【正文】 本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 8 依據(jù)文獻(xiàn) [1]式（ 6— 5），得 44 91 ( 10 ) ( 5 10 )nLnGqq ???? ?????????? 取實際液氣比 為最小液氣比的 ，則可以得到吸收劑用量為 摩爾流量： 4 66. 96 124 .55 ( / )nLq k m ol h? ? ? ? 吸收劑平均分子量為： 39。圓筒一端為向外翻卷的喇叭口，其高度約為全高 的 1/5，而直筒的高度為填料直徑的一半。 階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)后發(fā)展起來的新型環(huán)形填料。 馳放氣組成：甲醇 %,一氧化碳 %,二氧化碳 %,氫氣 % 其他組分含量很少，忽略不計 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 6 第三章 水洗塔的化工工藝設(shè)計 塔填料的選擇以及特性數(shù)據(jù) 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了塔內(nèi)氣 — 液兩相接觸而進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱的表面，與塔的結(jié)構(gòu)一起決定了填料塔的性能。 （ 1） 溶解度 （ 2） 選擇性 （ 3）揮發(fā)度要低 （ 4）粘度 （ 5）所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求?；旌蠚怏w進(jìn)入水洗塔與水逆流接觸后，得到凈化氣排放，吸收甲醇后的水，經(jīng)富液泵送入再生塔頂，用燃料氣進(jìn)行汽提解吸操作，解吸后的水經(jīng)貧液泵送回吸收塔頂，循環(huán)使用，汽提氣則進(jìn)入燃料處理系統(tǒng)。甲醇水洗塔需要加水而吸收甲醇，水中溶解一部分氧，由低壓到高壓的過程中，水中溶解的氧一般不會解吸出來，即使有微量氧解吸出來，微量氧的存在可使甲醇合成的單程轉(zhuǎn)化率大大提高 。 甲醇水洗塔的循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓后，經(jīng)塔外或塔內(nèi)換熱器后進(jìn)入觸媒層，循北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 4 環(huán)氣夾帶水、氧分子、氯離子，水是甲醇合成過程中的副產(chǎn)物，若無水洗塔，則循環(huán)氣中水蒸氣含量也約為水的飽和蒸氣壓，其含量也約為 0． 15％ (不考慮過飽和狀態(tài)和霧沫夾帶 )，它對活塞式和透平式循環(huán)機(jī)沒有影響。 本設(shè)計項目為 24萬噸 /年甲醇合成工段水洗塔的工藝和設(shè)備設(shè)計。 甲醇合成工藝的追求目標(biāo)是：最高的反應(yīng)物單程轉(zhuǎn)化率和最低的副產(chǎn)物產(chǎn)率，對于生成物體積縮小且強(qiáng)放熱的甲醇合成反應(yīng)，低壓法合成甲醇的單程轉(zhuǎn)化率主要取決于催化劑的活性和選擇性及工藝操作水平。粗甲醇經(jīng)冷卻降溫至40℃ ，進(jìn)入甲醇分離器，冷凝分離出的粗甲醇液體進(jìn)入甲醇膨脹槽，減壓閃蒸除去溶解在粗甲醇中的氣體后送入 甲醇精餾工段。副產(chǎn)的中壓蒸汽與催化轉(zhuǎn)化工段的副產(chǎn)蒸汽并網(wǎng)過熱后，用北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 3 于合成氣壓縮機(jī)驅(qū)動透平的動力。 合成氣經(jīng)合成氣壓縮 機(jī)加壓至 5. 3～ 5. 5MPa后進(jìn)入合成塔，在溫度 220～ 260℃及銅基催化劑的作用下，合成氣中的 CO、 CO2與 H2反應(yīng)合成甲醇，其主要反應(yīng)為： CO＋ 2H2 → CH 3OH CO2＋ 3H2 → CH 3OH＋ H2O 甲醇合成是體積縮小的強(qiáng)放熱可逆反應(yīng)，且低壓甲醇合成催化劑在溫度＞ 280℃時易過熱失活，因此必須及時將反應(yīng)熱移走，使合成反應(yīng)盡可能接近反應(yīng)平衡曲線，同時避免因反應(yīng)熱的積累而燒壞催化劑。焦?fàn)t煤氣制甲醇合成技術(shù)全部為低壓法，其設(shè)計規(guī)模多為 10～ 20萬 t/a，甲醇合成反應(yīng)器多為管殼式等溫反應(yīng)器。各種低壓法甲醇合成工藝大同小異，主要區(qū)別在于甲醇反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)熱移走及回收利用方式和催化劑性能。 低壓法合成甲醇技術(shù)主要有英國 IC1 技術(shù)和德國 Lurgi 技術(shù)，這兩家占據(jù)著世界 70％以上的甲醇技術(shù)市場份額。 1970 年以后，各國新建與改造的甲醇裝置幾乎全部采用低壓法。早期的高壓法合成使用活性較低的鋅鉻催化劑，合成壓力為 30 MPa，合成溫度為 300～ 400℃ 。有焦?fàn)t煤氣資源的生產(chǎn)企業(yè)，可根據(jù)企業(yè)自身的情況，選擇適宜的工藝路線，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙贏 。而焦?fàn)t煤氣制取甲醇合成氣的方法卻處于發(fā)展初期 。 焦?fàn)t煤氣制取甲醇的流程要比制取合成氨短得多。這個驚人的數(shù)據(jù)，不僅是能源的浪費，而 且對環(huán)境也造成極大的污染。凈化與轉(zhuǎn)化是整個焦?fàn)t煤氣制甲醇的關(guān)鍵技術(shù)。北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工 程學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 1 目 錄 目 錄 ........................................................... 1 第一章 前 言 ....................................................... 1 焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝技術(shù) ..................................... 1 甲醇合成工藝簡介 ........................................... 2 合成工藝說明 ......................................... 2 工藝流程說明 ......................................... 3 水洗 塔的作用 ............................................... 3 第二章 設(shè)計方案簡介 ................................................ 5 裝置流程的確定 ............................................. 5 吸收劑的選擇 ............................................... 5 第三章 水洗塔的化工工藝設(shè)計 ........................................ 6 塔填料的選擇以及特性數(shù)據(jù) ................................... 6 吸收劑用量的確定 ........................................... 7 塔徑的計算 ................................................. 8 塔底液泛氣速計算 .................................... 10 塔徑計算 ............................................ 11 塔 徑校核 ............................................ 11 填料層高度計算 ............................................ 13 傳質(zhì)單元高度計算 .................................... 13 傳質(zhì)單元數(shù)計算 ...................................... 16 填料層高度確定 ...................................... 17 填料層壓降計算 ...................................... 18 塔附屬高度估算 ............................................ 18 北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工 程學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 2 第四章 筒體、封頭、裙座的設(shè)計 .................................... 19 筒體設(shè)計 .................................................. 19 筒體厚度計算 ........................................ 19 筒體厚度驗算 ........................................ 20 封頭設(shè)計 .................................................. 20 封頭厚度計算 ........................................ 20 封頭厚度校核 ........................................ 21 裙座設(shè)計 .................................................. 22 第五章 填料塔主要附件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................... 23 液體分布裝置 ............................................. 23 填料支承裝置 .............................................. 23 液體再分布裝置及填料壓板 .................................. 24 氣體分布裝置 .............................................. 25 除霧沫器 .................................................. 25 裙座 ...................................................... 25 吊柱 ...................................................... 26 第六章 管口結(jié)構(gòu)設(shè)計 .............................................. 27 進(jìn)出口管的確定 ............................................ 27 液體進(jìn)口管 .......................................... 27 液體出口管 .......................................... 28 氣體進(jìn)口管 .......................................... 28 氣體出口管 .......................................... 29 管法蘭選擇 ................................................ 30 平臺、扶 梯的選擇 .......................................... 30 鋼制管法蘭緊固件 .......................................... 31 人孔與卸料孔 .............................................. 31 北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工 程學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 3 焊接結(jié)構(gòu) .................................................. 31 第七章 開孔補強(qiáng) .................................................. 32 液體進(jìn)口管補強(qiáng) ............................................ 32 液體出口管補強(qiáng) ............................................ 32 氣體進(jìn)口管補強(qiáng) ............................................ 32 氣體出口管補強(qiáng) ............................................ 35 人孔補強(qiáng) .................................................. 38 第八章 塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的計算 .................................... 42 設(shè)計條件 .................................................. 42 塔的高度計算（估算） ...................................... 43 塔的質(zhì)量載荷計算 .......................................... 43 塔的自振周期 .............................................. 46 地震載荷計算 .............................................. 47 確定危險截面 ........................................ 47 地震影響系數(shù) ........................................ 47 地震彎矩