52附录二能量平衡计算书

1、能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目能量平衡计算书Duckweed 团队浙江工业大学I能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目浙江工业大学 Duckweed 团队队员：谢佳琪 郑指导：彦飞目录1.1概述11.2热量衡算原理21.3热量衡算任务31.4热量衡算31.4.1深度脱硫工段31.4.2硫磺工段91.4.3氯化亚砜工段301.5总结42Duckweed 团队浙江工业大学II能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目Duckwe

2、ed 团队浙江工业大学III能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目1.1 概述本项目主要通过对总厂 72MW 发电机组产生的含硫烟道气进行深度脱硫，并以脱硫后富集的二氧化硫与硫化氢为主要原料，通过三级 Claus 催化工艺纯度为 99.2%的液硫，然后根据弹性市场需求与二氧化硫和氯气反应生成纯度为99.0%的氯化亚砜，预计氯化亚砜最大年产量为 8.05 万吨。设计过程中利用Aspen Plus 对全流程进行模拟，并在此基础上完成能量衡算，Aspen plus 全流程共三个工段的模拟如图 1-1 所示。深度脱硫工段：硫磺工段：氯化亚砜工段：Duckweed 团

3、队浙江工业大学1能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目图 1-1 全流程模拟流程图在全工艺伴随着物料从一系或单元进入另一系或单元，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、和转化。其中的能量变换数量以从能量衡算求得，对于新设计的车间，可以由此确定的热负荷。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。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。1.2 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：å

4、 Qin = å Qin + å Qi其中，åQin 表示输入热量的总和；å Qout 表示输出热量的总和；å Qi 表示损失热量的总和。对于连续系统：Q + W =Hout - Hin其中，Q的热负荷。W输的机械能。Hout离开的各物料焓之和。Hin进入的各物料焓之和。Duckweed 团队浙江工业大学2能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目在进行全厂热量衡算时，是以单元为基本，考虑由机械能转换、化学反应和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺系统级的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。1.3

5、热量衡算任务在进行热量衡算中，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，以便于进行的设计和选型；确定精馏等单元操作中所需要的热量或以及传递速率，计算换热的，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上的可行性。1.4 热量衡算1.4.1 深度脱硫工段1.4.1.1 鼓风机热量衡算（1）C0101表 1-1 热负荷表Duckweed 团

6、队浙江工业大学3WQHeat Duty（Gcal/hr）1.7780能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-2流股焓变计算表表 1-3 热量平衡计算一览表1.4.1.2 换热器热量衡算（1）E0101表 1-4 热负荷表表 1-5 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学4InOut物流编号01050106WQHeat Duty（Gcal/hr）00.425W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error1.7780-272.359-270.5810InOut物流编号01010102Tempe

7、rature（）4557.9Pressure（atm）0.991.1Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）18982.08318982.083Mass Flow（kg/hr）548067.61548067.61Volume Flow（cum/hr）500000468220.893Enthalpy（Gcal/hr）-272.359-270.581能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-6 热量平衡计算一览表（2）E0102表 1-7 热负荷表表 1-8 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学5InOut物流编号010801

8、09Temperature（）98.974Pressure（atm）11Vapor Frac10.055Mole Flow（kmol/hr）1623.9761622.958Mass Flow（kg/hr）32194.49132194.491WQHeat Duty（Gcal/hr）0-15.663W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.425-172.612-172.1870Temperature（）52.465Pressure（atm）1.11.1Vapor Frac0< 0.001Mole Flow（kmol/hr）20

9、11.1252011.131Mass Flow（kg/hr）52495.09852495.098Volume Flow（cum/hr）38.41338.708Enthalpy（Gcal/hr）-172.612-172.187能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-9 热量平衡计算一览表（3）E0103表 1-10 热负荷表表 1-11流股焓变计算表表 1-12 热量平衡计算一览表Duckweed 团队浙江工业大学6W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）ErrorInOut物流编号01140115Tem

10、perature（）90.145Pressure（atm）1.11.1Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）1979.9371979.937Mass Flow（kg/hr）48294.69948294.699Volume Flow（cum/hr）32.71131.853Enthalpy（Gcal/hr）-164.796-166.107WQHeat Duty（Gcal/hr）0-1.311W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-15.663-93.745-109.4080Volume Flow（cum/hr）4

11、9226.4022568.23Enthalpy（Gcal/hr）-93.745-109.408能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目1.4.1.3 塔热量衡算（1）T0101表 1-13 热负荷表表 1-14流股焓变计算表表 1-15 热量平衡计算一览表（2）T0102表 1-16 热负荷表Duckweed 团队浙江工业大学7W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-448.906-448.9050.001InOut物流编号0117010201130114Temperature（）43.257.

12、94952.4Pressure（atm）11.111.079Vapor Frac0110Mole Flow（kmol/hr）2158.78618982.08319072.9682011.125Mass Flow（kg/hr）51516.939548067.61547089.45152495.098Volume Flow（cum/hr）35.019468220.893503698.24438.413Enthalpy（Gcal/hr）-178.325-270.581-276.293-172.612WQHeat Duty（Gcal/hr）000-1.311-164.796-166.1070能量平衡计

13、算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-17流股焓变计算表表 1-18 热量平衡计算一览表1.4.1.4 气液分离器热量衡算（1） F0101表 1-19 热负荷表Duckweed 团队浙江工业大学8WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.040W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error017.748-172.187-154.4390InOut物流编号010601080107Temperature（）6598.9120.2Pressure（atm）1.111Vapor Frac010Mole Fl

14、ow（kmol/hr）2011.1311623.976242.584Mass Flow（kg/hr）52495.09832194.49120300.608Volume Flow（cum/hr）38.70849226.40211.955Enthalpy（Gcal/hr）-172.187-93.745-60.694WCondenserReboilerQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.23817.98617.748能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-20流股焓变计算表表 1-21 热量平衡计算一览表1.4.2 硫磺工段1.4.2.1 鼓风机热

15、量衡算（1）C0201表 1-22 热负荷表表 1-23 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学9WQHeat Duty（Gcal/hr）0.0050W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.040-109.408-109.4480InOut物流编号010901180110Temperature（）7473.373.3Pressure（atm）111Vapor Frac0.05510Mole Flow（kmol/hr）1622.95887.9681534.963Mass Flow（kg/hr）32194.4914200

16、.39927994.091Volume Flow（cum/hr）2568.232479.59528.605Enthalpy（Gcal/hr）-109.408-5.792-103.656能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-24 热量平衡计算一览表（2）C0202表 1-25 热负荷表表 1-26 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学10InOut物流编号02020203Temperature（）2559.6Pressure（atm）11.4Vapor Frac11WQHeat Duty（Gcal/hr）0.0100W（Gcal/hr）Q（

17、Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.0050-1.081-1.0760InOut物流编号01210201Temperature（）73.3104.5Pressure（atm）11.4Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）15.3415.34Mass Flow（kg/hr）982.754982.754Volume Flow（cum/hr）432.48339.575Enthalpy（Gcal/hr）-1.081-1.076能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-27 热量平衡计算一览表（3）

18、C0203表 1-28 热负荷表表 1-29流股焓变计算表表 1-30 热量平衡计算一览表Duckweed 团队浙江工业大学11InOut物流编号02400241Temperature（）25117.4Pressure（atm）12Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）4.6354.635Mass Flow（kg/hr）9.3449.344Volume Flow（cum/hr）113.46774.35Enthalpy（Gcal/hr）< 0.0010.003WQHeat Duty（Gcal/hr）0.0030W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/

19、hr）Hout（Gcal/hr）Error0.0100-0.545-0.5350Mole Flow（kmol/hr）34.8634.86Mass Flow（kg/hr）1229.6251229.625Volume Flow（cum/hr）846.753674.984Enthalpy（Gcal/hr）-0.545-0.535能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目（4）C0204表 1-31 热负荷表表 1-32流股焓变计算表表 1-33 热量平衡计算一览表1.4.2.2 反应器热量衡算（1）R0201表 1-34 热负荷表Duckweed 团队浙江工业大学12

20、W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.0080-1.099-1.0920.001InOut物流编号02390243Temperature（）144.7192.6Pressure（atm）1.42Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）17.99617.996Mass Flow（kg/hr）499.176499.176Volume Flow（cum/hr）437.96341.658Enthalpy（Gcal/hr）-1.099-1.092WQHeat Duty（Gcal/hr）0.0080W（Gcal/hr）Q

21、（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0.0030< 0.0010.0030能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-35流股焓变计算表表 1-36 热量平衡计算一览表（2）R0202表 1-37 热负荷表表 1-38 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学13InOutWQHeat Duty（Gcal/hr）00W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-1.548-1.5480InOut物流编号02050206Temperature（

22、）210579.8Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）50.245.632Mass Flow（kg/hr）2212.3792212.379Volume Flow（cum/hr）1417.9182279.794Enthalpy（Gcal/hr）-1.548-1.548WQHeat Duty（Gcal/hr）00能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-39 热量平衡计算一览表（3）R0203表 1-40 热负荷表表 1-41 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学14InOut物流编号

23、02340235Temperature（）185366.4Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）19.85619.045WQHeat Duty（Gcal/hr）00W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-0.905-0.9050物流编号02230224Temperature（）210540.7Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）23.67321.757Mass Flow（kg/hr）1015.741015.7

24、4Volume Flow（cum/hr）668.7231037.128Enthalpy（Gcal/hr）-0.905-0.905能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-42 热量平衡计算一览表（4）R0204表 1-43 热负荷表表 1-44流股焓变计算表表 1-45 热量平衡计算一览表Duckweed 团队浙江工业大学15InOut物流编号02450246Temperature（）280463.2Pressure（atm）22Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）22.63121.925Mass Flow（kg/hr）508.5

25、2508.52Volume Flow（cum/hr）512.546661.912Enthalpy（Gcal/hr）-1.069-1.069WQHeat Duty（Gcal/hr）00W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-1.04-1.040Mass Flow（kg/hr）678.692678.692Volume Flow（cum/hr）530.882712.496Enthalpy（Gcal/hr）-1.04-1.04能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目1.4.2.3 换热器热量衡算（1）E

26、0201表 1-46 热负荷表表 1-47 流股焓变计算表表 1-48 热量平衡计算一览表（2）E0202Duckweed 团队浙江工业大学16W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.063-1.611-1.5480InOut物流编号02040205Temperature（）75.9210Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）50.250.2Mass Flow（kg/hr）2212.3792212.379Volume Flow（cum/hr）1018.8151417.9

27、18Enthalpy（Gcal/hr）-1.611-1.548WQHeat Duty（Gcal/hr）00.063W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00-1.069-1.0690能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-49 热负荷表表 1-50流股焓变计算表表 1-51 热量平衡计算一览表（3）E0203表 1-52 热负荷表表 1-53 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学17WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.151W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hi

28、n（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.206-1.644-1.8490.001InOut物流编号02110212Temperature（）408.6171.8Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac10.892Mole Flow（kmol/hr）45.63245.632Mass Flow（kg/hr）2212.3792212.379Volume Flow（cum/hr）1820.0551056.804Enthalpy（Gcal/hr）-1.644-1.849WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.206能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方

29、米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-54 热量平衡计算一览表（4）E0204表 1-55 热负荷表表 1-56 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学18InOut物流编号02200221Temperature（）4525Pressure（atm）22Vapor Frac00WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.072W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.151-13.262-13.4130InOut物流编号02160217Temperature（）84.145Pressure（atm）1.41.4

30、Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）197.075197.075Mass Flow（kg/hr）3599.3833599.383Volume Flow（cum/hr）5.0084.813Enthalpy（Gcal/hr）-13.262-13.413能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-57 热量平衡计算一览表（5）E0205表 1-58 热负荷表表 1-59流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学19InOut物流编号02220223Temperature（）36.1210Pressure（atm）1.41.4Vapo

31、r Frac11Mole Flow（kmol/hr）23.67323.673Mass Flow（kg/hr）1015.741015.74Volume Flow（cum/hr）424.36668.723Enthalpy（Gcal/hr）-0.943-0.905WQHeat Duty（Gcal/hr）00.038W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.072-12.25-12.3220Mole Flow（kmol/hr）180180Mass Flow（kg/hr）3287.5183287.518Volume Flow（cum/hr

32、）4.3964.332Enthalpy（Gcal/hr）-12.25-12.322能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-60 热量平衡计算一览表（6）E0206表 1-61 热负荷表表 1-62 流股焓变计算表表 1-63 热量平衡计算一览表（7）E0207表 1-64 热负荷表Duckweed 团队浙江工业大学20W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.025-1.006-1.0310InOut物流编号02290230Temperature（）256175.3Pressure（at

33、m）1.41.4Vapor Frac0.9220.906Mole Flow（kmol/hr）21.75721.757Mass Flow（kg/hr）1015.741015.74Volume Flow（cum/hr）620.854515.948Enthalpy（Gcal/hr）-1.006-1.031WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.025W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.038-0.943-0.9050能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-65流股焓变计算表表 1-

34、66 热量平衡计算一览表（8）E0208表 1-67 热负荷表表 1-68 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学21InOutWQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.059W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.004-1.044-1.0400InOut物流编号02330234Temperature（）163.2185Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）19.85619.856Mass Flow（kg/hr）678.692678.692Volume

35、 Flow（cum/hr）505.278530.882Enthalpy（Gcal/hr）-1.044-1.04WQHeat Duty（Gcal/hr）00.004能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-69 热量平衡计算一览表（9）E0209表 1-70 热负荷表表 1-71 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学22InOut物流编号02410242Temperature（）117.4193.2Pressure（atm）22Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）4.6354.635WQHeat Duty（Gcal/hr

36、）00.002W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.059-1.04-1.0990物流编号02350236Temperature（）366.4151.8Pressure（atm）1.41.4Vapor Frac10.941Mole Flow（kmol/hr）19.04519.045Mass Flow（kg/hr）678.692678.692Volume Flow（cum/hr）712.496443.792Enthalpy（Gcal/hr）-1.04-1.099能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化

37、利用项目表 1-72 热量平衡计算一览表（10）E02010表 1-73 热负荷表表 1-74流股焓变计算表表 1-75 热量平衡计算一览表Duckweed 团队浙江工业大学23InOut物流编号02440245Temperature（）192.4280Pressure（atm）22Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）22.63122.631Mass Flow（kg/hr）508.52508.52Volume Flow（cum/hr）430.579512.546Enthalpy（Gcal/hr）-1.086-1.069WQHeat Duty（Gcal/hr）00.017

38、W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error00.0020.0030.0050Mass Flow（kg/hr）9.3449.344Volume Flow（cum/hr）74.3588.765Enthalpy（Gcal/hr）0.0030.005能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目（11）E0211表 1-76 热负荷表表 1-77流股焓变计算表表 1-78 热量平衡计算一览表（12）E0212表 1-79 热负荷表Duckweed 团队浙江工业大学24W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（G

39、cal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.059-1.069-1.1280InOut物流编号02460247Temperature（）463.2165Pressure（atm）22Vapor Frac11Mole Flow（kmol/hr）21.92521.925Mass Flow（kg/hr）508.52508.52Volume Flow（cum/hr）661.912391.729Enthalpy（Gcal/hr）-1.069-1.128WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.059W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/h

40、r）Error00.017-1.086-1.0690能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表 1-80流股焓变计算表表 1-81 热量平衡计算一览表（13）E0213表 1-82 热负荷表表 1-83 流股焓变计算表Duckweed 团队浙江工业大学25InOutWQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.063W（Gcal/hr）Q（Gcal/hr）Hin（Gcal/hr）Hout（Gcal/hr）Error0-0.086-6.858-6.9440InOut物流编号02480250Temperature（）103.360Pressure（atm）1.91.9Vapor Frac00Mole Flow（kmol/hr）102.512102.512Mass Flow（kg/hr）1847.1881847.188Volume Flow（cum/hr）2.6182.52Enthalpy（Gcal/hr）-6.858-6.944WQHeat Duty（Gcal/hr）0-0.086能量平衡计算书镇海炼化 1200 万立方米/日含硫废气深度脱硫并化利用项目表