【正文】 48 mm 隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積 )Ad 0 mm2 板 管板強度削弱系數(shù) ? 管板剛度削弱系數(shù) ? 管子加強系數(shù) K D E na E L2 1 318? . /i t p? ??K = 管板和管子連接型式 焊接 管板和管子脹接 (焊接 )高度 l mm 脹接許用拉脫應力 [q] MPa 焊接許用拉脫應力 [q] 46 MPa 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設計畢業(yè)設計任務書 管 材料名稱 16MnR(正火 ) 管箱法蘭厚度 ?f 46 mm 法蘭外徑 Df 860 mm 箱 基本法蘭力矩 Mm +07 N?mm 管程壓力操作工況下法蘭力 Mp +07 N?mm 法蘭寬度 2/)( iff DDb ?? 80 mm 法 比值 ?h i/D 比值 ?f i/D 系數(shù) C (按 ?h/Di,?f”/Di , 查 GB1511999圖 25) 蘭 系數(shù) ?”(按 ?h/Di,?f”/Di ,查 GB1511999圖 26) 旋轉剛度]22[121 h3iffi fff ?? EDbD bEK ??????????? MPa 材料名稱 16MnR(正火 ) 殼 殼體法蘭厚度 ?f39。 ~ 39。密度為 ；操作情況為泵從純水儲槽中吸入水，送入原料液儲罐，與甲醇混合 工藝所需正常的體積流量為： ＝ 泵的流量 Q＝ ＝ 工藝估算所需揚程 80m,泵的揚程 H＝ 80＝ 88m 折合程計量泵的壓力： P=? gh=997 88/106= 泵的選型：查表得， JD1000/ 型計量泵的流量為 1000L/h，壓力 ，轉速 115r/min，電機功率 ，滿足要求 （ 3） 混合原料計量泵 P0103 選型 已知條件：原料的正常投料量為 。 閥門選型 從工藝流程圖可以知道需用閥門的設計壓力、設計溫度和接觸的介質(zhì)特性，據(jù)此數(shù)據(jù)選擇閥門的壓力等級和型式，匯總于下表： 序號 所在管道編號 管內(nèi) 介質(zhì) 設計 壓力 設計溫度 公稱直徑 閥門選型 連接形式 閥門型號 1 PG010680M1B 氫氣 50 80 法蘭 閘閥： 等，截止閥： 2 RO0101150L1BH 導熱油 320 150 法蘭 閘閥： 、 等，截止閥： 等 3 RO0104150L1BH 導熱油 320 150 法蘭 4 PL010120L1B 甲醇 常壓 50 20 法蘭 閘閥： 、 （螺紋）等，截止閥： 等 止回閥： 5 PL010215L1B 甲醇 常壓 50 15 法蘭 6 PL010332L1B 原料液 常壓 50 32 法蘭、 螺紋 7 DNW010120L1B 脫鹽水 50 20 法蘭、 螺紋 8 PG010780L1B 食品二氧化碳 50 80 螺紋 閘閥： 等，截止閥： 等 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設計畢業(yè)設計任務書 9 PL010732L1B 吸收液 50 32 法蘭、 螺紋 閘閥： 止回閥： 10 PL010920M1B 工藝冷 凝水 50 20 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備、機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參數(shù)匯總于下表： 序號 所在管道編號 管內(nèi)介質(zhì) 設計壓力 設計溫度 公稱直徑 閥門公稱壓力等級 法蘭選型 法蘭類型 密封面型式 公稱壓力等級 1 PG010680M1B 氫氣 50 80 帶頸平焊法蘭 凹凸面 2 PG010180M1B 混合氣體 200 3 PG010280M1BH 300 4 PG010380M1B 300 5 PG010480M1BH 200 6 PG010565M1B 50 65 7 RO0101150L1BH 導熱油 320 150 8 RO0102150L1BH 導熱油 320 9 RO0103150L1BH 導熱油 320 10 RO0104150L1BH 導熱油 320 11 PL010120L1B 甲醇 常壓 50 20 12 PL010215L1B 甲醇 常壓 50 15 13 PL010332L1B 原料液 常壓 50 32 14 PL010420M1B 原料液 50 20 15 PL010520M1B 原料液 200 20 16 PL010640L1B 吸收液 50 40 17 PL010732L1B 吸收液 50 32 18 PL010832L1B 吸收液 50 32 19 DNW010120L1B 脫鹽水 50 20 突面 20 DNW010215L1B 脫鹽水 50 15 21 CWS0101150L1B 冷卻水 50 150 22 CWS0102125L1B 冷卻水 50 125 23 CWR0101125L1B 冷卻水 80 125 24 PG010780L1B 食品二氧化碳 50 80 凹凸面 25 PL010920M1B 工藝冷凝水 50 20 突面 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設計畢業(yè)設計任務書 反 應器控制方案設計 1. 被控參數(shù)選擇 化學反應的控制指標主要是轉化率、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關系密切，又容易測量，所以選擇溫度作為反應器控制中的被控變量 以進口溫度為被控變量的單回路控制系統(tǒng)設計 2. 控制參數(shù)選擇 影響反應器溫度的因素主要有：甲醇水混合氣的流量、導熱油的流量。 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設計畢業(yè)設計任務書 管道設計 管子選型 (1) 材料 —— 綜合考慮設計溫度、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、導熱油對材料無特殊腐蝕性；產(chǎn)品氫氣對產(chǎn)品可能產(chǎn)生氫腐蝕，但研究表明碳鋼在 220℃以下氫腐蝕反應速度極慢，而且氫分壓不超過 時，不管 溫度有多高，都不會發(fā)生嚴重的氫腐蝕。fif39。 根據(jù)筒徑選用標準橢圓形封頭直邊高： 25 曲邊高： 200 壁厚： 6 換熱管（ GB1511999） 管子材料： 16MnR 根據(jù)上節(jié)中計算的管子內(nèi)徑選用尺寸：φ 25 2 管長： 3000 根數(shù)： 345 實排根數(shù)： 351（外加 6 根拉桿）排列形式：正三角形 中心距： 32 管束中心排管數(shù)： 21 長徑比： 管程數(shù)據(jù) 管程數(shù)： 1 管程氣體流速： 1m/s 進出口接管尺寸：φ 60 接管材料： 16Mn 法蘭類型：板式平焊法蘭（ HG2059397）法蘭材料： 20R DN 法蘭外徑 中心孔直徑 法蘭厚度 法蘭內(nèi)徑 螺栓孔直徑 螺栓孔數(shù) 螺紋規(guī)格 50 140 110 16 59 14 4 M12 表 33 管程法蘭數(shù)據(jù) 殼程數(shù)據(jù) 殼程數(shù)： 1 殼程液體流速： 進出口接管尺寸：φ 114 2 接管材料： 16Mn 法蘭類型：板式平焊法蘭（ HG2059397）法蘭材料： 16MnR DN 法蘭外徑 中心孔直徑 法蘭厚度 法蘭內(nèi)徑 螺栓孔直徑 螺栓孔數(shù) 螺紋規(guī)格 100 210 170 18 116 18 4 M16 表 34 殼程法蘭數(shù)據(jù) 1折流板（ GB1511999） 材料： 16MnR 形式：單弓形外直徑： 管孔直徑： 缺口弦高： 140 間距： 330 板數(shù)： 8 厚度： 6 1拉桿（ GB1511999） 直徑： 16 螺紋規(guī)格： M16 根數(shù)； 6 1耳座（ JB/T472592） （ 7）耳式支座選用及驗算 由于該吸收塔相對結構較小，故選用結構簡單的耳式支座。 反應過程中所需的熱量由導熱油供給，反應器同時作為換熱器使用，根據(jù) GB151， 320oC時鋼的導熱系數(shù)為λ =（ m K) c2pH ?(kg 圖 1－ 2 甲醇制氫的物料流程圖及各節(jié)點物料量 物料衡算 依據(jù) 甲醇蒸氣轉化反應方程式 : CH3 OH→ CO↑ +2H2 ↑ （ 11） 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設計畢業(yè)設計任務書 CO+H2 O→ CO2 ↑ +H2 ↑ （ 12） CH3 OH 分解為 CO 轉化率 99%,反應溫度 280℃ ,反應壓力 ,醇水投料比 1:(mol). 投料計算量 代入轉化率數(shù)據(jù) ,式 (13)和式 (14)變?yōu)?: CH3 OH→ ↑ + ↑ + OH CO+ O→ ↑ + + 合并式 (15),式 (16)得到 : CH3 OH+ O→ ↑ + ↑ + OH+↑ 氫氣產(chǎn)量為 : 1200m3 /h= kmol/h 甲醇投料量為 : ⅹ 32= kg/h 水投料量為 : ⅹ ⅹ 18=原料液儲槽 (V0101) 進 : 甲醇 kg/h , 水 kg/h 出 : 甲醇 kg/h , 水 kg/h 換熱器 (E0101),汽化塔 (T0101),過熱器 (E0103) 沒有物流變化 . 轉化器 (R0101) 進 : 甲醇 , 水 , 總計 kg/h 出 : 生成 CO2 ⅹ ⅹ 44 = kg/h H2 ⅹ ⅹ 2 = kg/h CO ⅹ ⅹ 28 = kg/h 剩余甲醇 ⅹ ⅹ 32 = kg/h 剩余水 ⅹ ⅹ 18= kg/h 總計 kg/h 吸收塔和解析塔 吸收塔的總壓為 1． 5MPa,其中 CO2 的分壓為 MPa,操作溫度為常溫 (25℃ ). 此時 ,每m3吸收液可溶解 CO2 .此數(shù)據(jù)可以在一般化工基礎數(shù)據(jù)手冊中找到，二氯 化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度數(shù)據(jù)見表 1 一 l 及表 1— 2。隨著精細化工的行業(yè)的發(fā)展，當其氫氣用量在 200～ 3000m3/h 時，甲醇蒸氣轉化制氫技術表現(xiàn)出很好的技術經(jīng)濟指標，受到許多國家的重視。320p =? =(kg k/mol，其摩爾流量為： 對于氫氣，其摩爾質(zhì)量為 2kg OC） =(h 支座承受的實際載荷為 Q： Q＝ ?????? ??? nd SGPhkn Ggm eee )(40 103? ＝ ??Q ＝ 30 KN 式中， Ge 為偏心載荷； Se 為偏心距。( )? 4 2 ???rt 174 3 ???rt 348 MPa 換熱管軸向應力? ? ?t c aP G G P? ? ????? ???1 2 2 ???tt 92 ? ??cr 3 ???tt 276 ? ??cr MPa 殼 程圓筒 軸向應力 ? ? ?c s aAA Q G P? ??( )( )1 2 ? ???ct ? ?3??ct MPa 換熱管與管板連接拉脫應力 q=??dlat [q] 46 3[q]焊接 [q]脹接 138 MPa 僅有管程壓力 Pt作用下的危險組合工況 (Ps = 0) 不計溫差應力 計溫差應力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 ? =?t (t t t 0 )?s (t s t0 ) 當量壓力組合 )1( ???? tc PP MPa 有效壓力組合 ttta EPP ?????? MPa 操作情況下法蘭力矩系數(shù) M MD Pp pi a~ ? 4 3? ? 管板邊緣力矩系數(shù) M Mp~ ~? 管板邊緣剪力系數(shù) ? ?? M~ 管板總彎矩系數(shù) m m m? ??1 21 ?? 系數(shù) Ge1 僅用于 m?0 時 G m Ke1 3? ? 系數(shù) Gi1 當 m?0 時 ,按 K 和 m 查圖 31（ a）實線