2-附2 VELA 能量衡算能量平衡计算书

扬子石化6.5万吨/年硫磺回收项目能量衡算能量衡算南京工业大学VELA团队参赛成员：王 韩|于驷勇|陈绍煌|张麟平|钱心语指导教师：汤吉海|包宗宏|崔 群|武文良|周志伟扬子石化6.5万吨/年硫磺回收项目2017 “东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛 目 录目 录1第一章 总述2第二章 本项目能量衡算32.1 热量衡算的原理和准则32.2 热量衡算任务32.3 热量衡算一览表42.3.1 富气吸收稳定工段42.3.2 脱硫及胺液再生工段52.3.3 克劳斯硫磺回收工段82.3.6 尾气处理工段10第一章 总述本项目中采用醇胺法脱硫工艺，并用ClausSCOT工艺回收硫磺，拟建一套4万标立方米/时含硫废气处理、6.5万吨/年硫磺回收装置装置。在生产过程中，伴随着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元，过程中发生着质量传递的同时也伴随着能量的消耗、转移和释放。其中的能量变换关系和数量可以从能量衡算求得。对于一个项目的设计，可以依此来确定设备的热负荷。再根据设备的热负荷大小、所处理的物料的性质及工艺要求来选择恰当的设备。总之，通过下述能量衡算，可以为下个阶段工作中能量的优化利用，降低能耗提供主要依据。第二章 本项目能量衡算2.1 热量衡算的原理和准则工程依据化工设计中关于热量衡算的基本思想和要求，遵循基本规范与实际工艺相结合的原则，进行热量衡算书的编制。其中一个主要依据是能量平衡方程： 输入设备热量的总和= 出设备热量的总和+损失热量的总和对于连续系统： Q + W = Hout - Hin 其中， Q设备的热负荷。 W输入系统的机械能。 Hout离开设备的各物料焓之和。 Hin进入设备的各物料焓之和。 在进行全厂热量衡算时，是以单元设备为基本单位，考虑由机械能转换、化学反应释放和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺段进行系统级的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。2.2 热量衡算任务在进行本项目装置的热量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务： （1）确定工艺单元中物料输送机械（如泵）所需要的功率，以便于进行设备的设计和选型； （2）确定吸收等单元操作中所需要的热量或冷量以及传递速率，计算换热设备的尺寸，确定加热剂和冷却剂的消耗量，为后续设计中比如供汽、供冷、供水等专业提供设备条件； （3）确定为保持一定反应温度所需移除或者加入的热传递速率，指导反应器的设计和选型； （4）提高热量内部集成度，充分利用余热，提高能量利用率，降低能耗； （5）最终计算出总需求能量和能量的费用，并由此确定工艺过程在经济上的可行性。2.3 热量衡算一览表2.3.1 富气吸收稳定工段（1）富气压缩机（C0101）表 2.1 富气压缩机进出料流股焓值表项目进料出料温度，40150压力，MPa401300气相分率11质量流率，kg/hr4934249342焓值，KW-34356-31618H，KW-34356-31618表 2.2 富气压缩机能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-31036-23575074610（2）气液分离器（V0103）表 2.3 气液分离罐进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2温度，4051.24040压力，MPa1100190012501250气相分率0.975010质量流率，kg/hr55715.937482.245281.047917.1焓值，KW-38222-24113-30669-33001H，KW-62335-63670表 2.4 气液分离罐能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-62335-63670-133500（3）富气吸收塔（T0101）表 2.5 富气吸收塔进出料流股焓值表项目进料1进料2进料3出料1出料2出料3温度，40404251.450.955.4压力，MPa125018001700120012001200气相分率100100质量流率，kg/hr45281.05232083.03519999.99339881.84437482.2445281.052焓值，KW-30669-19338-12571-25998-24131-12449H，KW-62578-62578表 2.6 富气吸收塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-62578-62578000（4）富气再吸收塔（T0102）表 2.7 富气再吸收塔进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2温度，51.44048.250.7压力，MPa1200180011001100气相分率1010质量流率，kg/hr39881.816237.318069.238049.9焓值，KW-25998-9137-10182-24953H，KW-35135-35135表 2.8 富气再吸收塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-35135-35135000（5）粗汽油解吸塔（T0103）表 2.9 粗汽油解吸塔进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2出料3温度，8013779.9159.895.1压力，MPa20001320132013201320气相分率00.382100质量流率，kg/hr47917.055100006373.91141543.14410000焓值，KW-32987-6069-3573-25619-6959H，KW-39056-36151表 2.10 粗汽油解吸塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-39056-361512905002.3.2 脱硫及胺液再生工段（1）气液分离器（V0201）表 2.11 气液分离器进出料流股焓值表项目进料1出料1出料2温度，404040压力，MPa100010001000气相分率10质量流率，kg/hr43387.90243383.6534.249焓值，KW-29210-29207-3H，KW-29210-29210表 2.12 气液分离器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-29210-29210000（2）干气胺吸收塔（T0201）表 2.13 干气胺吸收塔进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2温度，404047.981.2压力，MPa10001000930950气相分率1010质量流率，kg/hr43383.6531900007474.632225909.253焓值，KW-21207-580880-8437-601650H，KW-602087-602087表 2.14 干气胺吸收塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-602087-602087000（3）闪蒸罐（V0202）表 2.15 闪蒸罐进出料流股焓值表项目进料出料1出料2温度，81.29595压力，MPa9504040气相分率010质量流率，kg/hr225909.253132866.21693043.038焓值，KW-601650-406660-124750H，KW-601650-531410表 2.16 闪蒸罐能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-601650-5314107024000（4）气液分离器（V0203）表 2.17 气液分离器进出料流股焓值表项目进料出料1出料2温度，954040压力，MPa40120120气相分率110质量流率，kg/hr132866.21627189.67105676.546焓值，KW-406660-20801-462570H，KW-406660-483371表 2.18 气液分离器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-406660-483371-7671100（5）第一胺再生塔（T-0301）表 2.19 第一胺再生塔进出料流股焓值表项目进料1进料2进料3出料1出料2温度，104.263.7112.2110.7110.7压力，MPa165150140140140气相分率00010质量流率，kg/hr136631.716201500.113134746.215147377.008325500.876焓值，KW-591250-586080-494960-506290-1148400H，KW-1672290-1654690表 2.20 第一胺再生塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-1672290-16546901760000（6）气液分离器（V0204）表 2.21 气液分离器进出料流股焓值表项目进料出料1出料2温度，112.2112.2112.2压力，MPa140140140气相分率0.51610质量流率，kg/hr325500.875134746.215190754.66焓值，KW-1064400-494960-569480H，KW-1064400-1064400表 2.22 气液分离器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-1064400-1064400000（7）气液分离器（V0205）表 2.23 气液分离器进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2温度，39.8105.1104.2104.2压力，KPa165165165165气相分率00.11901质量流率，kg/hr10553.906147377.008136631.71621299.21焓值，KW-46110-587520-591250-42380H，KW-633630-633630表 2.24 气液分离器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-633630-633630004.062.3.3 克劳斯硫磺回收工段（1）气液分离器（V0301）表 2.25 气液分离器进出料流股焓值表项目进料出料1出料2温度，4039.839.8压力，KPa165160160气相分率0.34110质量流率，kg/hr21299.2110745.30410553.906焓值，KW-50201-4091-46110H，KW-50201-50201表 2.26 气液分离器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-50201-50201000（2）克劳斯炉（F0301）表 2.27 克劳斯炉进出料流股焓值表项目进料出料温度，211.11278压力，KPa160156.325气相分率11质量流率，kg/hr43830.31143830.311焓值，KW-5057-11854H，KW-5057-11854表 2.28 克劳斯炉能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-5057-11854679700（3）一级克劳斯反应器（R0301）表 2.29 一级克劳斯反应器进出料流股焓值表项目进料出料温度，220337.3压力，KPa150144.325气相分率11质量流率，kg/hr37184.58537186.99焓值，KW-31202-30318H，KW-31202-30318表 2.30 一级克劳斯反应器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-31202-3031888400.46（4）二级克劳斯反应器（R0302）表 2.31 二级克劳斯反应器进出料流股焓值表项目进料出料温度，210226.2压力，KPa141137.325气相分率11质量流率，kg/hr35274.12535274.125焓值，KW-32173-32003H，KW-32173-32003表 2.32 二级克劳斯反应器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-32173-32003170002.3.6 尾气处理工段（1）SCOT反应器（R0401）表 2.33 斯科特反应器进出料流股焓值表项目进料出料温度，230327.6压力，KPa132127.325气相分率11质量流率，kg/hr3702237022焓值，KW-30480-28704H，KW-30480-28704表 2.34 斯科特反应器能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-30480-28704-177600（2）急冷塔（T0401）表 2.35 急冷塔进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2温度，220.93536.369.9压力，KPa127.325400110119气相分率0110质量流率，kg/hr37023.131150001.42932330.573154693.987焓值，KW-30773-663610-16803-677580H，KW-694383-694383表 2.36 急冷塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-694383-694383000（3）克劳斯尾气胺吸收塔（T0402）表 2.37 克劳斯尾气胺吸收塔进出料流股焓值表项目进料1进料2出料1出料2温度，36.34039.735.6压力，KPa110250105105气相分率1010质量流率，kg/hr32330.5736000032356.31359974.275焓值，KW-16799-183460-17969-182290H，KW-200259-200259表 2.38 克劳斯尾气胺吸收塔能量平衡表Hin，KWHout，KWQ，KWW，KW误差-200259-200259000（4）第二胺再生塔（T0403）表 2.39 第二胺再生塔进出料流股焓值表