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金陵石化含硫废气回收年产15万吨硫磺项目能量平衡计算书
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设计团队：安徽理工大学WETEAM团队指导老师：武成利丰芸成
设计团队：安徽理工大学WETEAM团队
指导老师：武成利丰芸
成员：吴婧范家鑫马永振胡佳信黄伟成
金陵石化含硫废气回收处理年产15万吨硫磺
--能量平衡说明书
2017“东华科技-陕鼓杯”
第十一届大学生化工设计大赛
目录
TOC\o1-3\h\z\u一.概述 2
二.热量衡算原理 2
四.硫化氢燃烧工段 3
4.1空气预热器 3
4.2燃烧炉 4
4.3闪蒸塔 4
4.4冷凝器 5
五．克劳斯硫回收工段 5
5.1一级再热器 5
5.2一级转化器 6
5.3一级闪蒸器 7
5.4一级冷凝器 7
5.5二级再热器 8
5.6二级转化器 8
5.7二级闪蒸器 9
5.8二级冷凝器 10
六．尾气处理工段 10
6.1尾气焚烧炉 10
6.2冷凝器 11
6.3分离器 12
6.4吸收塔 12
七.副产碳酸氢铵工段 13
7.1副产碳酸氢铵反应器 13
7.2分离器 14
一.概述
拟建一套年产15万吨的克劳斯硫磺回收装置，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。
二.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：
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
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。
三.热量衡算任务
在进行硫磺回收装置的热量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务：
=1\*GB3①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；
=2\*GB3②确定吸收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；
=3\*GB3③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；
=4\*GB3④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；
=5\*GB3⑤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。
四.硫化氢燃烧工段
4.1空气预热器
表4-1热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0表4-2流股焓变计算表
in
out
Temperature（℃）
37.2
80
Pressure（bar）
0.013
0.013
VaporFrac
1
1
MoleFlow（kmol/hr）
3000
3000
MassFlow（kg/hr）
86551.192
86551.192
VolumeFlow（cum/hr）
5.89571×106
670880×106
Enthalpy（Gcal/hr）
0.255
1.152
表4-3热量平衡计算一览表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.897
0.255
1.152
0
4.2燃烧炉
4-4热负荷表
W
Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-23.770028
表4-5流股焓变计算表
in
Out
Temperature（℃）
80
37.2
871.3
Pressure（bar）
0.013
2.2
1.4
VaporFrac
1
1
1
MoleFlow（kmol/hr）
3000
1037.253
3911.311
MassFlow（kg/hr）
8
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