【正文】 因為 po/p=T/To=（273+30）/（273+20）=所以 p=pt=p( po/p)=6598=6796（mmH2O）查長沙鼓風(fēng)機廠產(chǎn)品型號為ARF250的羅茨鼓風(fēng)機符合要求，特性參數(shù)為：Qs=100（m3/min）,rP=880(r/min),No=110（kW）本設(shè)計選擇風(fēng)壓稍高于所需。（1）上產(chǎn)需要最大氣體流量：空氣進入鼓風(fēng)機溫度按20℃計，所需風(fēng)量為3600m3/h，大氣壓為760mmHg，實際風(fēng)量按72m3/min計算。操作時兩個葉輪不接觸，所以葉輪不需要內(nèi)部潤滑劑，可以輸送干氣體。（2）選擇床層限制板固定于塔內(nèi)壁上，來防止填料層在氣體壓力差和負(fù)荷波動引起的沖擊作用下發(fā)生竄動和膨脹；（3）液體初始分布器選擇排管式多孔分布器，其主管直徑為50mm，管數(shù)為4；（4）每個塔下部設(shè)有清水補充口，設(shè)有液位計，體積約1m3，定期更換；（5）水洗塔上部設(shè)置折流板式除霧沫器；（6）選IHF50322500離心泵為循環(huán)泵，Q=（m3/h）,H=20(m),r=1450(r/min),N=(kW),，堿洗罐和水洗罐各配置一臺。其中堿洗塔，水洗塔的填料高度均為4m，塔高6m則填料總壓降=42200=1600（mmH20）=（Pa），壓降非常小。sh)。氣體最大流量 Vg=3546(m3/h), 按3600m3/h計算空塔速度 u，單位為m2/s塔截面積 S=Vg/u=3600/(36002)=(m2)塔徑 d=(4/)=(m),取d=800(mm)選用不銹鋼材料制造，塔內(nèi)填料選塑料鮑爾環(huán)，表 塑料鮑爾環(huán)特性參數(shù)公稱直徑dp(mm)高厚（H﹒L）mm比表面積a(m2/m3)空隙率m3/m3個數(shù)（個/m3）堆積密度rd(kg/m3)干填料因子a/m1濕填料因子a/m13811551580098220200d/dp=800/38=＞8, 符合要求?？諝鈨艋O(shè)備包括：一臺堿洗塔，一臺水洗塔并各配置一臺循環(huán)泵。雖然甲醛裝置用的空氣是來自山上的新鮮空氣，但凈化裝置卻必不可少，故建一套堿洗和水洗裝置有必要。設(shè)計有甲醇入料管口（有一流量計調(diào)節(jié)流量），甲醇溢流管口，放空口（上部），甲醇出料管口及2個液位計口?，F(xiàn)場選擇2臺泵，開一備一。b．局部阻力Hf局：查管件和閥門的局部阻力系數(shù)分別是：進口突然收縮（大小頭） ζ1 =90o 法蘭連接肘管ζ2 =截止閥（全開）ζ13 =止回閥 ζ4=90o 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 ζ5=出口突然擴大（大小頭）ζ6 =1Hf局=(δu22g=(+10+3+2+5+1)=(m)阻力損失Hf =Hf直+Hf局 =+=(m)④ 求加功He由于液面上部空間均為大氣壓，故p1=p2=0；甲醇貯罐所在液面和甲醇高位槽液面處的流速均可視為0，由流體流動方程式（伯努利方程）得：+0+0+He=14+0+0+所以 He=(m)⑤ 選擇合適的離心泵型號根據(jù)計算結(jié)果，應(yīng)選IHF5032250型離心泵較好。 按設(shè)計規(guī)模，你選擇材質(zhì)為不銹鋼管材：甲醇泵進口管： DN50 甲醇泵出口管： DN40甲醇溢流管： DN40甲醇泵出料管： DN50③ 計算阻力損失Hf：甲醇在20℃104Pa甲醇高位槽設(shè)計安裝在車間四樓上部的平臺上，入口距離泵中心高度約14m, 如圖3所示。① 求管徑d設(shè)管內(nèi)流體的流速為u=，甲醇用量按3000kg/h()計，則：d=V4πu=4=(m)故選取DN40的不銹鋼管，（ ）=(m/s),符合要求。流體輸送要求泵流量小，楊程高。精甲醇中無氣體和固體，甲醇的物性參數(shù)有：密度 黏度（液體） 104Pa設(shè)計輸送流程如圖3所示：圖3 甲醇輸送流程圖常溫常壓下，甲醇是一種易揮發(fā)易燃的無色液體，密度比水輕，具有很強的毒性。（1） 泵的選擇泵的選擇需要知道輸送條件下的介質(zhì)物性將對泵的流量，楊程，功率，必需氣蝕余量，結(jié)構(gòu)，材料，操作和使用等方面產(chǎn)生的影響，這些是選泵時需要考慮的重要因素。從取氣口到羅茨鼓風(fēng)機的進口處約需80m。 空氣進管空氣取樣口位于廠區(qū)西邊的小高地上，設(shè)計將空氣進口置于地面上30m處。由于場地位于合成氨生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)，空氣較臟，需要經(jīng)凈化出離，因此在 設(shè)計時有 空氣洗滌設(shè)備，包括堿洗塔和水洗塔。． 吸收塔（包括一吸塔和二吸塔）（1）104 kJ （2）塔頂加水帶入的熱量：，溫度20℃，cpm= (kmol﹒℃)20 = 104 （kJ）(3)生成的產(chǎn)品氣已有12%被冷凝器的急冷段冷凝，余下的被吸收塔冷凝，其量為：CH2O：（表8）— = （kmol）CH3OH（含HCOOH）：+ = （kmol）H2O：（）—= （kmol）表 相變熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmol相變熱，104kJ/kmol熱量,104kJCH2OCH3OH（含HCOOH）H2O合計（4）成品帶出的熱量：成品出料溫度60℃，cpm = (kg﹒℃), 則成品帶出的熱量為633660=104 （kJ） （5）尾氣（溫度25℃）表 尾氣帶出的熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmolCpm,kJ/kmol﹒℃)T, ℃熱量,kJCH2O25CH3OH25H2O25CO225CO25CH425O225H225N225合計//則吸收工段共需移走熱量：（++——）104 =104 （kJ）設(shè)冷卻水進口溫度為25℃，出口溫度為35℃，共需冷水量為：第四章 設(shè)備工藝計算為方便計算，下面將甲醛生產(chǎn)工藝按蒸發(fā)工段，氧化反應(yīng)工段和吸收工段3部分進行表述。設(shè)進入系統(tǒng)的軟水溫度為20℃。表 冷凝熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmol相變熱，104kJ/kmol熱量,104kJCH2OH2O合計104kJ(4) 轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量（溫度為90℃） 轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmolCpm,kJ/kmol﹒℃)T, ℃熱量,104kJCH2O90CH3OH（含HCOOH）90H2O90CO290CO90CH490O290H290N290合計//氧化工段多余的熱量為：（++—）104 (kJ)設(shè)熱損失為10%，104 90% = 104 （kJ）的余熱可以利用。（2）配料蒸汽帶入的熱量：設(shè)加入的配料水蒸氣為120℃的飽和蒸汽，其摩爾定壓熱容cpm=104 kJ/(mol﹒℃)(3)：表 三元帶出氣的熱量物料名稱物質(zhì)的量,kmolCpm,kJ/kmol﹒℃)T, ℃熱量,104kJCH3ON120H2O120N2120O2120合計//則需補充熱量：（——）104 = 104（kJ）：. 氧化器（包括急冷段）（1）104kJ, 見表3. 3（2）反應(yīng)熱（設(shè)反應(yīng)溫度為640℃）以物料衡算中的6個反應(yīng)方程式為基準(zhǔn)，設(shè)所有反應(yīng)物和產(chǎn)物均為氣態(tài)，表 反應(yīng)放出的熱量反應(yīng)物質(zhì)的量, kmol反應(yīng)熱，105kJ/kmol熱量,105kJCH3OH+1/2H2O→HCHO+H2OCH3OH→HCHO+H2++CH3OH+3/2O2→CO2+2H20CH3OH+O2→CO+2H2OCH3OH+→CH4+H2OCH3OH+O2→HCOOH+H2O合計即反應(yīng)放出總熱量為：105kJ(3) 冷凝熱轉(zhuǎn)化氣經(jīng)急冷段降溫至90℃。 過熱器為了防止液體析出，把原料氣升溫至120℃，同時配入蒸汽。（1）原料甲醇和空氣帶入的熱量衡算見下表： 原料甲醇和空氣帶入的熱量物料名稱物質(zhì)的量kmolCpm,kJ/(kmol﹒℃)T, ℃熱量1．甲醇152．水153．空氣//0其中：N260O260H2O60合計//（2）相變熱。 甲醇蒸發(fā)器在甲醇蒸發(fā)器中午化學(xué)變化，只有相變熱和顯熱。如果選擇適當(dāng)?shù)募状寂c空氣用量比，使吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的比例適當(dāng)，就可控制反應(yīng)溫度。（8）各主要單元設(shè)備的物料衡算表（按每小時計）~ 　蒸發(fā)器物料衡算表 進 料出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol原料氣其中：CH3OH其中：CH3OHH2OH2OO2其中：O21064N2N2－－－ H2O－－－合 計合 計　過熱器物料衡算表 進 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol三元氣其中含：CH3OH其中：CH3OHH2OH2OO2O2N2N2－－－合計合計 氧化器物料衡算表 進 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol三元氣轉(zhuǎn)化氣其中：CH3OH其中：HCHOH2OCH3OHO2HCOOHN2H2O－－－CO2－－－CO－－－CH4－－－O2－－－H2－－－N2合計合計 第一吸收塔物料衡算 進 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol其中：HCHO其中：HCHOCH3OHCH3OH100HCOOHHCOOHH2OH2O3835CO2CO其中：HCHOCH4CH3OHO2H2OH2CO2N2COCH4其中:HCHOO2 進 料出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmolCH3OHH2H2ON2合計合計 第二吸收塔物料衡算表 進 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol其中：HCHO其中：HCHOCH3OHCH3OHH2OH2OCO2CO2260COCOCH4CH4O2O2H2H2N2N2H2O其中：HCHO－－－CH3OH－－－H2O合計合計注：表中誤差極小，符合要求。其中含HCHO：+=（kmol）含水量（由于第二吸收塔塔頂加入一定量的水，所以水量增加）為：－+=（kmol） CO2：（kg）=（kmol） CO：（kg）=（kmol） O2：（kg）=（kmol） H2：（kg）=（kmol