催化裂化烟气脱硫项目能量平衡一览表.doc

云南石化120万Nm3/h催化裂化烟气脱硫项目

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2017“东华科技——陕鼓杯”

第十一届全国大学生化工设计竞赛

云南石化

120万Nm3/h催化裂化烟气脱硫项目

能量平衡一览表

团队名称：兰州理工大学鸿成团队

指导老师：王东亮、朱照琪、张栋强、李宁、杨勇

团队成员：史嘉桢、史娟利、张俊彦、朱文祥、罗正刚

完成时间：2017年8月

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章能量衡算简介 3

1.1概述 3

1.2能量衡算的目的 3

1.3能量衡算的任务 3

1.4能量衡算的一般步骤 4

1.5能量衡算的方法 4

第二章工艺概述 5

第三章能量衡算表 6

3.1二氧化硫富集工段 6

3.1.1吸收塔（T0101） 6

3.1.2解析塔（T0102） 7

3.1.3闪蒸罐（V0101、V0102） 8

3.1.4换热器（E0101~E0109） 9

3.2克劳斯反应工段 17

3.2.1反应器（R0201~R0203） 17

3.2.2闪蒸罐（V0201~V0206） 19

3.2.3换热器（E0201~E0211） 23

第一章能量衡算简介

1.1概述

化工生产过程中的实质是原料在严格控制的操作条件下（如流量、浓度、温度、压力等），经历各种化学变化和物理变化，最终成为产品的过程。物料从一个体系进入另一个体系，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、释放和转化。物料质量变化的数量关系可从物料衡算中求得，能量的变化数量关系则可从能量衡算（根据能量守恒定律，利用能量传递和转化的规则，用以确定能量的比例和能量转变的定量关系的过程称之为能量衡算）中求得。

在化工生产中，有些过程需消耗巨大的能量，如反应、蒸发、干燥、蒸馏等；而另一些过程则可释放大量能量，如燃烧、放热化学反应过程等。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。能量衡算和热量衡算一样，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。

1.2能量衡算的目的

对于新设计的生产车间，能量衡算的主要目的是确定设备的热负荷。根据设备的热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的型式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。确定传热所需要的加热剂或冷却剂的用量及伴有热效应的温升情况。

对于已投产的生产车间，进行能量衡算是为了更加合理能量利用，以最大限度降低单位产品的能耗。化工生产的能量消耗很大，能量消耗费用是化工产品的主要成本之一，能量化工产品的能量消耗水平的指标是能耗，即制造单位质量（或单位体积）产品能量消耗费用。能耗大小不仅与生产的工艺路线有关，也与生产管理的水平有关，所以能耗也是衡算化工生产技术水平的主要指标之一。而能量提高能量的利用率，降低能耗提供主要依据。

1.3能量衡算的任务

在化工设计、化工生产中，通过能量衡算可以解决下列问题。

1、确实物料输送机械（泵、压缩机等）和其他操作机械（搅拌、过滤、粉碎等）所需要的功率，以便于确定输送设备的大小、尺寸及型号。

2、确定各单元操作过程（蒸发、蒸馏、冷凝、冷却等）所需要的热量和冷量，及其传递速率；计算换热设备的工艺尺寸；确定加热机或冷却剂的消耗量，为其他专业如供汽、供冷、供水专业提供设条件。

3、化学反应常伴随热效应，导致体系的温度上升或下降，为此需要确定为保持一定反应温度所需的移出或加入的热传递速率，为反应器的设计及选型提供依据。

4、为充分利用余热，提高能量利用率，降低能耗提供重要依据，使过程的总能耗降低到最低程度。

5、最终确定总需求能量和能量的费用，并用来确定这个过程在经济上的可行性。

1.4能量衡算的一般步骤

1、绘制以单位时间为基准的物料流程图，确定能量平衡范围。

2、在物料流程图上表明已有温度、压力、相态等已知条件。

3、选定计算基准温度。

4、根据物料的变化和流向，列出热量衡算式，然后用数学方法求解未知数。

5、整理并校核计算结果，列出能量衡算一览表。

1.5能量衡算的方法

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，

Qin

Qout——

Qi

对于连续系统：