【導(dǎo)讀】精甲醇中甲醇含量%，兩周進行設(shè)計說明書的撰寫、工藝流程圖和設(shè)備圖的繪制。術(shù)應(yīng)用(石河子)國際研討會”摘要，第7期.甲醇是一種極重要的有機化工原料，也是一種燃料，是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。近年來，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開發(fā)，特別是。甲醇燃料的推廣應(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。開展了此15萬t/a的甲醇項目。設(shè)計的主要內(nèi)容是進行工藝論證，物料衡算和熱。成工段的認識和結(jié)論。本設(shè)計本著符合國情、技術(shù)先進和易得、經(jīng)濟、環(huán)保的原。則，采用煤炭為原料；利用GSP氣化工藝造氣；NHD凈化工藝凈化合成氣體；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇，此外嚴格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。

　　

【正文】 CH3)2O C4H9OH H2O 合計 氣體流量 m3/h 液體質(zhì)量 kg/h 汽化熱 kJ/kg 冷凝放熱量 kJ/h 液體比熱容 kJ/kg℃ 液體顯熱 kJ/h.℃ 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 23 粗甲醇中各組分液體顯熱 C4=（ h .℃ ），粗甲醇溫度 40℃ Q 顯 =40=（４）水冷器冷卻水吸熱 由水冷器熱平衡方程可得： Q 吸 = Q 入 +Q 放 － Q 顯 － Q 出 ，故： Q 吸 =+－ － 12813843 Q 吸 =（５）冷卻水用量 假設(shè)入口冷卻水溫度 20℃ ，出口冷卻水溫度 35℃ ，平均比熱容 kJ/(kg.℃ ) 故冷卻水用量： Q=（（ 35－ 20） ） = 第五章 主要設(shè)備的計算和選型 甲醇合成塔的設(shè)計選型 傳熱面積 傳熱溫差為 20℃ ，傳熱量為 ，合成塔內(nèi)的總傳熱系數(shù)取為（ m2.℃ ）。 由公式 Q = kS△ Tm 得 S= Q/（ K△ Tm） = /（ 20） = ㎡ 催化劑用量 入塔氣空速取 12020h1，入塔氣量 故催化劑體積為： 。 傳熱管選用 Ф32，長度 9000mm 的鋼管，標(biāo)準(zhǔn) GB4237，鋼號為00Cr18Ni5Mo3Si2。 由公式 dLn? 得 n= 1 53 790 1 17 2 .4 7 ????dLS 根 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 24 其中因要安排拉桿需要減少 12 根，實際管數(shù)為 1549 根。 合成塔殼體直徑 合成塔內(nèi)管子分布采用正三角形排列，管間距 a=40mm，殼體直徑： ? ?12D a b L? ? ? ? 式中： a = 40 b= 5 4 ???? n L = 125mm 所以， D= 1 9 4 21 2 52)(40 ????? mm ，取 D=2020 mm 合成塔殼體厚度 殼體材料選用 18MnMoNbR 鋼 (GB6654)，計算壁后的公式為： S=PcDi/（ 2「 σ」 tФPc） 式中： Pc—5MPa ； Di=2020mm； Ф= [σ]250=190Mpa（取殼體溫度為 250℃ ） S=20205/（ 2190） = 取 C2=2mm ； C1=，原整后取 S=35mm。 合成塔封頭 上下封頭均采用半球形封頭，材質(zhì)選用和筒體相同。封頭內(nèi)徑 2020mm。 由封頭 厚度計算公式： S=PcDi/（ 2[σ] ） 式中： Pc— MPa ； Di=2020mm； Ф= [σ] t =190MPa（取殼體溫度為 250℃ ） S=20205/（ 21905） = 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 25 取 C2=2mm ； C1=1mm，原整后取 S=35mm，所以封頭為 DN202035。 管子拉脫力 （１）在操作壓力下，每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力 qp=pf/（ doL） 式中： f=（ ） do2=402（ ） 322= P= L=100mmδ 表 51 合成塔技術(shù)特性表 [18] 項目 管子 殼體 材質(zhì) 00Cr18Ni5Mo3Si2 18MnMoNbR E/MPa 106 106 尺寸 Ф329000 Ф202035 管子數(shù) 1549 管間距 /mm 40 管殼壁溫差 /℃ 20 管子與管壁連接方式 開槽脹接 脹接長度 L=100 qp=（ 32100） = （２）溫差應(yīng)力導(dǎo)致的每平方米脹接周邊上的拉脫力 qt qt=σt（ d02di2） /（ 4d0L ） 式中： σt=a E（ ttts） /（ 1+At/As） At=（ do2di2） n=（ 322272） 1549= As=DSn=20203 5=219800 mm2 σt=10610610/（ 1+） = qt=（ 322272） /（ 432100） = MPa 已知 Tt＞ Ts （ Tt、 Ts 分別為管壁溫度和殼壁溫度）可知 qt 與 qp 的作用力同向，則合拉力 q=+＜ [q]，因此，拉脫力在許用范圍內(nèi) [19]。 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 26 折流板 折流板為弓形 h=3/4Di=3/42020=1500mm，折流板數(shù)量為 5，間距取 710mm 折流板最小厚度為 25mm，材料為 Q235A 鋼。拉桿 Ф12，共 12 根，材料 Q235A鋼；定距管 Ф25。 管板 管板直徑 2020，厚度 100mm，管板通過焊接在筒體和封頭之間。 支座 支座采用裙座，裙座座體厚度為 50mm，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑 2200mm，外徑 2400mm，基地腳螺栓公稱直徑 M30，數(shù)量為 6 個。 合成塔設(shè)計匯總表 表 52 合成塔設(shè)計匯總表 名稱 項目 型號規(guī)格 名稱 項目 型號規(guī)格 筒體 內(nèi)徑 (mm) 2020 列管 數(shù)目 1549 壁厚 (mm) 35 管長 9000 封頭 （半球型） 半徑 (mm) 2020 尺寸 (mm) Ф32 壁厚 (mm) 35 折流板 數(shù)目 5 拉桿 尺寸 (mm) Ф32 長度 (mm) 1500 數(shù)目 12 間距 (mm) 710 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 27 甲醇合成工段設(shè)備一覽表 表 53 甲醇合成工段設(shè)備一覽表 序號 名稱 編號 型號規(guī)格 數(shù)量 材料 備注 1 汽輪機 M0401 蒸汽壓力： 1 驅(qū)動壓縮機 2 壓縮機 C04011,2,3 2 3 冷卻器 E0401 F=， L=4500 1 CS/SS 4 氣液分離器 V0401 ? 1200mm， L=6000mm 1 CS/SS 5 冷卻器 E0402 F=209m2， L=4500 1 CS/SS 6 氣液分離器 V0402 ? 1200mm， L=6000mm 1 CS/SS 7 循環(huán)氣緩沖罐 V0403 ?2020mm， H =6000mm V= m3 1 16MnR 8 入塔預(yù)熱器 E04031,2 F= m2， L=6000 2 15CrMoR+ 0Cr18Ni10Ti 9 甲醇合成塔 R0401 ? 2020mm 列管： ? 32? ， L=8000 催化劑 m3 1 S31803+ 15CrMoR+ 13MnNiMoNbR1 10 合成氣包 V0404 ? 2800mm， L=7200mm 1 16MnR 11 甲醇水冷器 E0404 A,B,C F=209m2， L=4500 3 16MnR+ 0Cr18Ni10Ti 12 甲醇分離器 V0405 ? 2400mm， H =8000mm V=36 m3 1 16MnR+ 0Cr18Ni10Ti 13 閃蒸槽 V0406 ? 3000mm， H =8000mm 1 16MnR 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 28 結(jié) 論 經(jīng)過一段時間以來的資料查詢、文獻搜索、設(shè)計整理，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我順利完成了本次課程設(shè)計。本次設(shè)計按照指 定設(shè)計任務(wù)書來編寫，工藝先進可行，節(jié)能環(huán)保，具有一定的成本優(yōu)勢。設(shè)計中的機械設(shè)備經(jīng)復(fù)核，符合標(biāo)準(zhǔn)。 同時，本設(shè)計在應(yīng)用傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，進行了一定的改進和創(chuàng)新： （ 1） 煤氣化工藝選用 GSP 工藝技術(shù) ， 其兼有 shell 和 Texaco 的技術(shù)優(yōu)點，代表著未來氣流床加壓氣化技術(shù)的發(fā)展方向。 考慮到我國煤炭品種多，品質(zhì)較差的實際情況，而 GSP 工藝技術(shù)對煤種適應(yīng)性廣； 雖然目前國內(nèi) GSP 應(yīng)用相對要少，但由于其本身技術(shù)的優(yōu)越性，故具有廣闊的應(yīng)用前景。 （ 2）在合成工段的物料衡算和熱量衡算上，從實際出發(fā)采用了合理的設(shè)計條件和參 數(shù)，經(jīng)過精準(zhǔn)計算，對主要設(shè)備都有了初步的選型和設(shè)計，達到了設(shè)計任務(wù)的要求。 （ 3）合成甲醇催化劑選用上，通過綜合比較國內(nèi)外各種常用催化劑，并本著技術(shù)先進投資節(jié)省的原則，選用目前相對先進的 四川天一科技股份有限公司研制的XNC98 型催化劑。 XNC98 催化劑是一種高活性、高選擇性，穩(wěn)定性好的催化劑，與其他催化劑相比， 具有優(yōu)越的綜合性能 。 （ 4）在 “三廢處理 ”中，根據(jù)實際情況，最大限度地回收利用，變廢為寶。既符合環(huán)保要求，還降低了生產(chǎn)綜合成本。 本設(shè)計的一系列對傳統(tǒng)工藝的改進使得其能量消耗大為減少，生產(chǎn)過程的穩(wěn) 定性和連續(xù)性大為提高，符合現(xiàn)代工藝綠色高效生產(chǎn)的要求。 在編寫的過程中我對本設(shè)計說明書作了多次修改，但限于時間和水平，紕漏在所難免，懇請老師們指正。 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 29 參考文獻 ［ 1］ 《化工設(shè)計》王靜康主編 1995 年版 化學(xué)工業(yè)出版社出版 ［ 2］ 《化工原理》（上、下） 2020 年版天津大學(xué)化工原理教研室編 天津科學(xué)技術(shù)出版社出版 ［ 3］曾紀(jì)龍 . 大型煤制甲醇的氣化與合成工藝選擇 . “2020年中國碳一化下與潔凈煤技術(shù)應(yīng)用 (石河子 )國際研討會 ”摘要，第 7 期 . ［ 4］李瓊玖 , 唐嗣榮 , 顧 子樵 , 周述志 , 趙沛華 . 近代甲醇合成工藝與合成塔技術(shù) (下 ) [J]. 化肥設(shè)計 , 2020, 42(1):3～ 8. ［ 5］李瓊玖 , 唐嗣榮 , 顧子樵 , 周述志 , 趙沛華 . 近代甲醇合成工藝與合成塔技術(shù) (上 ) [J].化肥設(shè)計 , 2020, 41(6):5～ 10. ［ 6］陳文凱 , 吳玉塘 , 梁國華 , 于作龍 . 合成甲醇催化劑的研究進展 .石油化工 , 1997年 , 第 26 卷 . ［ 7］唐志斌 , 王小虎 , 付超 , 于新玲 . 新型低壓甲醇合成催化劑 XNC98 的工業(yè)應(yīng)用 .石化技術(shù)與應(yīng)用 , 第 5 期 , 第 23 卷 . ［ 8］宋維端 , 房鼎業(yè) . 甲醇工學(xué) .第 1 版 .化學(xué)工業(yè)出版社 , 1991. ［ 9］楊春生 , 韓福順編 . 中小型合成氨廠生產(chǎn)操作問答， 2020: 326～ 327. ［ 10］楊春生 , 韓福順編 . 中小型合成氨廠生產(chǎn)操作問答 . 2020: 328～ 329. ［ 11］宋維端 , 房鼎業(yè) .甲醇工學(xué) . 第 1 版 . 化學(xué)工業(yè)出版社 , 1991. ［ 12］梁紅濤主編 . 最新化工生產(chǎn)工藝設(shè)計與化工產(chǎn)品檢測技術(shù)手冊 . 銀聲音像出版社 , 2020. ［ 13］刁玉瑋 , 王立業(yè)編著 . 化工設(shè)備機械基礎(chǔ) . 第 5 版 . 大連理工大學(xué)出版社 , 2020. ［ 14］劉道德等編著 . 化工廠的設(shè)計和改造 . 第二版 . 中南大學(xué)出版社 , 2020. ［ 15］劉道德等編著 . 化工廠的設(shè)計和改造 . 第二版 . 中南大學(xué)出版社 , 2020. ［ 16］胡松濤 . 甲醇工業(yè)污水深度處理及回用的研究 . 黑龍江大學(xué)碩士學(xué)位論文 , 2020. 太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書 30 致 謝 在這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。 首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更 加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。 其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計商的難題。同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)