4-1 附录一 物料、能量平衡书

物料、能量衡算说明书 SJTU物料、能量衡算说明书山西武乡21000MW火力发电机组氨法烟气脱硫设计团队：闵行F5小组成员：冯一峰 陈加航 方颖 路会超 王卫秦设计单位：上海交通大学设计时间：2017年7月目录第一章 物料衡算说明书21.1物料守恒的意义21.2物料遵循守恒的原则21.3物料守恒21.3.1氧化工段物料衡算21.3.2一段吸收工段物料衡算31.3.3二段吸收工段物料衡算41.3.4换热工段物料衡算51.3.5浓缩结晶工段物料衡算51.3.6固液分离工段物料衡算6第二章 能量衡算说明书82.1能量衡算的意义82.2 能量衡算应遵循的原则82.3热量衡算任务82.4热量衡算92.4.1氧化工段热量衡算92.4.2一段吸收工段热量衡算92.4.3二段吸收工段热量衡算102.4.4换热工段热量衡算112.4.5浓缩结晶工段热量衡算112.4.6固液分离工段热量衡算1212第一章 物料衡算说明书1.1物料守恒的意义 物料衡算是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算，在工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。其目的在于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。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物料遵循守恒的原则 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) 特别地，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) 在稳定状态下有：(物料进入率)=(物料流出率)1.3物料守恒1.3.1氧化工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的氧化工段物料衡算图：图1.1 氧化工段物料衡算图表1.1 氧化工段物料衡算表 由表1.1可知进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.2一段吸收工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的二段吸收工段物料衡算图：图1.2 一段吸收工段物料衡算图 表1.2 一段吸收工段物料衡算表 由表1.2可知进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.3二段吸收工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的二段吸收工段物料衡算图：图1.3 二段吸收工段物料衡算图表1.3 二段吸收工段物料衡算表 由表1.3可知进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.4换热工段物料衡算 下图是由Aspen Plus软件模拟得出的换热工段物料衡算图：图1.4 换热工段物料衡算图表1.4 换热工段物料衡算表 由表1.4可知进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.5浓缩结晶工段物料衡算 下图是由Aspen Plus软件模拟得出的浓缩结晶工段物料衡算图：图1.5 浓缩结晶工段物料衡算图表1.5 浓缩结晶工段物料衡算表 由表1.5可知进、出物料的总体质量保持平衡。1.3.6固液分离工段物料衡算下图是由Aspen Plus软件模拟得出的固液分离工段物料衡算图：图1.6 固液分离工段物料衡算图表1.6 固液分离工段物料衡算表 由表1.6可知进、出物料的总体质量保持平衡。 第二章 能量衡算说明书2.1能量衡算的意义 在化工生产中，有些过程需消耗巨大的能量，如蒸发、干燥、蒸馏等；而另一些过程则可释放大量能量，如燃烧、放热化学反应过程等。为了使生产保持在适宜的工艺条件下进行，必须掌握物料带入或带出体系的能量，控制能量的供给速率和放热速率。为此，需要对各生产体系进行能量衡算。能量衡算对于生产工艺条件的确定、设备的设计是不可缺少的一种化工基本计算。化工生产的能量消耗很大，能量消耗费用是化工产品的主要成本之一。衡量化工产品能量消耗水平的指标是能耗，即制造单位质量（或单位体积）产品的能量消耗费用。能耗也是衡量化工生产技术水平的主要指标之一。而能量衡算可为提高能量的利用率，降低能耗提供主要依据。通过能量衡算，可确定整个工艺系统的能耗是否符合设计合同的要求。2.2 能量衡算应遵循的原则 物流焓的基准状态包括物流的基准压强、基准温度、基准相状态，热量衡算的文字表达式为：输入系统的能量=输出系统的能量+系统积累的能量 对于连续生产，系统积累的能量为0，所以有：Q + W = Hout - HinQ系统的换热量，即与加热剂或冷却剂的换热量W输入系统的机械能Hin进入系统的物料的焓Hout离开系统的物料的焓。2.3热量衡算任务 在进行热量衡算过程中，可通过定量计算完成下列基本任务： 1）确定工艺单元中物料输送机械所需要的功率，以便于设备的设计与选型； 2）计算换热设备尺寸，为后续设计中提供设备条件； 3）提高热量内部集成度，充分利用余热，提高能量利用率； 4）最终计算出总需求能量和能量费用，确定工艺过程在经济上的可行性。2.4热量衡算2.4.1氧化工段热量衡算图2.1 氧化工段流股焓变计算图表2.1.1 氧化工段流股焓变计算表能量衡算计算表QWHINHOUTERROR-20.1780-649.293-669.4710OXI-15.6533HEATER40.217312HEATER5-4.74336表2.1.2 氧化工段能量衡算计算表2.4.2一段吸收工段热量衡算图2.2 一段吸收工段流股焓变计算图表2.2.1 一段吸收工段流股焓变计算表能量衡算计算表QWHINHOUTERROR00-2214.24-2214.245-0.005ABSORB10表2.2.2 一段吸收工段能量衡算计算表2.4.3二段吸收工段热量衡算图2.3 二段吸收工段流股焓变计算图表2.3.1 二段吸收工段流股焓变计算表能量衡算计算表QWHINHOUTERROR00-1767.481-1767.484-0.003ABSORB10表2.3.2 二段吸收工段能量衡算计算表2.4.4换热工段热量衡算图2.4 换热工段流股焓变计算图表2.4.1 换热工段流股焓变计算表能量衡算计算表QWHINHOUTERROR00-1844.78-1844.780HEATX0表2.4.2 换热工段能量衡算计算表2.4.5浓缩结晶工段热量衡算图2.5 浓缩结晶工段流股焓变计算图表2.5.1 浓缩结晶工段流股焓变计算表能量衡算计算表QWHINHOUTERROR-22.790-1780.338-1803.1280FLASH1-22.19CRYSTAL-0.6表2.5.2 浓缩