荥阳300MW发电厂烟气脱硫年产2万吨硫酸铵项目5-1附录一：物料平衡计算书.doc
年产2万吨烟气脱硫制硫酸铵项目物料平衡计算书
以梦为马
2万吨/年烟气脱硫制硫酸铵项目能量平衡计算书
荥阳300MW发电厂烟气脱硫年产2万吨硫酸铵项目
物料平衡计算书
郑州大学
代维康刘露轲李亚飞赵梦瑶杨艳伟
年产2万吨烟气脱硫制硫酸铵项目物料平衡计算书
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TOC\o1-3\h\z\u1.1总论 2
1.2物料衡算目的 2
1.3物料衡算方法 3
1.4总项目核算 4
1.4.1物料衡算任务 4
1.4.2静电除尘工段 5
1.4.3吸收工段 9
1.4.4蒸发结晶工段 15
1.4.5全流程 23
1.5总结 25
物料平衡计算书
1.1总论
本项目使用氨为吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，通过氨水吸收烟气中的二氧化硫最终制得纯度为99%的硫酸铵，年产量为2万吨。
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计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，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。
1.2物料衡算目的
工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础。对于已有装置，物料衡算可以弄清原料的来龙去脉，找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据和明确方向，并可作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。
1.3物料衡算方法
物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：
系统中的积累=输入-输出+生成-消耗
式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：
输入=输出-生成+消耗
对无化学反应的稳定过程，又可表示为：
输入=输出
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表1-1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
总物料衡算式
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
1.4总项目核算
从原料入厂到产品输出，其工艺路线可分为如下3个步骤：
静电除尘工段、吸收工段、蒸发结晶工段。
1.4.1物料衡算任务
对于本厂，工艺采取年开工300天（7200小时）的连续操作，其中一年内的7到8周（约60天）用于固定的停车设备检修，催化剂更换及紧急情况处理。物料衡算的主要任务在于：
（1）确定硫酸铵以及副产品的实际产量以及质量指标；
（2）确定氨吸收剂的循环量以及损失率等指标；
（3）确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标；
（4）各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确定；
（5）汇总全流程物料衡算，数据用于完成物料流程图等后续设计任务。
1.4.2静电除尘工段
图1-1静电除尘工段工艺流程图
表1-2静电除尘工段总物料衡算
进出口
进口物料
出口物料
物料编号
101
104
201
物料说明
燃煤烟气
灰尘
除尘后烟气
温度C
134
-
16
压力bar
1
02
气相分率
1
-
0气相
摩尔流量kmol/hr
41509.5229
0
41509.1475
质量流量kg/hr
1231099
0
1231099
体积流量cum/hr
1404695.65
0
465757.235
固相
质量流量kg/hr
221.59782
221.59782
0
质量流量kg/hr
N2
855690.817
0
855690.817
CO2
240578.397
0
240578.397
O2
76827.4921
0
76827.4921
SO2
2462.41962
0
2438.36583
H2O
54801.1486
0
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