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1、年捕集9万吨CO2及微藻养殖联产项目年捕集9万吨CO2及微藻养殖联产项目目录第一章 物料衡算11.1 总论11.2 衡算方法11.3 总项目核算21.3.1 工艺流程图21.3.2 物料衡算任务31.3.3 捕集车间物料衡算31.3.4 合成养殖车间物料衡算13第二章 热量衡算152.1 概述152.2 热量衡算原则152.3 热量衡算任务162.4 热量衡算162.4.1 物料流股数据162.4.2 计算基准温度及热力学数据162.4.3 各工段热量衡算16第三章 热集成及节能技术203.1 概述203.2 换热网络设计任务203.2.1 工艺流程203.2.2 物料流股提取203.2.3
2、确定热量目标213.3 换热网络设计243.3.1 总费用最少换热网络设计243.3.2 最少换热面积换热网络设计253.3.3 实际换热网络初步设计27第四章 设备选型及典型设备设计294.1 塔设备设计294.1.1 设计规范294.1.2 设计目标294.1.3 塔设备选型原则294.1.4 塔设备选型结果384.2 换热器选型464.2.1 选型规范464.2.2 选型原则464.2.3 换热器的分类464.2.4 换热器的类型及应用474.2.5 换热器选型标准514.2.6 选型结果554.3 泵选型614.3.1 泵的分类和适用范围614.3.2 工业用泵的选用要求和相关标准62
3、4.3.3 选型结果654.4生物反应器选型724.4.1 管式反应器选型734.4.2 太阳能发电板734.4.3 荧光灯73第五章 物料性质745.1 概述745.2 物料概览745.3 MSDS数据745.3.1 MEA MSDS745.3.2 MDEA MSDS775.3.3 Na3VO4 MSDS805.3.4 CO2 MSDS82111第一章 物料衡算1.1 总论本厂使用MEA+MDEA的复合胺溶液作为循环吸收剂对电厂烟道气进行捕集，年产CO2约9万吨，其中7万吨直接销往市场，约2万吨用于微藻养殖的深加工生产。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
4、、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，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。1.2 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
5、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Table 1-1所示：Table 1-1 物料横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
6、总项目核算1.3.1 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个步骤：Figure 1-1 产品工艺路线图捕集车间工艺路线如Figure1-2所示：Figure 1-2 捕集车间生产工艺流程图1.3.2 物料衡算任务对于本厂，工艺采取年开工340天（8160小时）的连续操作，其中一年内的三四周（约25天）用于固定的停车设备检修及紧急情况处理。物料衡算的主要任务在于： 确定二氧化碳的实际产量以及质量指标，微藻养殖的产量及规格； 确定烟道气、吸收剂MEA、MDEA的循环量以及损失率等指标； 确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标； 各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确
7、定； 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。1.3.3 捕集车间物料衡算Table 1-2捕集车间总物料衡算ITEMS烟道气FLUEGAS补充MEA补充H2O产品PRODUCT废气WASTETemperature(K)313.1313.1313.1313.1313.1Pressure(atm)1.21.11.111Vapor(Frac)0.9990011Mole Flow(kmol/hr)2305.519027.121271.5112061.125Mass Flow(kg/hr)684000.009488.58611428.2457460.19Volume Flow(l/m
8、in)820844.408.206115726.7881995.5Enthalpy(MMBtu/hr)-146.6250-7.323-98.311-54.413Mass Flow kg/hrH2O2595.910488.586360.7882723.708CO213494.90011066.912427.819MEA00.009000.009N249498.41000.48949497.92O22810.783000.0512810.732MEAH+00000MEACOO-00000HCO3-00000CO3-200000H3O+00000OH-00000MDEA00000.001MDEAH+
9、00000Mass FracH2O0.038010.0320.047CO20.197000.9680.042MEA01000N20.7240000.861O20.0410000.049MEAH+00000MEACOO-00000HCO3-00000CO3-200000H3O+00000OH-00000MDEA00000MDEAH+00000合计IN(kg/hr)OUT(kg/hr)68888.67668888.43Figure 1-2 吸收塔物料流股衡算图Table 1-2吸收塔物料流股衡算表ITEMSFLUEGASLEANINPUREGASRICHOUTTemperature(K)313.1
10、313.3330.4323.2Pressure(atm)1.2111.2Vapor(Frac)0.999010Mole Flow(kmol/hr)2305.5196600.0112242.346412.219Mass Flow(kg/hr)6840020582860753.67213474.4Volume Flow(l/min)820844.43179.4331.01E+063194.978Enthalpy(MMBtu/hr)-146.625-1969.31-94.833-2021.09Mass Flow(kg/hr)H2O2595.9195297.185975.02891908.86CO21
11、3494.90.0572441.5868.216MEA024275.423.4713185.269N249498.410.04249497.960.489O22810.7830.0042810.7360.051MEAH+018850.99024714.13MEACOO-034118.56060187.32HCO3-0200.2630303.144CO3-2087.764017.584H3O+0000OH-00.12200.019MDEA029342.814.88410823.83MDEAH+03654.85022325.46Mass FracH2O0.0380.4630.0980.431CO2
12、0.19700.040MEA00.11800.015N20.72400.8150O20.04100.0460MEAH+00.09200.116MEACOO-00.16600.282HCO3-00.00100.001CO3-20000H3O+0000OH-0000MDEA00.14300.051MDEAH+00.01800.105合计IN(kg/hr)OUT(kg/hr)274228274228.07Figure 1-3 再生塔物料流股衡算图Table 1-3再生塔物料流股衡算表ITEMSRICHINCO2LEANOUTTemperature(K)353.1356.2387.1Pressure(atm)1.311.2Vapor(Frac)010Mole Flow(kmol/hr)6413.25595.4526068.443Mass Flow(kg/hr)213474.417280196194.4Volume Flow(l/min)3264.848288454.33220.592Enthalpy(MMBtu/hr)-2004.05-171.641-1782.38Mass Flow kg/hrH2O91525.696188.523
