【正文】 （ 3）根據車間設備情況，廠房采用 6 6米的柱網，廠房寬度也采用 6米（一跨）廠房 分為 4 層， 高度分 別為 6 米， 4 米， 4 米， 米 。加壓塔控制方案的確定，不僅與塔頂餾出物的狀態(tài)是氣相還是液相密切相關，而且還和塔頂餾出物中不凝性氣體量的多少有關。 精 餾塔 的選型 和控制 [11] 精餾塔是用來實現分離混合物的傳質過程設備，在化工、煉油廠中出現得最多。支撐軸承采用可傾式軸承，上推軸承采用金斯伯雷軸承，來提高機組的抗振性能及穩(wěn)定性能。 通過物料計算可以知道設計中壓縮機排氣量為 m3/h；排氣壓力為 MPa。 開 孔 補強 換熱器封頭和殼體上的接管都需要補強，在開 孔 外面焊接上一塊與容器壁材料和厚度都相同的，即 28mm厚的 20R 鋼板。曲面高度 h1=250mm，直邊高度 h2=40mm，材料選用 20 R 鋼。 合成塔設計 結果 匯總表 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 24 表 24 合成塔設計匯總表 筒體 內徑 (mm) 4600 折流板 數目 5 壁厚 (mm) 75 間距 (mm) 2021 封頭 （半球型） 半徑 (mm) 2300 高度 (mm) 750 壁厚 (mm) 75 列管 管長 12021 拉桿 尺寸 (mm) Ф 16 數目 9315 數目 32 尺寸 (mm) Ф 32 水冷器的 設計 [9] 傳熱面積的確定 兩股流體的進出口溫度為：熱 流體（出 換熱器 氣） → 40℃ 冷 流體 （ 循環(huán) 水） 35 ← 20 ℃ ？ 故傳熱推動力 ： △ Tm = )2040()(ln )2040()(?? ???=℃ 取 總傳熱系數為 ： K=900W/（ m2.℃） 由 換熱器傳熱速率 公式 ： Q=AK △ Tm 可得 A=Q/（ K△ Tm） =（ 900） =386m2 管子數 n 的確定 設計選用Ф 25 的無縫鋼管，材質 20 號鋼，管長 ，由公式 A= n=A/（ ） =386/（ ） =820 根，其中安 排拉桿需要減少 8根，實際管數為 812 根。 折流板的確定 折流板為弓形 h=3/4Di=3/4 4600=3450mm，折流板數量為 5，間距取 2021mm 折流板最小厚度為 22mm，材料為 Q235A鋼。 入塔沸騰水和出塔蒸汽接管采用Ф 250 18 的鋼管，配用法蘭為 WNFF HG20595。 合成塔封頭的確定 上下封頭均采用半球形封頭，材質選 用和筒體相同。 甲醇合成塔的設計 [8] 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 22 傳熱面積的確定 合成塔選用列管式 合成塔， 傳熱量為 108J/h，合成塔內的總傳熱系數取為 300W/（ m2.℃）。 表 14 分離器出口 氣體組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 表 15 入塔氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 原料計算 合成氣 總含 C 量 a=+++=每立方米天然氣中 C 含量 ： b= ?1001 （ ??????? ）=則每小時天然氣用量 C=a/b≈ 104m3/h 燃料用天然氣 103 m3/h， 總用量 104 m3/h 六、 能量衡算 合成工段 熱衡算 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 17 合成塔的熱平衡計算 計算公式 全塔熱平衡方程式為：∑ Q1 + ∑ Qr = ∑ Q2 + ∑ Q3+ Q （ 1） 式中： Q1—— 入塔氣各氣體組分焓， kJ/h； Qr —— 合成反應和副反應的反應熱， kJ/h； Q2 —— 出塔氣各氣體組分焓， kJ/h； Q3 —— 合成塔熱損失， kJ/h； Q—— 沸 騰水吸收熱量， kJ/h。 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 14 表 9 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣量 m3/h 表 10 新鮮氣組成 (合成氣 ) 氣體 CH4 H2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % % 氣量 m3/h 循環(huán)氣氣量的確定 G1 =G 3+G4+G5+G6－ G7－ G8 式中： G1 為出塔氣氣量 ； G 3 新鮮氣氣量 ； G4 循環(huán)氣氣量 ； G5 主反應生成氣量； G6 副反應生成氣量； G7 主反應消耗氣量； G8 副反應消耗氣量； G5= ++% = G6= +++++++++= G7=++++% 3= G8=+++++++++=67 已知出塔氣中甲醇含量為 %，則 （ G 4 %+ %++） / G1= 解得 G4= 循環(huán)氣氣量計算匯總見表 11 表 11 循環(huán)氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣量 m3/h 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 15 循環(huán)比， CO 及 CO2 單程轉化率的確定 循環(huán)比 R= G4/G 3 =CO 單程轉化率： (+)/(+)= 即 % CO2單程轉化率： (+)= 即 % 入塔氣和出塔氣組成 G1 =G 3+G4+G5+G6－ G7－ G8=。由反應（ 3）、（ 4）、（ 5）、（ 6）得出反應（ 2）、（ 7）生成的水分為 ： － － － 3－ 8 = kmol/h 由于合成反應中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要發(fā)生逆變反應 生成一氧化碳，且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過 5%，所以計算中忽略反應（ 2）。三塔精餾工 藝中甲醇的收率達 97%。 512 產品質量標準 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 9 本產品（精甲醇）執(zhí)行國家 GB338— 92 標準，具體指標見 表 1： [4] 表 1 產品指標 項 目 指標 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑 — 鈷），號 ≤ 5 10 密度（ 200C）， g/cm3 — — 沮度范圍 (00C,101325Pn),0C 沸程（包括 177。精甲醇貯槽為兩臺 30000m3 的固定貯罐，貯存量按 15 天產量計。 工藝 說明 ： （ 1） 為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳 等 腐蝕設備，在預塔進料泵后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來調節(jié)粗甲醇溶液的 PH 值。加壓精餾塔塔底釜液（ ， 125℃）進入常壓精餾塔 ，進一步精餾。 321 工藝流程簡圖 圖 1 天然氣 甲醇的簡單工藝流程 工藝流程簡述： 首先是采用 凱洛格法 氣化工藝將原料 天然 氣 轉 化為合成氣； 原料天然氣先用 ZnO 脫硫 ，再通過二段轉化 爐 變?yōu)楹铣蓺?； 其次 就是甲醇的合成，將 合成氣 加壓到 ， 升 溫到 225℃ 后輸入列管式等 溫反應器 中 ，在 C302催化劑的作用下 合成 甲醇， 再就是甲醇的精餾 ， 本工藝采 用三塔精餾工藝將粗甲醇精制得到精甲醇 「 7」 。用水冷卻至 40℃以下以冷凝出甲醇。離開轉化管底 部 的溫度為 800℃ — 820℃ ，經吸收一些熱量以后，使溫度升到 850℃ — 860℃ ，并配入 少 量水蒸氣，然后與 450℃ 的紅旗混合進入二段轉化爐，在頂部燃燒區(qū) 燃燒， 放熱，溫度升到 1200℃ 左右 [6]。依據“任務書”規(guī)定的設計內容，進行生產方案、 工藝 流程設計 ， 工藝計算和生產設備 設計 等。 甲醇是一種極重要的有機化工原料，也是一種燃料，是碳 化學的基礎產品，在國民經濟中占有十分重要的地位 。 70年代四川維尼綸廠引進了一套以乙炔尾氣為原料的 95 千噸／年低壓法裝置，采用英國 ICI 技術。目前，國外的液相甲醇合成新工藝具有投資省、熱效率高、生產成本低的顯著優(yōu)點，尤其是 LPMEOHTM 工藝，采用漿態(tài)反應器，特別適用于用現代氣流床煤氣化爐生產的低 H2/（ CO＋ CO2）比的原料氣，在價格上能夠與天然氣原料競爭。 1966 年英國 ICI 公司開發(fā)了低壓法工藝，接著又開發(fā)了中壓法工藝。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和大多數其他有機溶劑混溶。 （四） 設計 進度 與 時間 安排 設計選題與準備階段： 2021年 11 月 12 日 2021年 11 月 23日 ； 設計實質進行階段： 2021 年 2 月 27 日 2021年 5 月 28 日 。 （ 3） 換熱器 結構示意簡圖一張 （ A3） 。 X X 大 學 畢 業(yè) 設 計 題 目： 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝 初步 設計 學 號： XXXX 姓 名： XXX 年 級： XXX 學 院： XX 學院 系 別： 材料科學與工程系 專 業(yè)： XXXXXXX 指導教師： XXXX 完成日期： XXXX 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 2 目錄 目錄?? ??????????????????????????? 2 一、 設計任務書??????????????????????????? 3 二、 概述?????????????????????????????? 5 三 生產方案 ?? ?????????????????????? ???? 6 四、 工藝論證 ???????? ??????????? ? ???????? 7 五、 物料衡算???????????????????????????? 9 六、 能量衡算???????????????????????????? 16 七、 設備選型 和工藝計算??????????????????????? 21 八、 合成車間的設計 ????????????????????????? 27 九、 安全生產設計 ???????????????????????? ? ?? 28 十、 非工藝專業(yè)要求 ??????????????????????? ?? ? 28 十一、 三廢處理 ??????????????????????? ? ? ??? 29 十二、 經濟效益評價 ??? ????????????????????? ?? 31 十三、 設計結果評析 ? ???????????????????????? ? 30 十 四 、心得體會與致謝 ? ???????????????????????? 35 十五 、參考文獻 ? ??????????????????????????? 36 附錄 ???????????????????????????? ? ?? ? 圖紙 年產 30 萬噸甲醇生產車間工藝初步設計 3 一 、 設計任務書 （一）課程設計題目 年產 30 萬噸甲醇 生產 車間 工藝 初步 設計