10万吨含硫废气净化回收项目7-能量平衡计算书.docVIP

2017“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛

10万吨/年含硫废气净化回收项目能量平衡计算书

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目录

TOC\o1-3\h\z\u1.能量衡算说明书 1

1.1能量衡算的意义 1

1.2能量衡算遵循的原则 1

1.3能量衡算 2

1.3.1废气初处理工段 2

1.3.2废气焚烧工段 2

1.3.3SO2加氢还原工段 3

1.3.4克劳斯硫回收工段 4

2.能量集成与节能技术 9

2.1概述 9

2.2换热网络设计任务 9

2.2.1工艺流程 9

2.2.2热量目标 9

2.2.3换热网络的模拟与优化 12

2.2.4全局优化与初始化换热网络对比 13

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1.能量衡算说明书

1.1能量衡算的意义

化工生产中的物理过程和化学反应过程都与能量的传递或能量形式的变化有关。能量消耗是一项重要的经济指标，它是衡算工艺过程、设备设计、操作水平是否合理的主要指标之一。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，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。

1.2能量衡算遵循的原则

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：Qin=Qout+Ql其中：

Qin—表示输入设备热量的总和；

Qout—表示输出设备热量的总和；

Ql—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。

在进行能量衡算过程中，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。

1.3能量衡算

1.3.1废气初处理工段

废气洗涤塔（T0101）

表1.1T0101流股焓变计算表

Stream

Input

Output

0101

0102

0103

0104

Temperature/℃

300

25

60

90.5

Pressure/bar

5

1

1

1

VaporFrac

1

0

1

0

MoleFlowkmol/hr

323.8039

77.1567

398.2328

2.7278

MassFlowkg/hr

12874.8304

1390

14185.7668

79.0636

VolumeFlowcum/hr

3086.0835

1.398

11029.1294

0.0499

EnthalpyGcal/hr

-4.2318

-5.2646

-9.5791

0.0828

Summation

Hin（Gcal/hr）

Hout（Gcal/hr）

EnthalpyGcal/hr

-9.4964

-9.4963

T0101的热负荷为0.0001Gcal/hr。各流股计算结果如下表1.2所示：

表1.2T0101热量平衡计算一览表

Total

Units

Hin

Hout

Rel.diff

Enthalpy

Gcal/hr

-9.4964

-9.4963

-1.05E-05

1.3.2废气焚烧工段

旋转RTO焚烧炉（R0501）

表1.3R0501流股焓变计算表

Stream

Input

Output

0201

0501

Temperature/℃

800

800

Pressure/bar

5

5

VaporFrac

1

1

MoleFlowkmol/hr

966.798

855.309

MassFlowkg/hr

32380.728

32380.728

VolumeFlo