【正文】 法的目的是為了提高氫氣的回收率，同時(shí)在需要二氧化碳時(shí)，也可以方便的得到高純度的二氧化碳。 （ 2） 與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。 依據(jù)原料及工藝路線的不同，目前氫氣主要由以下幾種方法獲得： ① 電解水法；②氯堿工業(yè)中電解食鹽水副產(chǎn)氫氣；③烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法；④烴類部分氧化法 ；⑤煤氣化和煤水蒸氣轉(zhuǎn)化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油煉制與石油化工過程中的各種副產(chǎn)氫；等等。其中烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法是世界上應(yīng)用最普遍的方法，但該方法適用于化肥及石油化工工業(yè)上大規(guī)模用氫的場合，工藝路線復(fù)雜，流程長，投資大。 （ 3） 所用原料甲醇易 得，運(yùn)輸、貯存方便。 2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 3000m3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置。本課程設(shè)計(jì)是以甲醇制氫裝置為模擬設(shè)計(jì)對(duì)象，進(jìn)行過程裝備成套技術(shù)的全面訓(xùn)練。分組進(jìn)行。 繪制管道空視圖。 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、題目：生產(chǎn)能力為 3000m3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置 二、設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)能為 3000m3/h 三、計(jì)算內(nèi)容： 工藝計(jì)算：物料衡算和能量衡算。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)計(jì)算。 解吸塔操作壓力為 , CO2 溶解度為 ,則此時(shí)吸收塔的吸收能力為 : = 2co?=pM/RT=? 44/[? (+25)]=CO2 體積量 V2CO=據(jù)此 ,所需吸收液量為 /= m3 /h 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要 ,取吸收量為 m3 /h 3? = m3 /h 可知系統(tǒng)壓力降至 時(shí) ,析出 CO 2 量為 m3 /h=混合氣體中的其他組分如氫氣 ,CO以及微量甲醇等也可以按上述過程進(jìn)行計(jì)算 ,在此 ,忽略這些組分在吸收液內(nèi)的吸收。 在本工藝過程中 ,要使甲醇水完全汽化 ,則其汽相分率必然是甲醇 40%,水 60%(mol)且已知操作壓力為 ,設(shè)溫度為 T,根據(jù)汽液平衡關(guān)系有 + = 初設(shè) T=170℃ p甲醇 =。 K), c 230。 K), 于是其溫降為 : ? t=Q/(cP m)= ?105 /(? *105 )=℃ 導(dǎo)熱油出口溫度 為 : =℃ 汽化塔（ TO101 ) 認(rèn)為汽化塔僅有潛熱變化。 K) c2pH? kJ/(kg u適宜的空塔氣速， m/s 塔徑的計(jì)算分為兩個(gè)步驟：確定空塔氣速，計(jì)算塔徑 D。 Kg/h A 常數(shù)，與填料材質(zhì)和形狀有關(guān) 本次設(shè)計(jì)選用的是直徑為 25mm的金屬鮑爾環(huán)填料則： A=， ? =， at=219m2/m3 代入相關(guān)物性數(shù)據(jù)得 Lg(uf)=n==Lguf= uf= u=*= 塔徑的計(jì)算 30 .3 1 1 9 .7 1 3 0 .3 1 4 6 /1 9 .4 2 5VGMV s m s???? ? ? 0 . 2 50 . 3 1 8 2 1 . 0 9 4 3 520 . 7 5 6 4 5 8 1 0 1 . 9 1 7nD ? ?? ? ?m（優(yōu)化得 n=） 4VsD u?? 4 機(jī)器選型及 管 道設(shè)計(jì) 泵的選型 整個(gè)系統(tǒng)有五處需要用泵 : 量泵 P0101 P0102 P0103 4. 吸收液用泵 P0104 5. 冷卻水用泵 P0105 （ 1） 甲醇計(jì)量泵 P0102選型 已知條件：甲醇正常投料量為 。密度為 ；操作情況為泵從純水儲(chǔ)槽中吸入水，送入原料液儲(chǔ)罐，與甲醇混合 工藝所需正常的體積流量為： ＝ 泵的流量 Q＝ ＝ 工藝估算所需揚(yáng)程 80m,泵的揚(yáng)程 H＝ 80＝ 88m 折合程計(jì)量泵的壓力： P=? gh=997 88/106= 泵的選型：查表得， JD1250/1型計(jì)量泵的流量為 1250L/h，壓力 1MPa，轉(zhuǎn)速 91r/min，電機(jī)功率 ，滿足要求 （ 3） 混合原料計(jì)量泵 P0103 選型 已知條件：原料的正常投料量為 。 （ 5） .冷卻水用泵 P0105 已知條件 :① 水的輸送溫度 25℃ ,密度 997Kg/ ? 105 kg/h ②操作情況 ,泵從水槽中吸入水 ,送入冷凝器 E0103中換熱，再冷卻送回水槽，循環(huán)使用 . 確定泵的流量及揚(yáng)程 工藝所需的正常體積流量為 ? 105 /997=泵的流量取正常流量的 :Q= =所需工藝泵的揚(yáng)程估算 :因水槽和冷卻器液面均為大氣壓 ,故估算揚(yáng)程只需考慮最嚴(yán)格條件下的進(jìn)出管道阻力損失和位高差，約為 35m. 泵的揚(yáng)程取 ： H= 35= 水泵選型 ，選用離心式水泵 查表得， IS125100200型水泵最佳工況點(diǎn)：揚(yáng)程 50m,流量 200m3/h,轉(zhuǎn)速 2900r/min 軸功率 ，電機(jī)功率為 22KW，效率 81％。所以 20g無縫鋼管符合抗腐蝕要求。 (2) 管子的規(guī)格尺寸的確定及必要的保溫層設(shè)計(jì) ①導(dǎo)熱油管道的規(guī)格和保溫結(jié)構(gòu)的確定 流量 vq ＝ 133619Kg/h＝ 3600796133619? =～ Di＝uqv?4＝ ??? = 壁厚 t＝ ? ?iti pDp ???2 ＝ 02 ??? ? ＝ mm 查表 選擇 RO010 RO010 RO010 RO0104 管道規(guī)格為φ 180 無縫鋼管 流速校正 u=24Dqv?= ??? =保溫層計(jì)算 : 管道外表面溫度 T0=320℃ ,環(huán)境年平均溫度 Ta=20℃ ,年平均風(fēng)速為 2m/s,采用巖棉管殼保溫 ,保溫結(jié)構(gòu)單位造價(jià)為 750元 /m3,貸款計(jì)息年數(shù)為 5年 ,復(fù)利率為 10%,熱價(jià)為 10元 /106kJ. 設(shè)保溫層外表面溫度為 30℃ ,巖棉在使用溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)為 ??????? ????? 702 ? (), 表面放熱系數(shù)為 ? ? ? ? ????? ?? s 12 W/() 保溫工程投資償 還年分?jǐn)偮? S= ? ?? ? 55?? ??= 計(jì)算經(jīng)濟(jì)保溫層經(jīng)濟(jì)厚度 D0=180mm= ? ?STaH SP TTtPDDD ? ?? 03011 ???? ? = ? ? ???? ????? ? 12 3 解上式得 D1==398mm 保溫層厚度為 δ = （ D1D0） = (398180)=109mm 根據(jù) GB 5026497 的 “絕熱總厚度δ 80mm時(shí)應(yīng)分層敷設(shè)”及 GBJ 12689的規(guī)定，“當(dāng)采用一種絕熱制品，保溫層厚度大于 100mm時(shí)，應(yīng)分為兩層或多層，逐層施工，各層的厚度宜接近。所以選擇導(dǎo)熱油流量作為控制參數(shù)。 4. 溫度控制系統(tǒng)流程圖及其控制系統(tǒng)方框圖 溫度控制系統(tǒng)流程圖 控制系統(tǒng)方框圖 5. 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 經(jīng)驗(yàn)試湊：對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，一般取δ＝ 20～ 60％， T1=3~10min， TD＝ T1/4 也可用臨界比例度法或衰減曲線法進(jìn)行參數(shù)整定。氣液分離罐 (V0104, T=40℃， P=)。采用固定式換熱器，φ 25 的換熱管，計(jì)算其質(zhì)量分別為： WE1=1845kg， WE2=1249kg,WE3=1644kg， WR1=7700kg。 該套裝置共有 8 臺(tái)泵，經(jīng)詢價(jià)每臺(tái)泵 1. 2 萬元，因此，該套裝置總設(shè)備約為： 萬元。 （ 5）職工福利 項(xiàng)目評(píng)價(jià)時(shí)，職工福利費(fèi)可按照職工工資總額的 14%提取，所以甲醇制氫裝置的職工年福利費(fèi)為 萬元。 （ 10）財(cái)務(wù)費(fèi)用 該裝置固定資產(chǎn)投資全部使用貸款，即貸 77 萬元，按每年貸款利率 6%計(jì)算，總貸款復(fù)息計(jì) 萬元 ,不計(jì)復(fù)利。 （ 12）其他費(fèi)用 該裝置按前 11 項(xiàng)成本費(fèi)用綜合的 2%計(jì)算，約為 萬元 （ 13）固定成本與變動(dòng)成本 表 61 成本費(fèi)用項(xiàng)目 變動(dòng)成本 總計(jì) 萬元 固定成本 總計(jì) 萬元 序號(hào) 項(xiàng)目 合計(jì) /萬元 序號(hào) 項(xiàng)目 合計(jì) /萬元 1 外購材料 1772 8 職工工資 45 2 外購燃料 224 9 職工福利費(fèi) 3 外購動(dòng)力 10 固定