4-1附录一物料平衡计算书

2017 “东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛中化泉州石化年产处理7.1万吨硫化氢项目物料平衡计算书设计单位厦门大学化学化工学院设计团队厦至南强成员姓名喻聪 杨睿婕 郭森鸿 安珂 廖泽凤指导教师郑艳梅 汤培平 黄加乐2017年7月20日中化泉州石化处理7.1万吨硫化氢项目物料平衡计算书目录1.1 总论11.2 物料衡算方法11.3 总衡算31.3.1 超级克劳斯反应车间衡算31.3.1.1 转化段31.3.1.2 SSR尾气处理工段61.3.2 硫磺制硫酸车间物料衡算91.3.2.1 焚硫系统91.3.2.2 SO3转化吸收工段121.4 全厂物料衡算15I1.1 总论项目超级克劳斯+硫磺制酸工艺，年处理7.0530万吨硫化氢，年产量及1420万吨硫酸。在已确定化学生产工艺和流程后，由定性阶段转向定量阶段，通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。1.2 物料衡算方法物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：系统中的积累=输入-输出+生成-消耗式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：输入=输出-生成+消耗对无化学反应的稳定过程，又可表示为：输入=输出物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。各种衡算方法的适用情况各种衡算方法的适用情况如表1-1所示。表1-1 物料衡算式适用范围类别物料衡算形式无化学反应有化学反应总衡算式总质量衡算式适用适用总物质的量衡算式适用不适用组分衡算式组分质量衡算式适用不适用组分物质的量衡算式适用不适用元素原子衡算式元素原子质量衡算式适用适用元素原子物质的量衡算式适用适用由于系统中存在化学反应，我们主要采用总质量衡算的的衡算方法，同时列出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。16中化泉州石化年产处理7.1万吨硫化氢项目物料平衡计算书1.3 总衡算1.3.1 超级克劳斯反应车间衡算1.3.1.1 转化段 图1-1 转化器流程表1-2 超级克劳斯工段物料衡算表入口出口物流编号0102030424Temperature C60607070135Pressure bar111132.7973447Vapor Frac10.85149695111Mole Flow kmol/hr490.363.996243.451547.58022Mass Flow kg/hr18714.1691141.066172270.5381534.8215746652.3805Volume Flow cum/hr13519.2641500.443931764.468941233.939411596.19085Enthalpy Gcal/hr-24.328825-1.5383438-2.4668435-0.7272076-34.117655Mass Frac H25.386e-0502.6635e-0500.00079778 N2000.221340420.010038570.58554398 CO20.5551148600.490001820.169177850.26533266 H2S0.4249724800.269738440.801627950.02581228 COS000.0182567800.00484964 H2O0.018868020.2734232700.003521310.05772772 NH300.6668972800.0005548041072.73 CH40.0004286200.0006359000 C2H40.000224850.02733218000 C3H60.000337280.0323472600.015079500 MDEA00000 H2SO400000 H3O+00000 HSO4-00000 O200000 SO200000.05606453 SO300000.00011418 CO00000 CS200000 S00000.00375714 SO4-00004.7344e-08 S00.6668972800.000554800 SO4-0.0004286200.00063590001.3.1.2 SSR尾气处理工段（1）尾气处理部分图1-2 尾气处理部分流程图表1-3 尾气物料衡算表入口出口物流编号47MDEA-INMDEA-OUT51Temperature C3525102.29231676.019063Pressure bar32.79734472011Vapor Frac0.86531009001Mole Flow kmol/hr1547.580222500250021.5812634Mass Flow kg/hr46652.380568190.894568257.6275718.515289Volume Flow cum/hr1024.7411867.081173670.9392404623.503593Enthalpy Gcal/hr-37.32027-180.92715-176.41677-0.1669056Mass Frac H20.0007977804.9988e-460 N20.5855439806.3134e-150 CO20.2653326602.6025e-110 H2S0.0258122803.5281e-050.96230539 COS0.0048496403.0088e-070 H2O0.057727720.60.599092690.03038725 NH30000 CH40000 C2H40000 C3H60000 MDEA00.40.399571660 H2SO40000 H3O+0000 HSO4-0000 O20.0560645309.8895e-140 SO20.0001141807.4102e-080.00730735 SO30000 CO0000 CS20.0037571400.001299960 S4.7344e-0803.2358e-080 SO4-00001.3.2 硫磺制硫酸车间物料衡算1.3.2.1 焚硫系统图1-4 焚硫系统流程图表1-5 焚硫系统物料衡算表入口出口物流编号12182328Temperature C1351351352264.00708Pressure bar2.7797951612.26474132.79734472.75037521Vapor Frac0001Mole Flow kmol/hr178.732458204.655039116.4845332465.75747Mass Flow kg/hr5399.138625053.563562274.1990983015.7594Volume Flow cum/hr9.250174058.171143673.40125095189181.581Enthalpy Gcal/hr5.29617115-2.838854-6.363018421.8733828Mass Frac H29.5467e-108.856e-097.8099e-080 N22.3506e-072.4775e-062.7679e-050.64840456 CO21.364e-050.000123970.001025580 H2S3.172e-050.000120190.000692340 COS2.1919e-072.2945e-062.4464e-050 H2O0.078889270.382931970.824212490.00246315 NH30000 CH40000 C2H40000 C3H60000 MDEA0000 H2SO40000 H3O+0000 HSO4-0000 O22.8126e-072.5755e-062.1964e-050.06204664 SO22.1074e-054.6412e-052.0229e-050.28682506 SO30000.00026058 CO0000 CS25.3256e-062.522e-050.000127890 S0.921038230.616744860.173847270 SO4-00001.3.2.2 SO3转化吸收工段图1-5 SO3转化吸收工段流程图表1-6 SO3转化吸收工段物料衡算表入口出口物流编号293240344142Temperature C415701.0132578.944705175.026924169.8730562Pressure bar2.750375211.0132503.039754.0531.01325Vapor Frac109000001Mole Flow kmol/hr2465.7574713000820709.06513338.68029059.151061954.14377Mass Flow kg/hr83015.75941185468.65474.2019631211246.95823540.06154406.4588Volume Flow cum/hr51319.5743684.958391-1651.1001711.510696479.64292154991.369Enthalpy Gcal/hr-19.627435-2384.9224 -2409.932-1652.1025-2.3738282Mass Frac 0 H2000000 N20.64840456000.000703530.001079530.95736061 CO2000000 H2S000000 COS000.017000 H2O0.002463150.01700.016005290.016995220.01703625 NH3000000 CH40070000 C2H4000000 C3H6000000 MDEA000000 H2SO400.98300.962078840.979620881.0834e-05 H3O+000000 HSO4-000000 O20.0620466402.1964e-055.7981e-057.0158e-050.02540033 SO20.2868250602.0229e-050.007567896.8031e-050.00017455 SO30.00026058000.013586450.002166161.7415e-05 CO000000 CS2000.00012789000 S000SO4-000000中化泉州石化年产32万吨丙烯及14万吨丙烯腈项目物料平衡计算书1.4 全厂物料衡算通过对工段以及单个单元操作的物料平衡计算，我们得到了原料、产品、三废具体数据如下所示：表1-11 主要原料消耗量原料名称等级年消耗量硫化氢工业级36.88万吨二氧化硫化学级7.39万吨三氧化硫 化学级49.42吨工艺用软水损耗工业级107.5万吨低压蒸汽工业级13.64万吨STAR催化剂120吨SANC-08催化剂130吨表1-12 产品一览表产品名称等级年产量浓硫酸