7-附表一物料衡算计算书

河津电厂2350MW机组烟气深度脱硫及硫资源再利用项目 物料平衡计算书河津电厂2350MW机组烟气深度脱硫及硫资源再利用项目物料平衡计算书重庆大学 The Rainbow指导老师：黎学明 羡小超 胡小华 董立春 魏顺安组员：张婷 闫兴秀 邱先灯 周长宇 张翠目录物料平衡计算11.1 物料衡算的意义11.2 物料衡算遵循的原则11.3 物料衡算21.3.1 烟气预处理工段物料衡算21.3.2 吸收工段单元物料衡算31.3.3 等效电渗析反应工段物料衡算51.3.4 多效蒸发工段物料衡算61.3.5 吸收液再生工段物料衡算81.3.6 吸收液储槽与溶液更新工段物料衡算91.4总结10物料平衡计算1.1 物料衡算的意义在化学工程中，设计或改造工艺流程和设备，了解和控制生产操作过程，核算生产过程的经济效益，确定原材料消耗定额，确定生产过程的损耗量，对现有的工艺过程进行分析，选择最有效的工艺路线，对设备进行最佳设计以及确定最佳操作条件等都要进行物料衡算。而且，化学工程的开发与放大都以物料衡算为基础的。物料衡算是质量守恒定律的一种表现形式。凡引入某一设备的物料成分、质量或体积比等于操作后所得产物的成分、质量或体积加上物料损失。1.2 物料衡算遵循的原则（1）对一般的体系而言，物料分布均可表示为：(物料的累积率)=(物料进入率)-(物料流出率)+(反应生成率)-(反应消耗率)（2）当系统没有化学反应时，则可简化为：(物料的累积率)=(物料进入率)-(物料流出率)（3）在稳定状态下有：(物料进入率)=(物料流出率)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如下表所示：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。1.3 物料衡算1.3.1 烟气预处理工段物料衡算氧化反应工段物料衡算分为原料处理物料衡算和丙烷氧化反应物料衡算。1.3.1.1 烟气处理物料衡算 下图是由Aspen Plus软件模拟得出的烟气预处理单元物料流股衡算图。图1.1 烟气预处理单元物料流股衡算图11流入流出物流0101010301050106温度802588.6压力(bar)11.011.081.08气相分率101质量流量(kg/hr)1920190100001921190体积流量(cum/hr)18994501.00301803150焓(Gcal/hr)-944.902-3.792-943.99密度 kg/cum1.011997.1681.065质量流量kg/hr水70550.81100071550.81亚硫酸钠二氧化碳343844.7343844.7二氧化硫8708.528708.52氧气129662.3129662.3氮气13674201367420钠离子水合氢离子亚硫酸氢根碳酸氢根亚硫酸根碳酸根亚硫酸氢离子trace氢氧根trace氢氧化钠表1.2 烟气预处理处理单元物料衡算表由上表可以看出，原料处理单元进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.2 吸收工段单元物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的吸收工段单元物料流股衡算图。图1.2 吸收工段单元物料流股衡算图表1.3吸收工段单元物料衡算表流入流出物流0106010801100112温度88.64046.247.9压力(bar)1.0821.051.5气相分率1010质量流量(kg/hr)1921190139998.91947740113440.2体积流量(cum/hr)1803150121.4641682390109.025焓(Gcal/hr)-943.99-493.709-1067.39-370.305密度 kg/cum1.0651152.5951.1581040.495质量流量kg/hr水71550.81118997.8106822.281279.1亚硫酸钠二氧化碳343844.7343839.13.721二氧化硫8708.52trace1.8632.811氧气129662.3129662.20.072氮气136742013674200.409钠离子7660.4227660.422水合氢离子亚硫酸氢根4.86122032.46碳酸氢根2.571亚硫酸根13334.82458.585碳酸根0.001亚硫酸氢离子trace 0.001氢氧根1.02 0.001氢氧化钠由上表可知吸收工段单元进出口物料守恒。1.3.3 等效电渗析反应工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的等效电渗析反应工段物料流股衡算图。图1.3 等效电渗析反应工段物料流股衡算图表1.4 等效电渗析反应工段物料衡算表流入流出物流011202020203020402060205温度47.9252551.15120压力(bar)1.51.0131.0131.21.0131.013气相分率000000质量流量(kg/hr)113440.02394121.551221.598938.1455790.0385292.636体积流量(cum/hr)109.02594.38951.36796.38350.55292.900焓(Gcal/hr)-370.305-356.895-194.224-340.977-204.635-373.516密度 kg/cum1040.493997.168997.1681026.5091103.6241120.074质量流量kg/hr水81278.97194121.551221.581113.7745000092900亚硫酸钠二氧化碳3.7213.866二氧化硫2.8111.605氧气0.0720.072氮气0.4090.409钠离子7660.4224332.473327.952水合氢离子亚硫酸氢根22032.4611735.557碳酸氢根2.5712.369亚硫酸根2458.5851748.017碳酸根0.001 0.001亚硫酸11154.845氢离子 0.001tracetrace0.001tracetrace氢氧根 0.001 0.001 0.001 0.0012462.086 0.001氢氧化钠从表可以看出，进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.4 多效蒸发工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的多效蒸发工段物料流股衡算图。图1.4 多效蒸发工段物料流股衡算图表1.5 多效蒸发工段工段物料衡算表流入流出物流0206030703250323温度51143.764.162.3压力(bar)1.01341.31.8气相分率0100质量流量(kg/hr)55790.03841059.26514728.851体积流量(cum/hr)50.55236.15214.999焓(Gcal/hr)-204.635-148.624-55.3密度 kg/cum1103.62981.9871135.75质量流量kg/hr水5000035269.22714728.851亚硫酸钠二氧化碳二氧化硫氧气氮气钠离子3327.9523327.952水合氢离子亚硫酸氢根碳酸氢根亚硫酸根碳酸根亚硫酸氢离子tracetracetrace氢氧根2462.0862462.086 0.001氢氧化钠从表可以看出，进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.5 吸收液再生工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的吸收液再生工段物料流股衡算图。图1.5 吸收液再生工段物料流股衡算图表1.6吸收液再生工段物料衡算表流入流出物流032502040328温度64.151.140压力(bar)1.31.21.1气相分率000质量流量(kg/hr)41059.26598938.14139997.405体积流量(cum/hr)36.15296.383121.477焓(Gcal/hr)-148.624-340.977-493.696密度 kg/cum1135.7511026.5091152.457质量流量kg/hr水35269.22781113.774118988.604亚硫酸钠二氧化碳3.866 0.001二氧化硫1.605trace氧气0.0720.072氮气0.4090.409钠离子3327.9524332.477660.422水合氢离子亚硫酸氢根11735.55718.675碳酸氢根2.3692.593亚硫酸根1748.01713321.313碳酸根 0.0015.053亚硫酸氢离子trace0.001trace氢氧根2462.086 0.0010.265氢氧化钠从表可以看出，进、出吸收液再生工段物料的总体质量保持平衡。1.3.6 吸收液储槽与溶液更新工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的吸收液储槽与溶液更新工段物料流股衡算图。图1.6 吸收液储槽与溶液更新物料流股衡算图表1.7 吸收液储槽与溶液更新工段物料衡算表流入流出物流0107032801130108温度40404040压力(bar)1.0131.11.0131.013气相分率0000质量流量(kg/hr)140000139997.405140000.513139998.873体积流量(cum/hr)121.47121.477121.481121.469焓(Gcal/hr)-493.717-493.696-493.707-493.713密度 kg/cum1152.5491152.4571152.4471152.55质量流量kg/hr水118998.92118988.604118991.734118997.771亚硫酸钠二氧化碳 0.001 0.001二氧化硫tracetracetracetrace氧气0.0720.072氮气0.4090.409钠离子7660.4147660.4227660.4147660.422水合氢离子亚硫酸氢根4.85918.67518.6754.859碳酸氢根2.5932.593亚硫酸根13334.78813321.31313321.29913334.801碳酸根5.0535.053亚硫酸氢离子tracetracetracetrace氢氧根1.0190.2650.2651.019氢氧化钠从表可以看出，进、出低温甲醇洗工段物料的守恒。1.4总结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、三废处理量，具体数据如下所示：表1.8原料消耗量序号名称年消耗量/吨1主要原料烟气1535万2亚硫酸钠1045辅助原料低压蒸汽4.74万6工艺软水1078617m3/年表1.9 烟气1脱硫质量指标进口烟气出口烟气温度8046.2质量流率kg/hr19201901947740体积流率cum/hr18994501682390二氧化硫质量kg/hr8708.521.863二氧化硫浓度