10-1-附录一 物料衡算计算书

秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 20172017 年年“东华科技东华科技- -陕鼓杯陕鼓杯” 第十一届全国大学生化工设计竞赛第十一届全国大学生化工设计竞赛 秦皇岛热电厂秦皇岛热电厂 烟气脱硫并烟气脱硫并资源化利用项目资源化利用项目 物料衡算计算书物料衡算计算书 团队名称：团队名称：燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 指导老师：指导老师：康建新、姜洋、何云华、王龙刚、李莹康建新、姜洋、何云华、王龙刚、李莹 团队成员：团队成员：李洁、张硕、唐政、代品一、霍天怡李洁、张硕、唐政、代品一、霍天怡 完成时间：完成时间：20172017 年年 8 8 月月 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 目目 录录 第一章 物料衡算.1 1.1 总论.1 1.2 衡算方法.1 1.3 总项目核算.2 1.3.1 总工艺流程图.2 1.3.2 物料衡算任务.2 1.3.3 烟气脱硝除尘工段物料衡算.3 1.3.4 氨氮废水汽提氨工段物料衡算.6 1.3.5 二氧化硫吸收工段物料衡算.9 1.3.6 磷酸二氢铵生产工段物料衡算.13 1.3.7 发烟硫酸制备工段物料衡算.16 1 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 第一章第一章 物料衡算物料衡算 1.1 总论总论 项目使用氨法处理热电厂含硫烟气，脱硫效率可达 99%，联产质量分数 96%的 磷酸二氢铵做为中阿化肥厂下游产品原料；同时联产质量分数为 20%的发烟硫 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 衡算方法衡算方法 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 况如表 1-1 所示： 表表 1-1 物料横算式适用范围物料横算式适用范围 类别类别物料衡算形式物料衡算形式无化学反应无化学反应有化学反应有化学反应 总质量衡算式适用适用 总衡算式 总物质的量衡算式适用不适用 2 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 组分质量衡算式适用不适用 组分衡算式 组分物质的量衡算式适用不适用 元素原子质量衡算式适用适用元素原子衡算 式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 总项目核算总项目核算 1.3.1 总工艺流程图总工艺流程图 从原料入厂到产品输出，其工艺路线可分为如下 5 个工段：烟气脱硝除尘 工段、氨氮废水汽提氨工段、二氧化硫吸收工段、磷酸二氢铵制备工段、发烟 硫酸制备工段。 图图 1-1 产品总工艺路线图产品总工艺路线图 1.3.2 物料衡算任务物料衡算任务 对于本厂，工艺采取年开工 322 天的连续操作，其中一年内的三四周（约 34 天）用于固定的停车设备检修及紧急情况处理。物料衡算的主要任务在于： 确定烟气处理效率和磷酸二氢铵、发烟硫酸的产量及质量分数； 确定磷酸中和剂的循环量以及损失率等指标； 确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标； 3 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 汇总全流程物料衡算，数据用于完成物料流程图等后续设计任务。 1.3.3 烟气脱硝除尘工段物料衡算烟气脱硝除尘工段物料衡算 图图 1-2 烟气脱硝除尘工艺路线图烟气脱硝除尘工艺路线图 表表 1-2 脱硝反应器系统总物料衡算脱硝反应器系统总物料衡算 入口入口出口出口 物流编号123 物流说明含 NOX烟气含氨空气脱硝烟气 Temperature C370370369.999998 Pressure bar1.181.081.08 Vapor Frac111 Mole Flow kmol/hr74268.5611247.5375516.091 Mass Flow kg/hr2217791.35335.072253126.14 Volume Flow cum/hr3365600.2761768.46013738998.37 Enthalpy Gcal/hr-1037.7752.5059233-1035.2692 Mole Flow kmol/hr N254723.811938.4955662.301 4 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 SO2150.550150.55 O24501.5252.644754.14 C0210086.85010086.85 H204755.804755.8 NO50.05050.05 NH4HSO3000 NH42SO3000 H3O+000 NH4+000 AMMON(S)000 SALT1000 SALT2000 HSO3-000 OH-000 SO3-000 H3PO4000 TRIAM(S)000 ORTHO(S)000 H3PO4(S)000 SALT4000 DIAMM(S)000 H2PO4-000 HCO3-000 HPO4-000 CO3-000 PO4-000 SALT3000 NH4CL000 5 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 NAOH000 NACL000 NA+000 SODIU(S)000 NAH2P(S)000 SALT6000 MONOS(S)000 NA2HP(S)000 SALT7000 SALT8000 DISOD(S)000 NH4CL(S)000 NAOH:(S)000 NAOH(S)000 NACL(S)000 CL-000 SO3000 TRIPL(S)000 DOUBL(S)000 GLAUB(S)000 SALT5000 SALT9000 HSO4-000 SO4-000 SALT10000 WEGSC(S)000 TRONA(S)000 SALT11000 6 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 SALT12000 SALT13000 SALT14000 SALT15000 H2SO4000 SALT16000 SALT17000 1.3.4 氨氮废水汽提氨工段物料衡算氨氮废水汽提氨工段物料衡算 图图 1-3 氨氮废水汽提氨工段工艺路线图氨氮废水汽提氨工段工艺路线图 表表 1-3 氨氮汽提塔系统总物料衡算氨氮汽提塔系统总物料衡算 入口入口出口出口 物流编号12131416 物流说明高浓度氨氮废水蒸汽含氨蒸汽低浓度氨氮废水 Temperature C8013096.1132214100.458425 Pressure bar22.698318931.013251.01325 Vapor Frac0110 7 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 Mole Flow kmol/hr2564.14347222.03374137.496432648.68078 Mass Flow kg/hr46654.626840002456.1180648198.5088 Volume Flow cum/hr47.33984942715.139364137.9552749.2883645 Enthalpy Gcal/hr-170.7519-12.651678-6.8730889-176.53049 Mole Flow kmol/hr N20000 SO20000 O20000 C020000 H202495.50272222.03374116.2532122601.29625 NO0000 NH321.2685696021.24321790.03835033 NH4HSO30000 NH42SO30000 H3O+3.2592e-1009.237e-1201.1034e-09 NH4+0.0130257302.005e-1122.6235e-05 AMMON(S)0000 SALT10000 SALT20000 HSO3-0000 OH-2.6553078703.767e-110 2.64230837 SO3-0000 H3PO40000 TRIAM(S)0000 ORTHO(S)0000 H3PO4(S)0000 SALT40000 DIAMM(S)0000 8 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 H2PO4-0000 HCO3-0000 HPO4-0000 CO3-0000 PO4-0000 SALT30000 NH4CL0000 NAOH0000 NACL0000 NA+23.673061903.357e-10923.6730619 SODIU(S)0000 NAH2P(S)0000 SALT60000 MONOS(S)0000 NA2HP(S)0000 SALT70000 SALT80000 DISOD(S)0000 NH4CL(S)0000 NAOH:(S)0000 NAOH(S)0000 NACL(S)0000 CL-21.03077970021.0307797 SO30000 TRIPL(S)0000 DOUBL(S)0000 GLAUB(S)0000 SALT50000 9 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 SALT90000 HSO4-0000 SO4-0000 SALT100000 WEGSC(S)0000 TRONA(S)0000 SALT110000 SALT120000 SALT130000 SALT140000 SALT150000 H2SO40000 SALT160000 SALT170000 1.3.5 二氧化硫吸收工段物料衡算二氧化硫吸收工段物料衡算 图图 1-4 二氧化硫吸收工段工艺路线图二氧化硫吸收工段工艺路线图 10 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 表表 1-4 二氧化硫吸收系统总物料衡算二氧化硫吸收系统总物料衡算 入口入口入口入口 物流编号6182733 物流说明脱硝烟气含氨蒸汽脱硫烟气脱硫母液 Temperature C80808534.719615 Pressure bar1.081.013251.013251.21325 Vapor Frac11 Mole Flow kmol/hr75527.524821.25229974702.03210844. Mass Flow kg/hr2253126.14361.947502231208.03808057. Volume Flow cum/hr2051911.19613.047842194098.33826.60 Enthalpy Gcal/hr-1207.889-0.222506-1156.1216-14370.8 Mole Flow kmol/hr N255708.0363055707.140.89581 SO2150.5501.5004700.000721 O24742.7061904742.56200.14408 C0210086.85010079.831.09151 H204824.402880.00908154166.6609210465 NO4.3147496304.312040360.0027089 NH4HSO30000 NH42SO30000 H3O+0000.000574 NH4+000220.23 AMMON(S)0000 SALT10000 SALT20000 HSO3-00083.7963 OH-0000.00083 SO3-00065.2521 11 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 H3PO40000 TRIAM(S)0000 ORTHO(S)0000 H3PO4(S)0000 SALT40000 DIAMM(S)0000 H2PO4-0000 HCO3-0005.9209922 HPO4-0000 CO3-0000.005721 PO4-0000 SALT30000 NH4CL0000 NAOH0000 NACL0000 NA+0000 SODIU(S)0000 NAH2P(S)0000 SALT60000 MONOS(S)0000 NA2HP(S)0000 SALT70000 SALT80000 DISOD(S)0000 NH4CL(S)0000 NAOH:(S)0000 NAOH(S)0000 NACL(S)0000 12 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 CL-0000 SO30000 TRIPL(S)0000 DOUBL(S)0000 GLAUB(S)0000 SALT50000 SALT90000 HSO4-0000 SO4-0000 SALT100000 WEGSC(S)0000 TRONA(S)0000 SALT110000 SALT120000 SALT130000 SALT140000 SALT150000 H2SO40000 SALT160000 SALT170000 13 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 1.3.6 磷酸二氢铵生产工段物料衡算磷酸二氢铵生产工段物料衡算 图图 1-5 磷酸二氢铵系统工艺路线图磷酸二氢铵系统工艺路线图 表表 1-5 磷酸二氢铵系统总物料衡算磷酸二氢铵系统总物料衡算 进口进口出口出口 物流编号3340434658 物流说明脱硫母液磷酸二氧化硫汽提废水 磷酸二氢铵溶 液 Temperature C34.719615255080121.005132 Pressure bar1.213251.01325222.1 Vapor Frac00100 Mole Flow kmol/hr210844.721524.31704156.38145210860.619283.208544 Mass Flow kg/hr3808057.2627215.5419842.56193798712.7726717.4709 Volume Flow cum/hr3826.6030231.2305172061.33303909.2969416.092164 Enthalpy Gcal/hr-14370.873-91.23283-11.14716-14195.344-80.100103 Mole Flow kmol/hr N20.895813870000 SO20.000721060148.2644200 O20.1440896701.098803100 C021.0915162907.018230300 H20210465.799301.91619 9 0210860.18159.1224966 14 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 NH31.57703383000.20633775.8748e-06 NH4HSO300000 NH42SO300000 H3O+0.000574700.222228203.1676e-050.01842834 NH4+220.233317000.11587421.10420966 AMMON(S)00000 SALT100000 SALT200000 HSO3-83.79635440000 OH-0.000832134.9498e-100.115905883.9804e-10 SO3-65.25213450000 H3PO40221.95638000.00015516 TRIAM(S)00000 ORTHO(S)00000 H3PO4(S)00000 SALT400000 DIAMM(S)00000 H2PO4-00.2222282000.00020109 HCO3-5.920992260000 HPO4-03.1907e-0005.6202e-09 CO3-0.005721830000 PO4-08.7027e-2002.4608e-17 SALT30000222.17826 NH4CL00000 NAOH00000 NACL00000 NA+00000 SODIU(S)00000 15 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 NAH2P(S)00000 SALT600000 MONOS(S)00000 NA2HP(S)00000 SALT700000 SALT800000 DISOD(S)00000 NH4CL(S)00000 NAOH:(S)00000 NAOH(S)00000 NACL(S)00000 CL-00000 SO300000 TRIPL(S)00000 DOUBL(S)00000 GLAUB(S)00000 SALT500000 SALT900000 HSO4-0005.0647e-150.44713704 SO4-0001.0477e-090.33764993 SALT1000000 WEGSC(S)00000 TRONA(S)00000 SALT1100000 SALT1200000 SALT1300000 SALT1400000 SALT1500000 16 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 H2SO40006.9723e-303.9021e-09 SALT1600000 SALT1700000 NO0.002708940000 1.3.7 发烟硫酸制备工段物料衡算发烟硫酸制备工段物料衡算 图图 1-6 发烟硫酸制备工艺路线图发烟硫酸制备工艺路线图 表表 1-6 发烟硫酸系统总物料衡算发烟硫酸系统总物料衡算 入口入口出口出口 物流编号4362676869 物流说明二氧化硫空气浓硫酸烟气发烟硫酸 Temperature C50256570.6967365.02325 Pressure bar21.01325322 Vapor Frac11001 Mole Flow kmol/hr156.38144007246.416867405.662325.3243 Mass Flow kg/hr9842.56111540.15660800673015.19167.536 Volume Flow cum/hr2061.3339781.440380.477115391.48924571.782 Enthalpy Gcal/hr-11.1471-0.00065-1330.6458-1344.63-0.3465 17 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目物料衡算计算书物料衡算计算书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 Mole Flow kmol/hr N2031609.