8-2 附录二 能量衡算说明书

年产3500吨牛磺酸项目 能量衡算说明书目 录1 概述- 1 -2 热量衡算原理- 1 -3 热量衡算任务- 1 -4 热量衡算- 2 -4.1 烟气脱硫工段能量衡算- 2 -4.1.1 E0101换热器- 2 -4.1.2 E0102换热器- 2 -4.1.3 E0103换热器- 3 -4.1.4 T0101A脱硫塔- 3 -4.1.5 T0101B脱硫塔- 4 -4.2 碳铵冷却结晶工段能量衡算- 4 -4.2.1 E0201换热器- 4 -4.2.2 R0201反应器- 5 -4.2.3 V0201闪蒸罐- 5 -4.2.4 E0202换热器- 6 -4.2.5 E0203换热器- 6 -4.2.6 E0204换热器- 7 -4.2.7 V0202A闪蒸罐- 8 -4.2.8 E0205换热器- 8 -4.2.9 V0202B闪蒸罐- 9 -4.2.10 M0201结晶器- 9 -4.2.11 S0201分离器- 10 -4.3 牛磺酸合成工段能量衡算- 10 -4.3.1 E0302换热器- 10 -4.3.2 E0301换热器- 11 -4.3.3 R0301牛磺酸- 11 -4.3.4 E0303换热器- 12 -4.3.5 E0304换热器- 13 -4.3.6 V0301闪蒸罐- 13 -4.3.7 E0305换热器- 14 -4.3.8 M0301结晶器- 14 -4.3.9 S0301固液分离器- 15 -4.4 硫酸铵精制工段能量衡算- 15 -4.4.1 E0401换热器- 15 -4.4.2 V0401闪蒸罐- 16 -4.4.3 E0403换热器- 17 -4.4.4 E0402换热器- 17 -4.4.5 E0404换热器- 18 -4.4.6 M0401结晶器- 18 -4.4.7 V0402闪蒸罐- 19 -4.4.8 S0401固液分离器- 20 -4.4.9 V0405分流器- 20 -5 总结- 21 -1 概述拟建一套年处理38.88亿立方米烟气的烟气深度脱硫并且硫资源化利用的装置，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。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： （2-1）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 （2-2）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。3 热量衡算任务在进行烟气脱硫并且硫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： 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； 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； 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； 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； 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。4 热量衡算4.1 烟气脱硫工段能量衡算4.1.1 E0101换热器表4-1 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-6.872表4-2 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度67.720压力bar7.0937.093气相分率00摩尔流量kmol/hr8374.418374.41质量流量kg/hr150000150000体积流量cum/hr166.158159.758焓Gcal/hr-522.212-529.084表4-3 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-6.872-522.212-529.08404.1.2 E0102换热器表4-4 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-19.906表4-5 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度242.544压力bar7.0937.093气相分率11摩尔流量kmol/hr1331013310质量流量kg/hr404193404193体积流量cum/hr80509.249224.1焓Gcal/hr-181.301-201.207表4-6 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-19.906-181.301-201.20704.1.3 E0103换热器表4-7 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-19.906表4-8 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度242.544压力bar7.0937.093气相分率11摩尔流量kmol/hr1331013310质量流量kg/hr404193404193体积流量cum/hr80509.249224.1焓Gcal/hr-181.301-201.207表4-9 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-19.906-181.301-201.20704.1.4 T0101A脱硫塔表4-10 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表4-11 流股焓变计算表项目进料流股进料流股出料流股出料流股温度204446.465.3压力bar7.0937.0937.0937.093气相分率0101摩尔流量kmol/hr8374.41133107915.8613172.5质量流量kg/hr150000404193168816385377体积流量cum/hr159.75849224.1149.90852049.3焓Gcal/hr-529.084-201.207-570.212-160.079表4-12 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-730.291-730.29104.1.5 T0101B脱硫塔表4-13 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.001表4-14 流股焓变计算表项目进料流股进料流股出料流股出料流股温度46.44446.145.6压力bar7.0937.0937.0937.093气相分率0110摩尔流量kmol/hr7915.861331013349.27908.55质量流量kg/hr168816404193405140167870体积流量cum/hr149.90849224.149705.4148.812焓Gcal/hr-570.212-201.207-204.269-567.151表4-15 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.001-771.419-771.4204.2 碳铵冷却结晶工段能量衡算4.2.1 E0201换热器表4-16 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）036.606表4-17 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度45.690压力bar1.0131.013气相分率00摩尔流量kmol/hr7908.558401.04质量流量kg/hr167870167870体积流量cum/hr148.84385578焓Gcal/hr-567.168-530.562表4-18 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error036.606-567.168-530.56204.2.2 R0201反应器表4-19 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.018表4-20 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度9090压力bar1.0131.013气相分率00.344摩尔流量kmol/hr8401.048401.07质量流量kg/hr167870167870体积流量cum/hr8557885654.3焓Gcal/hr-530.562-530.544表4-21 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.018-530.562-530.54404.2.3 V0201闪蒸罐表4-22 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.001表4-23 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度909090压力bar1.0131.0131.013气相分率0.34401摩尔流量kmol/hr8401.075513.152887.93质量流量kg/hr1678701034464425.4体积流量cum/hr85654.3104.18685550.4焓Gcal/hr-530.544-368.957-161.586表4-24 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.001-530.544-530.54304.2.4 E0202换热器表4-25 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）09.336表4-26 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度-49.920压力bar11气相分率10.99摩尔流量kmol/hr26521.726413.5质量流量kg/hr790517790517体积流量cum/hr490816636883焓Gcal/hr-384.309-374.973表4-27 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error09.336-384.309-374.97304.2.5 E0203换热器表4-28 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.4450表4-29 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度9020压力bar1.0131气相分率10.014摩尔流量kmol/hr2887.932426.33质量流量kg/hr64425.464425.4体积流量cum/hr85550.4862.555焓Gcal/hr-161.586-194.312表4-30 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-32.726-161.586-194.31204.2.6 E0204换热器表4-31 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）021.839表4-32 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度19.4-40压力bar11气相分率0.910.887摩尔流量kmol/hr28805.928713.2质量流量kg/hr854942854942体积流量cum/hr636892492745焓Gcal/hr-569.285-591.124表4-33 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-21.839-569.285-591.12404.2.7 V0202A闪蒸罐表4-34 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表4-35 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度-40-40-40压力bar111气相分率0.88710摩尔流量kmol/hr28713.225469.13244.14质量流量kg/hr85494276653388409体积流量cum/hr49274549267866.908焓Gcal/hr-591.124-324.611-266.513表4-36 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-591.124-591.12404.2.8 E0205换热器表4-37 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）01.957表4-38 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度-400压力bar11气相分率00.001摩尔流量kmol/hr3244.143244.41质量流量kg/hr8840988409体积流量cum/hr66.90871.872焓Gcal/hr-266.513-264.556表4-39 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error01.957-266.513-264.55604.2.9 V0202B闪蒸罐表4-40 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表4-41 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度000压力bar111气相分率0.00110摩尔流量kmol/hr3244.410.233244.18质量流量kg/hr884098.78288400.2体积流量cum/hr71.8725.19766.675焓Gcal/hr-264.556-0.014-264.542表4-42 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-264.556-264.55604.2.10 M0201结晶器表4-43 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-3.458表4-44 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度00压力bar11气相分率00摩尔流量kmol/hr3244.182595.92质量流量kg/hr88400.288400.2体积流量cum/hr66.67567.791焓Gcal/hr-264.542-268表4-45 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-3.458-264.542-26804.2.11 S0201分离器表4-46 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.446表4-47 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度000压力bar111固相分率0.2501摩尔流量kmol/hr2595.921947.44648.478质量流量kg/hr88400.237134.451265.9体积流量cum/hr67.79110.31532.324焓Gcal/hr-268-136.728-131.738表4-48 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.466-268-268.46604.3 牛磺酸合成工段能量衡算4.3.1 E0302换热器表4-49 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.037表4-50 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度122.5150压力bar55气相分率11摩尔流量kmol/hr8484质量流量kg/hr3700.473700.47体积流量cum/hr530.828571.852焓Gcal/hr-0.956-0.919表4-51 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.037-0.956-0.91904.3.2 E0301换热器表4-52 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）019.048表4-53 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度90.1150压力bar55气相分率00.234摩尔流量kmol/hr5513.155527.67质量流量kg/hr103444103444体积流量cum/hr104.1748979.65焓Gcal/hr-368.945-349.897表4-54 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error019.048-368.945-349.89704.3.3 R0301牛磺酸表4-55 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）09.038表4-56 流股焓变计算表项目进料流股进料流股出料流股温度150150150压力bar555气相分率0.23410.243摩尔流量kmol/hr5527.67845568.95质量流量kg/hr1034443700.47107145体积流量cum/hr8979.65571.8529638.59焓Gcal/hr-349.897-0.919-341.778表4-57 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error09.038-350.816-341.77804.3.4 E0303换热器表4-58 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.0表4-59 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度123.3150压力bar50.5气相分率11摩尔流量kmol/hr1818质量流量kg/hr792.957792.957体积流量cum/hr114.0151262.53焓Gcal/hr-0.205-0.196表4-60 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.009-0.205-0.19604.3.5 E0304换热器表4-61 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-19.72表4-62 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度15090压力bar55气相分率0.2680摩尔流量kmol/hr5575.715561.34质量流量kg/hr107938107938体积流量cum/hr10348.4111.037焓Gcal/hr-353.035-372.755表4-63 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-19.72-353.035-372.75504.3.6 V0301闪蒸罐表4-64 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）052.08表4-65 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度909090压力bar0.40.40.4气相分率010摩尔流量kmol/hr5561.345301.52277.292质量流量kg/hr1079389720910728.8体积流量cum/hr111.0563989809.795焓Gcal/hr-372.764-298.469-22.209表4-66 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error052.086-372.764-320.67804.3.7 E0305换热器表4-67 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.413表4-68 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度904压力bar11气相分率00摩尔流量kmol/hr277.292277.292质量流量kg/hr10728.810728.8体积流量cum/hr9.7959.451焓Gcal/hr-22.209-22.622表4-69 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.413-22.209-22.62204.3.8 M0301结晶器表4-70 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）03.672表4-71 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度3.320压力bar11气相分率00固相分率00.14摩尔流量kmol/hr437.261383.404质量流量kg/hr15372.615372.6体积流量cum/hr11.2518.02焓Gcal/hr-33.958-30.286表4-72 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error03.672-33.958-30.28604.3.9 S0301固液分离器表4-73 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00表4-74 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度202020压力bar111气相分率000固相分率0.1410摩尔流量kmol/hr383.40453.852329.552质量流量kg/hr15372.66739.538633.07体积流量cum/hr8.022.15.919焓Gcal/hr-30.286-5.617-24.669表4-75 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-30.286-30.28604.4 硫酸铵精制工段能量衡算4.4.1 E0401换热器表4-79 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）01.275表4-80 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度2087.6压力bar0.30.3气相分率00.316固相分率00摩尔流量kmol/hr329.552329.552质量流量kg/hr8633.078633.07体积流量cum/hr5.91910376.1焓Gcal/hr-24.669-23.394表4-81 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error01.275-24.669-23.39404.4.2 V0401闪蒸罐表4-82 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）00.782表4-83 流股焓变计算表项目进料流股出料流股出料流股温度87.6110110压力bar0.30.30.3气相分率0.31610固相分率000摩尔流量kmol/hr329.552175.906153.646质量流量kg/hr8633.073181.585451.49体积流量cum/hr10376.118642.42.995焓Gcal/hr-23.394-10.049-12.563表4-84 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.782-23.394-22.61204.4.3 E0403换热器表4-85 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.067表4-86 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度1104压力bar11气相分率00固相分率00摩尔流量kmol/hr153.646153.646质量流量kg/hr5451.495451.49体积流量cum/hr2.9952.847焓Gcal/hr-12.562-12.629表4-87 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.067-12.562-12.62904.4.4 E0402换热器表4-88 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.681表4-89 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度55.64压力bar11气相分率0.2630固相分率00摩尔流量kmol/hr290290质量流量kg/hr5125.965125.96体积流量cum/hr2077.976.112焓Gcal/hr-14.094-14.775表4-90 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.681-14.094-14.77504.4.5 E0404换热器表4-91 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0.4450表4-92 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度29.733压力bar11气相分率0.0720.081固相分率00摩尔流量kmol/hr639.959639.959质量流量kg/hr15983.715983.7体积流量cum/hr1165.321322.58焓Gcal/hr-42.926-42.865表4-93 热量平衡计算一览表W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.061-42.926-42.86504.4.6 M0401结晶器表4-94 热负荷表WQHeat Duty（Gcal/hr）0-19.555表4-95 流股焓变计算表项目进料流股出料流股温度87.633压力bar0.31气相分率0.3160.076固相分率00.021摩尔流量kmo