【正文】 十 五 、 參考文獻 [1] 王延吉 .化工產(chǎn)品手冊 .第四版 .有機化工原料 .化學工業(yè)出版社 .54. [2] 汪壽建 .天然氣的綜合利用技術(shù) .第 1 版 .化學工業(yè)出版社 ,2021. [3] 宋維端，房鼎業(yè) .甲醇工學 .第 1版 .化學工業(yè)出版社 ,1991. [4] 王延吉 .化工產(chǎn)品手冊 .第四版 .有機化工原料 .化學工業(yè)出版社 .55. [5] 薛榮書 ,譚世語 .化工工藝學 .第二版 .重慶大學出版社 .238239. [6] 吳志泉 ,涂晉林 .工業(yè)化學 .華東理工大學出版社 .3536. [7] 王永全 .甲醇精餾技術(shù)簡述「 J」 .化肥設計 ,2021,42(5):22～ 25. [8] 梁紅濤 ， 最新 化工生產(chǎn)工藝設計與化工產(chǎn)品檢測技術(shù)手冊 .銀聲音像出版社 ,2021. [9] 刁玉瑋 等 .化工設備機械基礎 .第 5 版 .大連理工大學出版社 ,2021. [10]劉道德等 .化工廠的設計和改造 .第二版 .中南大學出版社 ,2021. [11]婁愛娟等 .化工 設計 . 第 1 版 .華東理工大學出版社 ,2021. [12]柴誠敬 等 .化工 原理 . 第 1 版 .天津大學出版社 ,2021. 。 本次設計能夠順利完成離不開 化工系“設計指導小組”對我的幫助和 張德拉等老師 對我 的 悉 心 指導 ,借 此 表達我的 衷心感謝 ！同時我還要衷心的感謝 四年來艱辛培育我們、給我們知識和智慧的“材料與化工學院”特別是“材料工程系”的全體老師！衷心的感謝四年來不離不棄、相互幫助和關照的同窗好友。 通過該課題的設計訓練，讓我基本 掌握化工通用工程設計的基本程序和方法，為承擔全程的化工工程設計打下良好 的基礎；學會 了 全面思考問題， 達到了鞏固、擴展以及綜合運用所學知識解決實際問題的目的。 十 四 、 心得 體會與致謝 通過這次畢業(yè)設計 ,我 各 方面的能力都得到了鍛煉和提高 。 雖然有些 內(nèi)容可能 不 太 切合實際 ,也 可能 存在 太多的不足， 但從 設計的 整體結(jié)果來看 ， 該 生產(chǎn)工藝流程“ 設計 ” 的 基本合理 ,符合我們 原先的 設計 初衷 ,基本 上能 滿足 甲醇生產(chǎn) 要求 ,較好地 達到了預期的設計效果 。 年銷售總收入 年產(chǎn)銷甲醇 30 萬噸，每噸售價 1950 元，年總銷售收入為 58500 萬元。 國際市場價格情況：目前美國甲醇價格已達 296 美元／噸（的合人民幣 2448 元／噸）；歐洲甲醇價格已達 250 美 元／噸（約合人民幣 2068 元／噸）；亞洲甲醇價格在 230— 240 美元／噸 (CFR 亞洲 )之間（約合人民幣 19021985 元 /噸）。西北、西南地區(qū)平均在2200 元／噸左右。 管理人員為白班 制 ； 生產(chǎn)車間班組人員為 三 班制 。 十二、 經(jīng)濟 效益 估算 [11] 本設計所作的經(jīng)濟效益分析僅為估算，其中的參數(shù) 選用 是 2021 年的標準， 可能不準確， 但借此可大致能略顯“生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品”不僅具有一定的社會效益，經(jīng)濟效益也是較大的。由于廢水中 COD 濃度高時厭氧法反應效果好，所以進水基本不加稀釋，而在處理后根據(jù)分析加水稀釋排放。在反應器上部的三相分離器，將反應產(chǎn)生的沼氣、活性污泥和處理水分開，沼氣由塔側(cè)出來經(jīng)流量調(diào)節(jié)后進入水封回收。然后進配冷卻器，使廢水 COD 濃度維持在 15000mg/L，并將水溫調(diào)整為 1838℃。 廢水處理 由常壓精餾塔底部排出的精餾殘液 （ 廢 水）通常采用的方法： 廢水 經(jīng) 冷卻器冷卻后，由廢水泵送到生化處理裝置 處理 。 （ 3）氣化工段氣液分離出來的含煤水。 廢水 甲醇生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢 水 主要有： （ 1）甲醇分離器排放的油水，各輸送泵填料的漏液。 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 30 （ 4）鍋爐排放煙 氣，煙氣中含粉塵 。 （ 2）精餾時預塔頂排放出的不凝氣體。生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)，工藝過程控制，工藝流程圖等集中在 各個工作站由 DCS 系統(tǒng)顯示和控制，次要的參數(shù)及設定值，不需經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，可采用就地顯示和調(diào)節(jié)。 自控儀表 系統(tǒng) 本設計采用一次儀表現(xiàn)場分散，二次儀表就地或部分集中控制方式。 原料與產(chǎn)品 的運輸﹑裝卸和 貯存 由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽中。為了防止介質(zhì)泄漏，在高壓管道設計中，當必須設置閥門時，無論其管徑大小，一般均需設置雙閥；雙閥的安裝一概緊密相連 ，以減少管件又便于操作。 高壓管路的設計 高壓管路在設計時要注意管道材料的選擇，管道與管道之間的連接形式，儀表的安裝，雙閥的設置，以及中、低壓管道系統(tǒng)的連接等。 安全閥的設置 安全閥是一中自動閥門，他不借助任何外力而是 利用介質(zhì)本身的力來排出一定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預定的安全值。一般利用安全泄壓裝置來及時排放管道內(nèi)的介質(zhì)，使管道內(nèi)截止的壓力迅速下降。 合成車間 設備布置 圖見 —— 九、 安全生產(chǎn) 設施 [11， 12] 安全生產(chǎn)的概念貫穿于整個化工 裝置建設中，除了安裝、施工、超做中要考慮之外；設計過程中的周密考慮能消除安全隱患，使事故瞬時降低到最小。 采用流程式布置， 甲醇膨脹槽和壓縮機放在最底層，把甲醇分離器放在第二層，甲醇水冷器安裝在第三層，入塔換熱器安裝在最高層。 （ 3）根據(jù)車間設備情況，廠房采用 6 6米的柱網(wǎng)，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 。 （ 1）由于塔較高， 因此 不宜采用單層廠房，但設備不多，因此采用單層廠房與多層廠房相結(jié)合的方式。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。 常壓塔 在常壓塔精餾過程中，一般對塔頂壓力的要求都不高，因此不比設置壓力控制系統(tǒng)，可在冷凝器或回流罐上設置一段連通大氣的管道來平 衡壓力，以保持塔內(nèi)壓力接年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 27 近于環(huán)境壓力 。 精 餾塔 的選型 和控制 [11] 精餾塔是用來實現(xiàn)分離混合物的傳質(zhì)過程設備，在化工、煉油廠中出現(xiàn)得最多。機組為獨立的氣路系統(tǒng)，潤滑油系統(tǒng)采用強制供油，并配有先進的獨立的自控和保安裝置，確保機組的安全運行。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。 該離心壓縮機 是在引進技術(shù)的基礎上，采用自行開發(fā)的多項科研成果研制完成的。 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。 水 冷 器 設計 結(jié)果 匯總 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 26 表 25 水冷器設計匯總表 筒體 內(nèi)徑 (mm) 1000 折流板 數(shù)目 5 壁厚 (mm) 28 間距 (mm) 1500 封頭 （ 橢 球型） 半徑 (mm) 500 高度 (mm) 750 高度 (mm) 250 直邊 高度 (mm) 40 列管 管長 7500 拉桿 尺寸 (mm) Ф 16 數(shù)目 721 數(shù)目 8 尺寸 (mm) Ф 25 設計中選用的循環(huán)氣壓縮機為離心壓縮機，離心壓縮機具有以下的特點：流量大而均勻，體積小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，容易調(diào)節(jié)，維護方便。 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。 折流板的設計 折流板為弓形， h=3/4 1000=750mm，折流板間距取 1500mm；最小厚度為 10mm。曲面高度 h1=250mm，直邊高度 h2=40mm，材料選用 20 R 鋼。 殼體直徑的確定 殼體直徑； Di=a（ b1） +2L 式中： Di—— 換熱器內(nèi)徑， mm； b—— 正六角 形 對角線上的管子數(shù)查有關表取為 29； L—— 最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，取 L=2do 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 25 所以， Di=32（ 291） +2 2 25=996mm ，取 Di=1000mm 換熱器為臥式，一般要求 6〈 L/Di〈 10 ， 7500/1000= ，所以滿足要求。 合成塔設計 結(jié)果 匯總表 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 24 表 24 合成塔設計匯總表 筒體 內(nèi)徑 (mm) 4600 折流板 數(shù)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(shù)目 9315 數(shù)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(shù)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(shù) n 的確定 設計選用Ф 25 的無縫鋼管，材質(zhì) 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(shù)為 812 根。 管板的確定 管板直徑 4600，厚度 100mm，管板通過焊接在筒體和封頭之間。 折流板的確定 折流板為弓形 h=3/4Di=3/4 4600=3450mm，折流板數(shù)量為 5，間距取 2021mm 折流板最小厚度為 22mm，材料為 Q235A鋼。 卸催化劑口接管 DN600， 裙座人孔 DN600。 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。 實際制造中取厚度和筒體相同 即 75mm，所以封頭為 DN4600 75。 合成塔封頭的確定 上下封頭均采用半球形封頭，材質(zhì)選 用和筒體相同。 由公式 S = d L n 得 n = S/（ d L） =（ 12 ） =9347 其中因要安排拉桿需要減少 32 根，實際管數(shù)為 9315 根。 甲醇合成塔的設計 [8] 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)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(nèi)的總傳熱系數(shù)取為 300W/（ m2.℃）。 水冷器入口氣體顯熱的確定 水冷器入口氣體的顯熱 =入塔氣換熱器出口加熱氣體的顯熱，即 108kJ/h 水冷器出口氣體顯熱的確定 表 21水冷器出口氣體各組分熱容和熱量 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ ） 氣量 kmol /h 熱量 kJ/（ ） 合計： 水冷器出口氣體顯熱 kJ/（ ）；出口溫度 40℃， 出口氣體顯熱 = ＝ 108 kJ/h 出水冷器的粗甲醇液體熱量的確定 表 22粗甲醇中液體組分氣化熱和液體熱容 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 21 氣化熱 KJ/kg 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 表 23出塔氣在水冷器中冷凝放熱量 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 冷凝量 kg /h 39060 放熱量 KJ/h 合計：水 冷器中冷凝放熱量為 107KJ/h 表 2