8-2 附录二能量平衡计算书

榆神清水工业园废气脱硫及资源化利用项目附录二 能量平衡计算书学 校：安徽工业大学参赛队伍：流光溢彩队伍成员：胡柳平 黄龙 王剑柄 张婷 潘罗诚“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛榆神清水工业园废气脱硫及资源化利用项目能量平衡计算书设计单位：安徽工业大学设计团队：流光溢彩成员姓名：胡柳平 黄龙 王剑柄 张婷 潘罗诚指导教师：许立信 雷昭 万超榆神清水工业园废气脱硫及资源化利用项目能量平衡计算书目 录能量衡算计算书11.1 概述11.2 热量衡算原理11.3 热量衡算任务21.4 热量衡算21.4.1 膜分离及Claus脱硫工段21.4.2 氨法尾气综合处理工段101.4.3 二氧化碳脱硫工段121.4.4 硫铵蒸发及结晶工段151.5 总结17IANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 流光溢彩队榆神清水工业园废气脱硫及资源化利用项目能量平衡计算书能量衡算计算书1.1 概述拟建一套以煤化工中间含硫废气为原料进行深度脱硫及资源化利用的装置，在全工艺段中伴随着物料从一个体系或单元进入另一个体系或单元，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、释放和转化。其中的能量变换数量关系可以从能量衡算求得，对于新设计的车间，可以由此确定设备的热负荷。再根据设备的热负荷大小、所处理物料的性质及工艺要求选择恰当的设备。总之，通过下述能量衡算，可以为后续设计工作中提高热量的利用率，降低能耗提供主要依据。1.2 热量衡算原理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：其中，表示输入设备热量的总和；表示输出设备热量的总和；表示损失热量的总和。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。1.3 热量衡算任务在进行脱硫及资源化利用装置的热量衡算中，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) 确定精馏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。1.4 热量衡算1.4.1 膜分离及Claus脱硫工段1.4.1.1 R0101-燃烧炉图11热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-13.018图12流股焓变计算表进出口INOUT流股编号01070109Temperature C1201250Pressure kPa181.325132.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr1101.3891070.195Mass Flow kg/hr37696.8237696.82Volume Flow cum/hr19739.4102470Enthalpy Gcal/hr-11.909-24.927图13热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-13.018-11.909-24.92701.4.1.2 R0201-一级Claus反应器图14热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.173图15流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02080209Temperature C305.0752305Pressure kPa111.325142.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr813.7463810.2183Mass Flow kg/hr21630.8421630.84Volume Flow cum/hr35121.4527344.4Enthalpy Gcal/hr-44.209-44.381图16热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.173-44.209-44.3810.0011.4.1.3 R0202-二级Claus反应器图17热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.000367图18流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02130214Temperature C220220Pressure kPa161.325142.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr775.0605775.0604Mass Flow kg/hr18328.0918328.09Volume Flow cum/hr19675.0622304.8Enthalpy Gcal/hr-46.040-46.039图19热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.000367-46.040-46.03901.4.1.4 E0201-燃烧炉配套废热锅炉图110热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-9.762图111流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02020203Temperature C1250240Pressure kPa132.325171.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr949.1815949.1815Mass Flow kg/hr33434.2133434.21Volume Flow cum/hr90883.0523579.04Enthalpy Gcal/hr-22.108-31.870图112热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-9.762-22.108-31.87001.4.1.5 E0202-一级硫冷器图113热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-1.026图114流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02030204Temperature C240116Pressure kPa171.325171.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr949.1815949.1815Mass Flow kg/hr33434.2133434.21Volume Flow cum/hr23579.0417818.01Enthalpy Gcal/hr-31.870-32.896图115热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-1.026-31.870-32.89601.4.1.6 E0203-二级硫冷器图116热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-1.434图117流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02090210Temperature C305116Pressure kPa142.325166.325Vapor Frac10.996825Mole Flow kmol/hr810.2183810.2183Mass Flow kg/hr21630.8421630.84Volume Flow cum/hr27344.415662.48Enthalpy Gcal/hr-44.381-45.815图118热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-1.434-44.381-45.81501.4.1.7 E0205-三级硫冷器图119热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.730图120流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02140215Temperature C220112Pressure kPa142.325161.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr775.0604775.0604Mass Flow kg/hr18328.0918328.09Volume Flow cum/hr22304.815344.53Enthalpy Gcal/hr-46.039-46.770图121热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.730-46.039-46.7700.0011.4.1.8 P0201-液硫输送泵图122热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.0003460.000346图123流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02190220Temperature C117.208117.255Pressure kPa211.325241.325Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr81.9839381.98393Mass Flow kg/hr19946.9819946.98Volume Flow cum/hr39.1568739.15374Enthalpy Gcal/hr0.4370.437图124热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.0003460.0003460.4370.43701.4.1.9 E0206-液流换热器图125热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.00765图126流股焓变计算表进出口INOUT流股编号02200221Temperature C117.255116Pressure kPa241.325211.325Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr81.9839381.98393Mass Flow kg/hr19946.9819946.98Volume Flow cum/hr39.1537439.04727Enthalpy Gcal/hr0.4370.429图127热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.007650.4370.42901.4.2 氨法尾气综合处理工段1.4.2.1 R0301-尾气焚烧炉图128热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.963图129流股焓变计算表进出口INOUT流股编号030102240303Temperature C8484650Pressure kPa111.325501.325141.325Vapor Frac111Mole Flow kmol/hr272772.29121027.507Mass Flow kg/hr7847.30817749.8425597.15Volume Flow cum/hr7231.1624530.81355809.17Enthalpy Gcal/hr0.110408-46.988-45.915图130热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.963-46.878-45.91501.4.2.2 E0301-焚烧炉配套废热锅炉图131热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-5.196图132流股焓变计算表进出口INOUT流股编号03030304Temperature C65082Pressure kPa141.325141.325Vapor Frac11Mole Flow kmol/hr1027.5071027.507Mass Flow kg/hr25597.1525597.15Volume Flow cum/hr55809.1721400.07Enthalpy Gcal/hr-45.915-51.111图133热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-5.196-45.915-51.11101.4.3 二氧化碳脱硫工段1.4.3.1 T0402-解吸塔图134热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.623图135流股焓变计算表进出口INOUT流股编号040704090408Temperature C110123.9797118.8889Pressure kPa201.325201.325201.325Vapor Frac0.00063401Mole Flow kmol/hr412.9668363.410849.55602Mass Flow kg/hr11453.9610448.171005.79Volume Flow cum/hr16.3774711.05524793.0025Enthalpy Gcal/hr-28.785-25.673-2.490图136热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.623-28.785-28.16201.4.3.2 E0401-氨冷器图137热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00图138流股焓变计算表进出口INOUT流股编号0413041104140412Temperature C-2261.219219.01090Pressure kPa174.3009201.325174.3009201.325Vapor Frac0010Mole Flow kmol/hr100420.9773100420.9773Mass Flow kg/hr1703.05611491.661703.05611491.66Volume Flow cum/hr2.54613311.548741375.11611.18627Enthalpy Gcal/hr-1.677-30.113-1.099-30.691图139热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-31.790-31.79001.4.3.3 E0402-贫富液换热器图140热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00图141流股焓变计算表进出口INOUT流股编号0405040904060410Temperature C9.441282123.97976465.22818Pressure kPa201.325201.325201.325201.325Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr412.9668363.4108412.9668363.4108Mass Flow kg/hr11453.9610448.1711453.9610448.17Volume Flow cum/hr11.4909111.0552411.8376310.51443Enthalpy Gcal/hr-29.721-25.673-29.206-26.188图142热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-55.394-55.39401.4.4 硫铵蒸发及结晶工段1.4.4.1 E0302-一级蒸发器图143热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）3.3913.391图144流股焓变计算表进出口INOUT流股编号0325032103270326Temperature C147.969996.4416122.9765100.6Pressure kPa4508045080Vapor Frac1000.457732Mole Flow kmol/hr350743.8583350743.8583Mass Flow kg/hr6305.34816498.536305.34816498.53Volume Flow cum/hr2659.79614.49976.70394413159.82Enthalpy Gcal/hr-19.898-52.952-23.289-49.561图145热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error3.3913.391-72.850-72.85001.4.4.2 E0303-二级蒸发器图146热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00图147流股焓变计算表进出口INOUT流股编号0337032803330332Temperature C89.6123396.441693.4879591Pressure kPa60808060Vapor Frac010.4190420.199375Mole Flow kmol/hr918.6112320.0689320.0688918.6112Ma