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文檔簡介
一.概述
擬建一套年產(chǎn)15萬噸的克勞斯硫磺回收裝置，在全工藝段中伴隨著物料從一系或單元進(jìn)入另一系或單元，在發(fā)生質(zhì)量傳遞的同時也伴隨著能量的消耗、釋放和轉(zhuǎn)化。其中的能量變換數(shù)量關(guān)系可以從能量衡算求得，對于新設(shè)計的車間，可以由此確定設(shè)備的熱負(fù)荷。再根據(jù)設(shè)備的熱負(fù)荷大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備?？傊?，通過下述能量衡算，可以為后續(xù)設(shè)計工作中提高熱量的利用率，降低能耗提供主要依據(jù)。
二.熱量衡算原理
工程依據(jù)化工設(shè)計中關(guān)于熱量衡算的基本思想和要求，遵循基與實(shí)際工藝相結(jié)合的原則，進(jìn)行熱量衡算書的編制。其中一個主要依據(jù)是能量平衡方程：
QinQoutQl
其中，
Qin——表示輸入設(shè)備熱量的總和；
Qout——表示輸出設(shè)備熱量的總和；
Ql——表示損失熱量的總和。對于連續(xù)系統(tǒng)：
其中，
Q+W=∑Hout-∑Hin
Q——設(shè)備的熱負(fù)荷。W—
—輸入系統(tǒng)的機(jī)械能。
∑Hout——離開設(shè)備的各物料焓之和。
∑Hin——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。
在進(jìn)行全廠熱量衡算時，是以單元設(shè)備為基本單位，考慮由機(jī)械能轉(zhuǎn)換、化學(xué)反應(yīng)釋放和單純的物理變化帶來的熱量變化。最終對全工藝段進(jìn)行系統(tǒng)級的熱量平衡計算，進(jìn)而用于指導(dǎo)節(jié)能降耗設(shè)計工作。
三.熱量衡算任務(wù)
在進(jìn)行硫磺回收裝置的熱量衡算中，主要通過定量計算完成下述基本任務(wù)：
①確定工藝單元中物料輸送機(jī)械（如泵）所需要的功率，以便于進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計和選型；
②確定吸收等單元操作中所需要的熱量或冷量以及傳遞速率，計算換熱設(shè)備的尺寸，確定加熱劑和冷卻劑的消耗量，為后續(xù)設(shè)計中比如供汽、供冷、供水等專業(yè)提供設(shè)備條件；
③確定為保持一定反應(yīng)溫度所需移除或者加入的熱傳遞速率，指導(dǎo)反應(yīng)器的設(shè)計和選型；
④提高熱量內(nèi)部集成度，充分利用余熱，提高能量利用率，降低能耗；
⑤最終計算出總需求能量和能量的費(fèi)用，并由此確定工藝過程在經(jīng)濟(jì)上的可行性。
四.硫化氫燃燒工段
空氣預(yù)熱器
表4-1熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0.
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4-2流股焓變計算表
表4-3熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.897
0.255
1.152
0
燃燒爐
4-4熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-23.770028
表4-5流股焓變計算表
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）
86551.192
36984.223
123535.415
VolumeFlow（cum/hr）
670880×106
12000
265947.605
Enthalpy（Gcal/hr）
1.152
-20.221
-42.839
表4-6熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-23.770028
-19.069
-42.839
0
閃蒸塔
表4-7熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表4-8流股焓變計算表
in out
Temperature（℃）
200
200
200
Pressure（bar）
1.4
1.4
1.4
VaporFrac
0.875
0
1
MoleFlow
（kmol/hr）
3985.505
499.622
3485.883
MassFlow（kg/hr）
115976.387
15901.526
100074.861
VolumeFlow
（cum/hr）
97952.992
28.099
97924.892
Enthalpy
（Gcal/hr）
-35.045
21.725
-56.771
表4-9熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-35.045
35.045
0
冷凝器
表4-10熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-0.22722
in
out
Temperature（℃）
200
172
Pressure（bar）
1.4
4.116
VaporFrac
0
0
MoleFlow
（kmol/hr）
499.622
499.622
MassFlow（kg/hr）
15901.526
15901.526
VolumeFlow
（cum/hr）
28.099
27.878
Enthalpy
（Gcal/hr）
21.725
21.498
表4-11流股焓變計算表
表4-12熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.227
21.725
21.498
0
五． 硫回收工段
一級再熱器
表5-1熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
3.3948
表5-2流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
200
325
Pressure（bar）
1.4
1.4
VaporFrac
1
1
MoleFlow（kmol/hr）
3485.883
3485.883
MassFlow（kg/hr）
100074.861
100074.861
VolumeFlow（cum/hr）
97924.892
123855.139
Enthalpy（Gcal/hr）
-56.771
-53.376
表5-3熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
3.395
-56.771
-53.376
0
一級轉(zhuǎn)化器
表5-4熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0.
表5-5流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
325
200
Pressure（bar）
1.4
1.4
VaporFrac
1
0.965
MoleFlow（kmol/hr）
3485.883
3567.769
MassFlow（kg/hr）
100074.861
100074.861
VolumeFlow（cum/hr）
123855.139
96713.288
Enthalpy（Gcal/hr）
-53.376
-52.731
表5-6熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.645
-53.376
-52.731
0
一級閃蒸器
表5-7熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-2.381×10-15
表5-8流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
200
200
200
Pressure（bar）
1.4
1.4
1.4
VaporFrac
0.965
0
1
MoleFlow
（kmol/hr）
3567.769
125.229
3442.540
MassFlow（kg/hr）
100074.861
3982.098
96092.764
VolumeFlow
（cum/hr）
96713.289
7.035
96706.254
Enthalpy
（Gcal/hr）
-52.731
5.417
-58.148
表5-9熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-52.731
52.731
0
一級冷凝器
表5-10熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-0.
表5-11流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
200
165
Pressure（bar）
1.4
4.116
VaporFrac
0
0
MoleFlow（kmol/hr）
125.229
125.229
MassFlow（kg/hr）
3982.098
3982.098
VolumeFlow（cum/hr）
7.035
6.967
Enthalpy（Gcal/hr）
5.417
5.346
表5-12熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-0.071
5.417
5.346
0
二級再熱器
表5-13熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
1.
表5-14流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
200
265
Pressure（bar）
1.4
1.4
VaporFrac
1
1
MoleFlow（kmol/hr）
3442.540
3442.540
MassFlow（kg/hr）
96092.764
96092.764
VolumeFlow（cum/hr）
96706.254
110026.626
Enthalpy（Gcal/hr）
-58.148
-56.43
表5-15熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
1.718
-58.148
-56.43
0
二級轉(zhuǎn)化器
表5-16熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-0.
表5-17流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
265
200
Pressure（bar）
1.4
1.4
VaporFrac
1
0.987
MoleFlow（kmol/hr）
3442.540
3472.237
MassFlow（kg/hr）
96092.764
96092.763
VolumeFlow（cum/hr）
110026.626
96265.835
Enthalpy（Gcal/hr）
-56.43
-56.680
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.25
-56.43
-56.680
0
表5-18熱量平衡計算一覽表
二級閃蒸器
表5-19熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表5-20流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
200
200
200
Pressure（bar）
1.4
1.4
1.4
VaporFrac
0.987
0
1
MoleFlow
（kmol/hr）
3472.237
45.452
3426.785
MassFlow（kg/hr）
96092.763
1444.815
94647.948
VolumeFlow
（cum/hr）
96265.835
2.552
96263.282
Enthalpy
（Gcal/hr）
-56.680
1.962
-58.642
表5-21熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-56.680
56.68
0
二級冷凝器
表5-22熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-0.
in
out
Temperature（℃）
200
159
Pressure（bar）
1.4
4.116
VaporFrac
0
0
MoleFlow（kmol/hr）
45.452
45.452
MassFlow（kg/hr）
1444.815
1444.815
表5-23流股焓變計算表
VolumeFlow（cum/hr）
2.552
2.523
Enthalpy（Gcal/hr）
1.962
1.932
表5-24熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-0.03
1.962
1.152
0
六．尾氣處理工段
尾氣爐
表6-1熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
6.
表6-2流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
200
20
900
Pressure（bar）
1.3
1.013
1.4
VaporFrac
1
1
1
MoleFlow
（kmol/hr）
1054.535
100
1150.249
MassFlow（kg/hr）
28166.373
2885.040
31051.413
VolumeFlow
（cum/hr）
31760.837
2404.236
80123.251
Enthalpy
（Gcal/hr）
-61.503
-0.004
-54.583
表6-3熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
6.924
61.507
-54.583
0
冷凝器
表6-4熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-19.517761
表6-5流股焓變計算表
in
out
Temperature（℃）
900
20
Pressure（bar）
1.4
1.4
VaporFrac
1
0.12
MoleFlow（kmol/hr）
1150.249
1148.707
MassFlow（kg/hr）
31051.413
31051.413
VolumeFlow（cum/hr）
80123.251
2418.252
Enthalpy（Gcal/hr）
-54.583
-74.101
表6-6熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
-19.518
-54.583
-74.101
0
分離器
表6-7熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0.
in
out
Temperature（℃）
20
20
20
Pressure（bar）
1.4
1.4
1.4
VaporFrac
0.12
0.094
1
MoleFlow
（kmol/hr）
1148.707
946.625
203.112
MassFlow（kg/hr）
31051.413
18039.058
13012.354
表6-8流股焓變計算表
VolumeFlow
（cum/hr）
2418.252
1562.225
3472.872
Enthalpy
（Gcal/hr）
-74.101
-58.820
-14.426
表6-9熱量平衡計算一覽表
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0.855
-74.101
-73.246
0
吸收塔
表6-10熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
0
表6-11流股焓變計算表
in out
Temperature
（℃）
20
20
55
33
Pressure
（bar）
1.4
1.4
1.013
1.013
VaporFrac
0
1
1
0
MoleFlow
（kmol/hr）
447.660
203.112
168.695
474.965
MassFlow
（kg/hr）
11928.119
13012.354
9808.978
15131.496
VolumeFlow
（cum/hr）
9.122
3472.872
4500.349
11.594
Enthalpy
（Gcal/hr）
-35.989
-14.426
-11.639
-38.776
W（Gcal/hr）
Q（Gcal/hr）
Hin（Gcal/hr）
Hout（Gcal/hr）
Error
0
0
-50.415
-50.415
0
表6-12熱量平衡計算一覽表
七.副產(chǎn)碳酸氫銨工段
副產(chǎn)碳酸氫銨反應(yīng)器
表7-1熱負(fù)荷表
W Q
HeatDuty（Gcal/hr）
0
-1.
溫馨提示
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