8-3 附录三 能量平衡计算书

目 录 1.概述 . 1 2.能量衡算目的 . 1 3.能量衡算方法 . 1 4.系统能量衡算 . 2 4.1 催化干气脱硫工段 . 2 4.2 胺液再生工段 . 3 4.3 硫醚合成工段 . 5 4.4 产物预分离工段 . 6 4.5 硫醚精制及甲醇回收工段 . 7 4.6 亚砜合成工段 . 9 4.7 亚砜精制工段 . 10 SSR SSR 1 1 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 1.概述 本项目拟建一套年产 2.7 万吨的二甲基亚砜装置，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。对于新设计的装置，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。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。 2.能量衡算目的 （1）确定流程中机械所需的功率，为设备设计和选型提供依据。 （2）确定精馏各单元操作中所需的热量或冷量及传递速率，确定加热蒸汽和冷却 剂的用量，为后续换热和公用工程的设计做准备。 （3）确定反应过程中的热交换量，指导反应器的设计和选型。 （4）最终计算出所需的能量和费用，判定工艺过程的经济性。 3.能量衡算方法 根据能量守恒：输入系统的能量 = 输出系统的能量 + 系统积累的能量 本装置主要设备有反应器、精馏塔、换热器、蒸发器、闪蒸罐、碱洗罐、压缩机和 泵，输入整个生产系统的能量主要有电能、加热蒸汽带入的能量和进入物料的焓，输出 的能量有冷却剂带走的能量和输出物料的焓。 Hout = Q + W + Hin 式中： Q设备的热负荷； W输入系统的机械能； Hin进入设备的各物料焓之和； Hout离开设备的各物料焓之和。 SSR SSR 2 2 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 4.系统能量衡算 4.1 催化干气脱硫工段 图图 4-1 催化干气脱硫工段催化干气脱硫工段流程图流程图 表表 4-1 干气脱硫塔干气脱硫塔 T0101 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 1-1 1-2 1-3 1-4 Temperature 27.00 45.00 46.90 88.40 Pressure bar 7.50 7.50 7.20 7.20 Vapor Frac 1.00 0.00 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 215.41 788.36 169.05 834.71 Mass Flow kg/hr 3750.00 21033.26 2148.11 22635.18 Volume Flow cum/hr 716.75 21.08 624.71 26.10 Enthalpy kW -1954.6 -64968.6 -1743 -65180.2 H(kW) -66923.15 -66923.15 QC(kW) 0 QR(kW) 0 W(kW) 0 Total(kW) -66923.15 -66923.15 SSR SSR 3 3 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 表表 4-2 富液闪蒸罐富液闪蒸罐 V0101 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 1-5 1-7 1-9 1-10 Temperature 84.50 45.00 45.80 85.20 Pressure bar 1.40 7.50 1.40 1.40 Vapor Frac 0.01 0.00 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 834.71 62.20 0.06 896.85 Mass Flow kg/hr 22635.18 1659.44 0.70 24293.92 Volume Flow cum/hr 125.07 1.66 1.14 27.80 Enthalpy kW -65180.15 -5125.76 -0.76 -70305.14 H(kW) -70305.91 -70305.91 Q(kW) 0.00 W(kW) 0.00 Total(kW) -70305.91 -70305.91 4.2 胺液再生工段 图图 4-2 胺液再生工段流程图胺液再生工段流程图 SSR SSR 4 4 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 表表 4-3 胺液再生塔胺液再生塔 T0102 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 1-11 1-19 1-23 1-12 1-13 Temperature 90.00 113.00 70.00 103.80 112.10 Pressure bar 1.40 1.43 1.40 1.30 1.43 Vapor Frac 0.01 1.00 0.00 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 896.85 361.36 214.94 277.95 1195.21 Mass Flow kg/hr 24293.92 6554.10 3884.58 5786.83 28945.75 Volume Flow cum/hr 199.01 8096.71 3.99 6701.58 30.48 Enthalpy kW -70079.69 -23946.40 -16846.01 -15511.44 -95360.73 H(kW) -110872.10 -110872.10 QC(kW) 0.00 QR(kW) 0.00 W(kW) 0.00 Total(kW) -110872.10 -110872.10 表表 4-4 热泵工质压缩机热泵工质压缩机 C0101 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID R-600-1 R-600-2 Temperature 54.40 132.50 Pressure bar 4.95 27.00 Vapor Frac 1.00 1.00 Mole Flow kmol/hr 911.85 911.85 Mass Flow kg/hr 53000.00 53000.00 Volume Flow cum/hr 4443.41 653.73 Enthalpy kW -31319.06 -30002.01 H(kW) -31319.06 -30002.01 Q(kW) 0.00 W(kW) 1317.05 Total(kW) -30002.01 -30002.01 表表 4-5 吸附脱水塔吸附脱水塔 T0103 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 1-16 1-20 1-30 Temperature 70.00 70.00 70.00 Pressure bar 1.30 1.30 1.30 Vapor Frac 1.00 1.00 1.00 Mole Flow kmol/hr 63.00 15.22 47.78 Mass Flow kg/hr 1902.25 274.21 1628.05 Volume Flow cum/hr 1382.69 0.28 1048.65 Enthalpy kW -1270.92 -1194.15 -254.93 SSR SSR 5 5 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 续表 4-5 H(kW) -1270.92 -1449.08 Q(kW) -178.16 W(kW) 0.00 Total(kW) -1270.92 -1270.92 4.3 硫醚合成工段 图图 4-3 硫醚合成工段硫醚合成工段流程图流程图 表表 4-6 一级压缩机一级压缩机 C0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-4 2-5 Temperature 68.90 175.80 Pressure bar 1.10 3.50 Vapor Frac 1.00 1.00 Mole Flow kmol/hr 230.43 230.43 Mass Flow kg/hr 7694.98 7694.98 Volume Flow cum/hr 5956.56 2457.58 Enthalpy kW -9038.92 -8713.33 H(kW) -9038.92 -8713.33 Q(kW) 0.00 W(kW) 325.59 Total(kW) -8713.33 -8713.33 表表 4-7 二级压缩机二级压缩机 C0202 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-6 2-7 Temperature 90.00 142.00 Pressure bar 3.50 6.10 Vapor Frac 1.00 1.00 Mole Flow kmol/hr 230.43 230.43 Mass Flow kg/hr 7694.98 7694.98 Volume Flow cum/hr 1987.82 1303.75 Enthalpy kW -8978.20 -8821.40 H(kW) -8978.20 -8821.40 Q(kW) 0.00 W(kW) 156.80 Total(kW) -8821.40 -8821.40 SSR SSR 6 6 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 表表 4-8 硫醚合成反应器硫醚合成反应器 R0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-8 2-9 Temperature 210.00 230.00 Pressure bar 6.10 6.00 Vapor Frac 1.00 1.00 Mole Flow kmol/hr 230.43 230.43 Mass Flow kg/hr 7694.98 7694.98 Volume Flow cum/hr 1517.44 1606.59 Enthalpy kW -8599.61 -9741.76 H(kW) -8599.61 -9741.76 Q(kW) -1142.15 W(kW) 0.00 Total(kW) -8599.61 -8599.61 4.4 产物预分离工段 图图 4-4 产物预分离工段流程图产物预分离工段流程图 表表 4-9 H2S 汽提塔汽提塔 T0201 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-15 2-16 2-17 Temperature 37.70 37.80 71.20 Pressure bar 2.00 2.00 2.00 Vapor Frac 0.05 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 230.43 29.27 201.16 Mass Flow kg/hr 7694.98 1160.14 6534.87 Volume Flow cum/hr 146.42 378.35 7.90 Enthalpy kW -12572.46 -313.28 -11974.34 H(kW) -12572.46 -12287.62 QC(kW) 0.00 QR(kW) 284.86 SSR SSR 7 7 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 续表 4-9 W(kW) 0.00 Total(kW) -12287.62 -12287.62 表表 4-10 预分离塔预分离塔 T0202 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-18 2-19 2-20 Temperature 84.00 50.00 93.70 Pressure bar 2.00 1.75 1.88 Vapor Frac 0.41 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 201.16 60.00 141.16 Mass Flow kg/hr 6534.87 3317.05 3217.83 Volume Flow cum/hr 1232.64 921.12 4.01 Enthalpy kW -11191.97 -1134.35 -10353.92 H(kW) -11191.97 -11488.27 QC(kW) -1033.67 QR(kW) 737.36 W(kW) 0.00 Total(kW) -10454.61 -10454.61 表表 4-11 萃取精馏塔萃取精馏塔 T0203 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-19 2-38 2-21 2-22 Temperature 50.00 86.00 45.10 112.20 Pressure bar 1.75 1.53 1.50 1.75 Vapor Frac 1.00 0.00 0.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 60.00 555.13 47.93 567.20 Mass Flow kg/hr 3317.05 10001.00 2927.33 10390.72 Volume Flow cum/hr 921.12 10.72 3.54 11.62 Enthalpy kW -1134.35 -43348.08 -823.17 -43784.62 H(kW) -44482.43 -44607.79 QC(kW) -1819.99 QR(kW) 1694.63 W(kW) 0.00 Total(kW) -42787.80 -42787.80 4.5 硫醚精制及甲醇回收工段 SSR SSR 8 8 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 图图 4-5 硫醚精制及甲醇回收工段流程图硫醚精制及甲醇回收工段流程图 表表 4-12 硫醇硫醚分离塔硫醇硫醚分离塔 T0204 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-40 2-41 2-42 Temperature 45.20 23.50 58.70 Pressure bar 2.20 2.00 2.01 Vapor Frac 0.00 0.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 47.93 3.22 44.71 Mass Flow kg/hr 2927.33 154.30 2773.03 Volume Flow cum/hr 3.54 0.18 3.42 Enthalpy kW -822.94 -44.44 -757.09 H(kW) -822.94 -801.52 QC(kW) -547.45 QR(kW) 568.87 W(kW) 0.00 Total(kW) -254.07 -254.07 表表 4-13 低压甲醇回收低压甲醇回收塔塔 T0205 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-23 2-27 2-24 2-25 Temperature 104.80 101.90 67.00 99.00 Pressure bar 1.75 1.23 1.10 1.23 Vapor Frac 0.01 1.00 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 708.36 132.40 45.99 794.77 Mass Flow kg/hr 13608.54 2649.03 1468.59 14788.98 Volume Flow cum/hr 118.58 3347.96 1182.28 16.46 Enthalpy kW -54138.54 -8579.09 -2545.70 -61381.96 H(kW) -62717.63 -63927.66 QC(kW) -1209.82 QR(kW) 0.00 W(kW) 0.00 Total(kW) -62717.63 -62717.63 SSR SSR 9 9 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 表表 4-14 高压甲醇回收塔高压甲醇回收塔 T0206 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 2-29 2-34 2-30 2-35 Temperature 102.10 120.10 120.30 161.70 Pressure bar 6.34 6.33 6.33 6.43 Vapor Frac 0.00 0.00 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 662.38 174.68 189.63 647.43 Mass Flow kg/hr 12140.01 5540.98 6017.03 11663.95 Volume Flow cum/hr 13.42 8.29 980.01 13.73 Enthalpy kW -51284.48 -11092.00 -10395.13 -49379.73 H(kW) -62376.48 -59774.86 QC(kW) 0.00 QR(kW) 2601.62 W(kW) 0.00 Total(kW) -59774.86 -59774.86 4.6 亚砜合成工段 图图 4-6 亚砜合成工段流程图亚砜合成工段流程图 SSR SSR 1010 中化泉州石化 3 万吨/年干气脱硫制二甲基亚砜项目能量平衡计算书 表表 4-15 硫醚硫醚氧化氧化塔塔 R0301 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 3-2 3-3 3-7 TailGas 3-4 Temperature 40.70 31.00 25.00 25.00 50.00 Pressure bar 1.10 1.10 1.10 1.02 1.10 Vapor Frac 1.00 1.00 0.00 1.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 44.71 29.35 12.30 6.38 58.05 Mass Flow kg/hr 2773.03 960.90 947.01 209.67 4471.27 Volume Flow cum/hr 1060.48 674.80 0.87 155.06 4.18 Enthalpy kW -454.00 15.67 -671.48 5.91 -3117.59 H(kW) -1109.81 -3111.68 Q(kW) -2001.87 W(kW) 0.00 Total(kW) -1109.81 -1109.81 4.7 亚砜精制工段 图图 4-7 亚砜精制工段流程图亚砜精制工段流程图 表表 4-16 碱洗罐碱洗罐 V0301 能量衡算表能量衡算表 In Out Stream ID 3-6 3-8 3-9 Temperature 50.00 30.00 68.50 Pressure bar 1.10 1.05 1.05 Vapor Frac 0.00 0.00 0.00 Mole Flow kmol/hr 45.76 27.48 72.70 Mass Flow kg/hr 3524.25 500.00 4024.25 Volume Flow cum/hr 3.30 0.45 3.82 Enthalpy kW -2457.29 -2143.51 -4600.80 H(kW) -4600.80 -4600.80 Q(kW) 0.00 SSR SSR 1111 中化泉州石