏（36家）、天津、山东（10家）、辽宁和浙江（5－6家）地区。其中广东地区的进口量居首位。医药行业和香精香料行业企业100来家。出口企业主要是山东石大胜华化工股份有限公司、东营市海科新源化工有限责任公司、河北新朝阳化工股份有限公司、中国石油锦西炼油化工总厂进出口公司、铜陵金泰化工实业有限责任公司总共出口21261.81吨。占总出口量87%。我国较大的丙二醇生产企业主要为辽宁锦州化工集团公司(生产能力为3万吨/年)以及浙江宁波太平洋化学公司(生产能力为5万吨/年)。预计至2010年底，国内丙二醇生产量将会增加10万吨。

1.1.3 产品的性质和特点

1,2-丙二醇化学式：HOCH2CH3CHOH，1,2-丙二醇为无色粘稠稳定的吸水性液体，几乎无味无臭，易燃，低毒。与水、乙醇及多种有机溶剂混溶。沸点：187.3℃，熔点：-60，相对密度：1.0381（20/20℃），折射率nD（20℃）：1.4326，表面张力（20℃）：38mN/m，粘度（20℃）：60.5mPa?s，比热容（20℃）：2.49kJ/（kg?℃），汽化热（101.3kPa）：711kJ/kg，燃烧热（25℃）：1824.0kJ/mol，闪点（开杯）：99℃，自燃点：415.5℃，临界温度：352℃，临界压力：6.1MPa。1,2-丙二醇用途：用作树脂、增塑剂、表面活性剂、乳化剂和破乳剂的原料，也可用作防冻剂和热载体。包装储运：1,2-丙二醇虽不会自燃，但属可燃物，长期存放不变质，但开口则吸潮。贮存和运输容器宜选用镀锌铁桶、铝材或不锈钢制造的，按一般低毒化学品规定贮运[3]。

1.1.4 生产方法概述

将碳酸二甲酯反应精馏塔塔釜液经精馏来回收甲醇，并将甲醇回收塔塔釜液进行高效精馏分离而得到丙二醇。

该设计主要选用筛板塔为关键精馏设备，筛板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要优点有：

（1）构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右；

（2）相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；

（3）板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；

（4）体压力降较小，每板压力降比泡罩塔约低30%左右。

筛板塔的缺点是：

（1）孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；

（2）操作弹性较小（约2～3）。

精馏是将均相液体混合物中各组份进行分离的工艺过程，利用的是物料在发生相变化的过程中各组份间挥发性的差异。精馏塔的操作控制因素主要有进料组成、操作回流

比、操作温度、操作压力、液位及流量等工艺参数。整个系统为一个有机的整体，这些因素相互间有着各自不同的联系，有时又会受到外部因素的影响，例如蒸汽压力，环境温度等。在生产操作中了解各参数之间的关系，精确找出影响各参数变化的因素，是进行产品质量控制和安全生产的关键[4]。主要由物料缓冲和冷却工序及甲醇回收塔（T201）、丙二醇精馏塔（T202）组成。

当反应精馏塔(Tl01)塔釜1,2一丙二醇含量达到20%以上时，由泵向甲醇回收塔(T201)稳定进料，甲醇回收塔(T201)塔釜温度达到140一160℃之间且液位合适时，向甲醇回收塔(T201)塔釜缓冲罐进料，塔顶甲醇回到反应精馏塔(Tl01)塔釜。甲醇回收塔(T201)塔釜缓冲罐中物料经丙二醇精馏塔(T202)精馏得到1,2一丙二醇。

1.2 设计依据

根据齐齐哈尔大学化学与化学工程学院颁发的《齐齐哈尔大学毕业设计工作手册》，以及齐齐哈尔大学化学与化学工程学院布置的―任务书‖，确定毕业设计题目：3万吨/年酯交换法DMC车间丙二醇分离工段初步设计。同时，查阅了大量的文献及资料，本设计的关键设备是筛板塔，选择化学工业出版社出版的《化工原理课程设计》作为主要的设计依据，计算部分参考《化工工艺设计手册》、《化工工艺设备手册》，并以《气液物性估算手册》对部分组分的个别物性进行了估算。同时，利用网络资源，了解了国内外酯交换法生产碳酸二甲酯联产丙二醇生产技术的发展现状及其发展趋势，并以自己的总结和思考作为设计依据。

1.3 厂址的选择

厂址选择是一项技术性很强的工作，是企业建设的一个重要环节。厂址选择对工厂的投资数量、建筑进度、环境保护以及经济效益等方面都用重要影响，所以只有厂址选择确定后，才可对环境影响、社会效益等进行分析评估，一般厂址选择需要考虑以下几分因素：

(1) 厂址应符合城市和地区的规划，国家的工业布局要求等。

(2) 厂址应选在产品市场和原料供应便利的地区，来减少费用。

(3) 厂址应选在交通便利的地区。

(4) 选厂时应注意节约用地，厂区的形状、大小和其它条件应需满足工艺流程合理布置的需要。

(5) 选厂时应对工厂投产后对环境可能造成的影响做出预评价。同时，注意当地气

候条件。

(6) 厂址应尽量避免拆迁，并不影响农业水利工程。

(7) 厂址选择前需确定劳动力的数量和种类及工资水平，并调查一下在厂址附近能否得到足够的劳动力。

根据以上原则，我们把工厂设在黑龙江省鸡西市。

1.4 设计规模与生产制度

1.4.1 设计规模

3万吨/年酯交换法DMC车间丙二醇分离工段初步设计。装置每年操作时间为8000小时。装置采用连续生产，主要回收甲醇并生产丙二醇，进一步制备表面活性剂、破乳剂、乳化剂、脱水剂、润滑剂、防霉剂等[5]。

1.4.2 生产制度

本设计的关键是对筛板塔关键设备的设计，为确保甲醇回收塔和丙二醇精馏塔的正常运行，对各工艺参数的控制严格遵守岗位工艺操作指南。根据产品质量要求，来生产合格的丙二醇产品；同时负责所有的再沸器、冷凝器及泵的正常运转，保证做好工艺管线及设备的日常维护任务。做好岗位的倒班制度，并加强巡回检查的力度，记录好每一个数据，以保证整个流程的安全平稳操作[6]。同时要求员工必须树立“安全第一”的思想，鼓励其接受安全教育，确保生产的安全性，掌握安全知识。避免意外事故发生，生产过程中要严格按照安全操作规程执行各项操作。生产岗位上的员工必须严格按规定穿戴保护用品。车间员工要做到随时检查安全生产制度并落实情况，切实履行职责，以制止冒险作业和违章操作。

表1-1 人员组成

人员名称人数倒班制

车间主任车间副主任外线岗位人员技术工人DCS控制人员

白班

四班三倒

白班

四班三倒

1.5 产品规格

1.5.1 主要产品规格及技术指标

本装置的原料来自3万吨/年碳酸二甲酯中反应精馏塔塔底的产物，主要包括：甲醇、丙二醇和甲醇钠[7]，由泵机输送到本装置，中间产品（甲醇）的质量指标如下表：

表1-2 甲醇质量指标

项目指标

外观

水份% 主含量% 无色透明、无可见杂质、无特殊气味

≦0.15

≧99.5

本装置的主要产品为碳酸二甲酯和1，2一丙二醇，其1，2一丙二醇的标准见下表：

表1-3 1,2一丙二醇的质量指标

项目

优级品

指标

一级品合格品

色度

相对密度(20/20℃)

折光率(nDZo)

水份，%(m/m)

碱度(以OH一)，mmol/1009 灰分，%(m/m)

沸程，℃

外观

1.037-1.039

1.431-1.135

0.08

0.2

0.008

184-190

无色透明

1.036-1.040

1.426-1.435

0.13

0.35

0.013

183-190

具有特殊气味

1.035-1.041

1.046-1.435

0.32

0.5

0.032

182-190

1.6 经济核算

对于本设计，我对其主要技术经济指标进行了经济核算，列表如下：

图1-4 主要技术经济指标综合表

序号指标名称计量单位设计指标成本/万元

1 2 3

生产规模

车间定员

原材料：1甲醇

2碳酸丙烯酯

t/h

人

t/h

3.75

2.46

4.35

0.3

0.15

0.4

0.3

4 5 6 7

3甲醇钠

蒸汽耗量

冷凝水耗量

设备数量投资

车间建筑面积

t/h

台

0.62

0.086

1.235

144

0.2

0.3

0.4 第2章工艺设计与计算

2.1 工艺原理

2.1.1 蒸馏工艺原理

蒸馏是分离液体混合物典型单元操作之一。通过加热混合物造成气、液两相体系，实现分离的目的是利用物系中各组分挥发度的不同这一特性。精馏是多级分离过程，也就是同时进行多次的部分冷凝和部分汽化过程，即几乎可以完全的分离混合液。精馏可被视为经多次蒸馏渐变而来的。无论以何种方式操作，混合液中各组分之间的挥发度差异都是蒸馏分离的依据和前提[8]。

典型的连续精馏过程如下：原料液由预热器加热至指定的温度后，送进精馏塔的加料板，其在加料板上与来自塔顶部下降的回流液体进行汇合后，然后逐板溢流，最终流进塔底再沸器中。在每一层板上，回流的液体与上升的蒸汽相互接触，惊醒质与热的传递过程。操作中，通过各层塔板，塔顶的蒸汽进入冷凝器后背全部冷凝，同时将部分冷凝液由泵机送入塔的顶部作为回流液体，则其余部分冷凝液经由冷凝器后送出作为塔顶的产物（馏出液），连续得从再沸器移出部分液体做为塔底的产品，液体部分汽化，从而产生了上升蒸汽。

2.2 工艺路线的选择

根据原料中各组分的理化性质，我们的初步想法是利用深冷分离或精馏分离的方法进行分离组份。

(1) 深冷分离通常是采用机械方法，如用绝热退磁法来得到1K以下的低温，或是利用绝热膨胀或节流膨胀等方法可得低至-210℃的低温[9]。

其设备是换热器、压缩机和节流阀或膨胀机。凭借深度冷冻技术，可用于气体混

合物分离和气体的液化，并可达到物质在接近绝对零摄氏度时性质。

深冷分离我们采用的是机械分离方法，设备为膨胀机，进行节流膨胀，这种方法可以达到其分离要求。

(2) 精馏分离精馏分离即将混合液加热至沸腾，这样其中挥发性高的组分，使部分液体汽化后，也就是沸点低的组分气相中的浓度就会大于其在液相中浓度。反之，挥发性低的组分在液相中浓度比其在气相中高。精馏分离过程一般在塔设备中进行，可以用板式塔或填料塔。液相组分和气相组分在塔板上或填料表面上进行质和热的传递。

填料塔与板式塔比较：对于液体负荷的变化非常敏感，由于填料塔操作范围较小。当液体负荷较小时，传质效果急剧下降，填料表面不能很好地润湿；当液体负荷过大时，容易产生液泛。填料塔不宜处理含固体悬浮物的物料，板式塔具有较大的操作范围。而板式塔的清洗亦比填料塔方便。另外，某些类型的板式塔（如大孔径穿流板塔）可以有效地处理这种物系。当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管，填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化。填料塔直径可以很小。板式塔直径一般不小于0.6m。

板式塔具有以下两方面的功能：

(1)为了传质过程提供足够大且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力，在每块塔板上气液两相必须保持密切而且充分的接触，；

(2)当气液两相进、出塔的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力最大。在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质动力。

板式塔内，各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。板式塔的设计意图是力图在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。并保证气液两相在塔板上有充分的接触。

所以，我最后选择板式塔，进而选择了筛板塔作为我们的分离设备。

2.3工艺流程简述

本装置为酯交换法DMC车间丙二醇分离工段的精馏工艺流程，主要用甲醇回收塔，丙二醇精馏塔，冷凝器和再沸器构成。本装置的工艺流程简述如下：当反应精馏塔(Tl)塔釜1，2一丙二醇含量达到20%以上时，由泵向甲醇回收塔(T101)稳定进料，甲醇回收塔(T101)塔釜温度达到140一160℃之间且液位合适时，向甲醇回收塔(T102)塔釜缓冲罐进料，塔顶甲醇回到反应精馏塔(Tl)塔釜。甲醇回收塔(T101)塔釜缓冲罐中物料经丙二醇精馏塔(T102)精馏得到1，2一丙二醇。

2.4 物料衡算

2.4.1 物料衡算的方法与步骤

(1) 收集所需数据

数据是整个计算的基本根据和基础。物料衡算时需在计算前拥有足够并且尽可能准确的原始数据。当某些数据不可精确测定并无法查到时，可以在工程设计计算中所允许的范围内推算、假定或借用。

(2) 画出物料流程示意图

根据要衡算的过程，画出流程图示意。并标清楚未知量，同时将所需原始数据标在图中的相应位置。

(3) 确定衡算范围和计算方法

依据已知条件和计算要求，可在流程示意图中用虚线画出系统边界。由于本工段无化学反应，故可不写化学反应方程式。本攻读所要衡算的塔为筛板塔T201和筛板塔T202。

(4) 确定计算基准

根据问题的性质和采取的计算方法，可以选择适宜的计算基准。计算基准为物料衡算中确定各物料量的依据。

(5) 列出输入、输出物料衡算式

对某一确定系统，依据质量守恒定律，输入系统的物料量应等于输出的物料量与系统内积累的量之和。所以，物料衡算的平衡关系式应表示为：

{输出的物料量} + {积累量的物料量}={输入的物料量}

上式可用于稳态过程中的总衡算式、元素衡算式和组分衡算式，同时对于有、无化学反应的衡算范围均适用。对于本课题这样没有化学反应的工段，无需元素衡算式和组分衡算式，仅需总衡算式。

2.4.2 物料衡算

(1) 丙二醇精馏塔塔顶和塔底物料摩尔流量及含甲醇的摩尔流量

（2-1）易挥发组分物料衡算式

（2-2）联立以上二式可得：

(2) 丙二醇精馏塔物料的平均分子量

(3) 甲醇回收塔塔顶和塔底物料摩尔流量及含甲醇的摩尔流量

由丙二醇精馏塔的物料衡算知：

总物料衡算式

（2-3）易挥发组分物料衡算式

（2-4）联立以上二式可得：

(4) 丙二醇精馏塔物料的平均分子量

2.5 热量衡算

2.5.1 热量衡算的作用于意义

在稳定条件下，进入体系的能量必然等于离开体系能量和损失能量的总和，即热量衡算以热量守恒定律为前提[10]。通过计算传入和传出的热量，来确定加热剂消耗量以及其他能量的消耗，并计算传热面积来确定换热设备的工艺尺寸。

在化工生产中，热量的消耗是衡量工艺过程及设备设计中的关键点，它是一项重要的技术指标。通过热量衡算，我们可以对化工工艺过程进行热量衡算，可了解工艺过程在加热及冷却和动力等方面的能量需求及其热损耗情况，进而确定设备尺寸，载热体的用量和过程的能量利用效率等。在化工设计工艺中，热量衡算也是十分重要的设计项目之一。在实际生产操作过程中，热量衡算同物料衡算一样，热量衡算同样是化工计算的一种基本计算，这对生产工艺条件进行了确定。可选择最佳操作条件，进而确定既经济又合理的热量消耗方案。

2.5.2 热量平衡方程式

热量传递为化工生产中能量传递的重要方式。物料的加热及冷却、混合，相变化及化学反应等过程都伴随有热量的交换[11]。系统的总焓变与系统与环境交换的总热量相等，即在稳态流动过程中的热量平衡方程如2-5所示。而在实际化工生产中，热量的交换也有多种形式，进入与输出系统的物料往往不只有一股，这时的热量平衡方程式可改写为2-6式。

△H = Q (2-5)

i i Q H

H =-∑∑∑进

出 (2-6)

热量衡算可以分为两种情况：一种情况为在设计中利用各物料的进入与输出已知量和已知温度，求另外各股物料的未知量和温度，比如求水蒸气用量或冷却水用量等。在实际生产中还需考虑热量的损失等另外一种情况是在已有的装置上对其设备利用实际测定数据，算出其他一些不能测定或是很难测定的热量，进而对该设备做出能量上的分析与计算。 [12]。

对于本设计我们主要采用饱和蒸汽进行加热，然后加热蒸汽冷却并进入循环水，本装置的热量衡算主要计算的是所需水蒸汽用量。