【正文】 管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力 1743348 MPa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 58 174MPa殼體法蘭應(yīng)力 1741403 348 MPa換熱管軸向應(yīng)力 923 276MPa殼 程圓筒軸向應(yīng)力 MPa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =[q]463[q]焊接[q]脹接138MPa計(jì)算結(jié)果管板名義厚度50mm管板校核通過窄面整體(或帶頸松式)法蘭計(jì)算計(jì)算單位南京工業(yè)大學(xué)過程裝備與控制工程系設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 pMPa計(jì)算壓力 pcMPa設(shè)計(jì)溫度 t176。管道設(shè)計(jì) 管子選型(1) 材料——綜合考慮設(shè)計(jì)溫度、壓力以及腐蝕性（包括氫腐蝕），本裝置主管道選擇20g無縫鋼管，理由如下：①腐蝕性——本生產(chǎn)裝置原料甲醇、導(dǎo)熱油對(duì)材料無特殊腐蝕性；產(chǎn)品氫氣對(duì)產(chǎn)品可能產(chǎn)生氫腐蝕，但研究表明碳鋼在220℃以下氫腐蝕反應(yīng)速度極慢，不管溫度有多高，都不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氫腐蝕。③經(jīng)濟(jì)性——20g無縫鋼管屬于碳鋼管，投資成本和運(yùn)行維護(hù)均較低。；操作情況為泵從甲醇儲(chǔ)槽中吸入甲醇，送入原料液儲(chǔ)罐，與水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=80788/106=泵的選型：查表得，JD1600/，轉(zhuǎn)速115r/min，滿足要求（2） 純水計(jì)量泵P0101選型已知條件：。；操作情況為泵從原料液儲(chǔ)槽V0101中吸入原料，送入預(yù)熱器E0101 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=86088/106=泵的選型：查表得，JD2500/，轉(zhuǎn)速115r/min，滿足要求（4）. 吸收液用泵P0104已知條件:①吸收液的輸送溫度25℃,密度760Kg/②操作情況,泵從吸收液儲(chǔ)槽中吸入吸收液,送入T0102中，再回解析塔解析出CO2，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4200/1000= m3/h:Q== m3/h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.：H=35=水泵選型，選用離心式水泵查表得，40W－40型水泵最佳工況點(diǎn)：揚(yáng)程40m, m3/h,轉(zhuǎn)速2900r/min。 閥門選型從工藝流程圖可以知道需用閥門的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度和接觸的介質(zhì)特性，據(jù)此數(shù)據(jù)選擇閥門的壓力等級(jí)和型式，匯總于下表：序號(hào)所在管道編號(hào)管內(nèi)介質(zhì)設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度公稱直徑閥門選型連接形式閥門型號(hào)1PG010680M1B氫氣5080法蘭閘閥：，截止閥：2RO0101150L1BH導(dǎo)熱油320150法蘭閘閥：、截止閥：3RO0104150L1BH導(dǎo)熱油320150法蘭4PL010120L1B甲醇常壓5020法蘭閘閥：、（螺紋）等，截止閥： 止回閥：5PL010215L1B甲醇常壓5015法蘭6PL010332L1B原料液常壓5032法蘭、螺紋7DNW010120L1B脫鹽水5020法蘭、螺紋8PG010780L1B食品二氧化碳5080螺紋閘閥：，截止閥：9PL010732L1B吸收液5032法蘭、螺紋閘閥： 止回閥：10PL010920M1B工藝?yán)淠?020法蘭 管道法蘭選型根據(jù)各管道的工作壓力、工作溫度、介質(zhì)特性和與之連接的設(shè)備、機(jī)器的接管和閥門等管件、附件的連接型式和尺寸等依據(jù)選擇法蘭，將本工藝管道的有關(guān)參數(shù)匯總于下表：序號(hào)所在管道編號(hào)管內(nèi)介質(zhì)設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度公稱直徑閥門公稱壓力等級(jí)法蘭選型法蘭類型密封面型式公稱壓力等級(jí)1PG010680M1B氫氣5080帶頸平焊法蘭凹凸面2PG010180M1B混合氣體2003PG010280M1BH3004PG010380M1B3005PG010480M1BH2006PG010565M1B50657RO0101150L1BH導(dǎo)熱油3201508RO0102150L1BH導(dǎo)熱油3209RO0103150L1BH導(dǎo)熱油32010RO0104150L1BH導(dǎo)熱油32011PL010120L1B甲醇 常壓502012PL010215L1B甲醇 常壓501513PL010332L1B原料液常壓503214PL010420M1B原料液502015PL010520M1B原料液2002016PL010640L1B吸收液504017PL010732L1B吸收液503218PL010832L1B吸收液503219DNW010120L1B脫鹽水5020突面20DNW010215L1B脫鹽水501521CWS0101150L1B冷卻水5015022CWS0102125L1B冷卻水5012523CWR0101125L1B冷卻水8012524PG010780L1B食品二氧化碳5080凹凸面25PL010920M1B工藝?yán)淠?020突面反應(yīng)器控制方案設(shè)計(jì)1. 被控參數(shù)選擇化學(xué)反應(yīng)的控制指標(biāo)主要是轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量、收率、主要產(chǎn)品的含量和產(chǎn)物分布等，溫度與上述這些指標(biāo)關(guān)系密切，又容易測(cè)量，所以選擇溫度作為反應(yīng)器控制中的被控變量以進(jìn)口溫度為被控變量的單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 控制參數(shù)選擇影響反應(yīng)器溫度的因素主要有：甲醇水混合氣的流量、導(dǎo)熱油的流量。為了提高檢測(cè)精確度，應(yīng)用三線制接法，并配用DDZⅢ型熱電阻溫度變送器②調(diào)節(jié)閥 根據(jù)生產(chǎn)工藝安全原則，若溫度太高，將可能導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)溫度過高，引起設(shè)備破壞、催化劑破壞等等，所以選擇氣開形式的調(diào)節(jié)閥；根據(jù)過程特性與控制要求選用對(duì)數(shù)流量特形的調(diào)節(jié)閥；根據(jù)被控介質(zhì)流量選擇調(diào)節(jié)閥公稱直徑和閥芯直徑的具體尺寸。北京：化學(xué)工業(yè)出版社6. 石油和化學(xué)工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)，標(biāo)準(zhǔn)零部件，全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站7. GB1501998《鋼制壓力容器》8. GB1511999《管殼式換熱器》9. JB/T47102005《鋼制塔式容器》10. JB/T47047072000《壓力容器法蘭》11. HG20592206351997《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》12. JB/T47462002《鋼制壓力容器用封頭》13. JB/T47131992《腿式支座》14. JB/T47241992《支撐式支座》15. JB/T47251992《耳式支座》16. GB167491997《波形膨脹節(jié)》17. HG/T206682000《化工設(shè)備設(shè)計(jì)文件編制規(guī)定》18. TCED410022000《化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求》19. JB47082000《鋼制壓力容器焊接工藝規(guī)程》20. JB/T47092000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》21. JB47302005《壓力容器無損檢測(cè)》22. JB/T47112003《壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝》23. HG205801998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》24. HG205811998《鋼制化工容器設(shè)材料選用規(guī)定》25. HG205821998《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》26. HG205831998《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》27. HG205841998《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》39 / 39。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參考文獻(xiàn)：1. 黃振仁，魏新利，過程裝備成套技術(shù)指南【M】。所以選擇導(dǎo)熱油流量作為控制參數(shù)。（5）.冷卻水用泵P0105已知條件:①水的輸送溫度25℃,密度997Kg/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95465/997= m3/h:Q== m3/h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.：H=35=水泵選型，選用離心式水泵查表得，IS10065200型水泵最佳工況點(diǎn)：揚(yáng)程47m,流量120 m3/h,轉(zhuǎn)速2900r/min，電機(jī)功率為22KW，效率77％。；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=99788/106=泵的選型：查表得，JD1000/，轉(zhuǎn)速115r/min，滿足要求（3） 混合原料計(jì)量泵P0103選型已知條件：。(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＝＝～ Di＝＝ 壁厚t＝＝＝ =1000=1000=3故選擇RO010RO010RO010RO0104管道規(guī)格為φ159流速校正 u==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(),表面放熱系數(shù)為 12 W/()保溫工程投資償還年分?jǐn)偮蔛==計(jì)算經(jīng)濟(jì)保溫層經(jīng)濟(jì)厚度 =查表得保溫層厚度δ=107mm. 計(jì)算保溫后的散熱量=計(jì)算保溫后表面溫度 ==℃℃略低于最初計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)是假設(shè)的表面溫度30℃,故δ=107mm的保溫層可以滿足工程要求.②甲醇原料管道的規(guī)格流量＝＝,出水管