年处理1500万m3含硫废气脱硫项目3-1附录一：物料衡算与能量衡算.docVIP

湖南大学Spark团队齐鲁石化年处理1500万m3含硫废气

湖南大学Spark团队

齐鲁石化年处理

1500万m3含硫废气项目

初步设计说明书

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2017年“陕鼓杯”

第十一届全国大学生化工设计竞赛

齐鲁石化胜利油田年处理1500m3

含硫废气脱硫项目

物料衡算与能量衡算

团队名称：湖南大学—Spark团队

团队成员：韩羽君胡世涛廖湘骥

祝卓妮粟鹏

指导老师：罗伟平李文生任艳群夏新年

罗潇梁志武

完成时间：2017年7月13日

目录

TOC\o1-3\h\u9510第一章物料衡算 5

68241.1概述 5

269751.2物料衡算基本原理 5

305131.3各工段物料衡算 6

22521.3.1总工艺流程图 6

266201.3.2物料衡算任务 7

324711.3.3原料预处理工段物料衡算 8

29951.3.4反应工段物料衡算 11

258011.3.5废热回收工段物料衡算 14

160531.3.6废水处理工段 17

53341.3.7硫酸钠生产工段物料衡算 20

27764第二章能量衡算 23

16752.1概述 23

22052.2热量衡算基本原理 23

142912.3各工段热量衡算 24

221742.3.1原料预分离工段能量衡算 24

201972.3.2反应工段能量衡算表 25

67312.3.3废热回收工段能量衡算 27

176232.3.4硫代硫酸钠生产工段能量衡算 30

252602.3.5废水处理工段能量衡算 31

96502.3.6硫酸钠生产工段能量衡算 32

第一章物料衡算

1.1概述

本项目以山东齐鲁石化胜利油田重烃裂化产生的含硫废气和碱渣为原料，通过高效催化氧化法制取硫代硫酸钠工艺，经碱液吸收、高效氧化反应与结晶分离制取硫代硫酸钠，实现年处理1500万立方米含硫尾气的目标，同时可根据市场需求改为生产硫酸钠或硫酸铵产品。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为主、副产品的产量、原料的消耗定额、“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依据。

1.2物料衡算基本原理

系统的物料衡算以质量守恒为理论基础，研究某一系统内进出物料量及组成的变化，即：

系统中的累计=输入-输出+反应生成-反应消耗

假设系统无泄漏，有：

dF/dt=FIN-FOUT+GR-CR（1-1）

当系统无化学反应发生时，有：

dF/dt=FIN-FOUT（1-2）

在稳定状态下，有：

dF/dt=FIN-FOUT=0，FIN=FOUT（1-3）

注：FIN—进入系统的物料流率；

FOUT—流出系统的物料流率；

GR—反应产生物料速率；

CR—反应消耗物料速率。

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下表所示：

表1-1物料衡算式适用范围

类别

物料衡算形式

无化学反应

有化学反应

总衡算式

总质量衡算式

适用

适用

总物质的量衡算式

适用

不适用

组分衡算式

组分质量衡算式

适用

不适用

组分物质的量衡算式

适用

不适用

元素原子衡算式

元素原子质量衡算式

适用

适用

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各工段物料衡算

1.3.1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6个工段：

原料预处理工段、反应工段、废热回收工段、硫代硫酸钠生产工段、废水处理工段和硫酸钠生产工段。

设计过程中利用AspenPlus对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算，Aspenplus模拟流程如图1-1所示：

图1-1产品总工艺路线图

本厂所需主要设备有压缩机、泵、换热器、反应器、闪蒸罐、等，涉及到的原料主要有氧气、含硫废