【正文】 1：，通過計(jì)算泵進(jìn)入換熱器（E0101）預(yù)熱，然后在汽化塔（T0101）汽化，在經(jīng)過換熱器(E0102)過熱到反應(yīng)溫度進(jìn)入轉(zhuǎn)化器(R0101)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成HCO2的以及未反應(yīng)的甲醇和水蒸氣等首先與原料液換熱(E0101)冷卻，然后經(jīng)水冷器(E0103)冷凝分離水和甲醇，這部分水和甲醇可以進(jìn)入原料液儲(chǔ)罐，水冷分離后的氣體進(jìn)入吸收塔，經(jīng)碳酸丙烯脂吸收分離CO2，吸收飽和的吸收液進(jìn)入解析塔降壓解析后循環(huán)使用，最后進(jìn)入PSA裝置進(jìn)一步脫除分離殘余的COCO及其它雜質(zhì)，得到一定純度要求的氫氣。, ,則此時(shí)吸收塔的吸收能力為: = =pM/RT=[(+25)]=CO體積量 V=據(jù)此,所需吸收液量為 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要,取吸收量為 m/h= m/h,混合氣體中的其他組分如氫氣,CO以及微量甲醇等也可以按上述過程進(jìn)行計(jì)算,在此,忽略這些組分在吸收液內(nèi)的吸收.PSA系統(tǒng)略.各節(jié)點(diǎn)的物料量綜合上面的工藝物料衡算結(jié)果,給出物料流程圖及各節(jié)點(diǎn)的物料量,見圖1一2. 熱量衡算汽化塔頂溫確定在已知汽相組成和總壓的條件下，可以根據(jù)汽液平衡關(guān)系確定汽化塔的操作溫度水的物性數(shù)據(jù)在很多手冊中都可以得到，這里從略。 p= MPa p= MPa再設(shè) T=175℃ p=。K), c=(kgK)則導(dǎo)熱油用量 w=Q/(ct)= ()=62898 kg/h過熱器(E0102)甲醇和水的飽和蒸氣在過熱器中175℃過熱到280℃,見表14.氣體升溫所需熱量為:Q= cmt=(+) (280175)=導(dǎo)熱油c= kJ/(kg175 ℃ 甲醇H = Q=+= kJ/h以300℃導(dǎo)熱油c計(jì)算 c= kJ/(kg液體混合物升溫所需熱量Q= cmt=(+) (17525)=管程：沒有相變化，同時(shí)一般氣體在一定的溫度范圍內(nèi)，熱容變化不大，以恒定值計(jì)算，這里取各種氣體的比定壓熱容為： kJ/(kgK) c kJ/(kg：H=2135KJ/kg,總冷凝熱 Q=Hm==水顯熱變化Q= cmt=()= Q=Q+Q+ Q=冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，采用中溫型涼水塔，則溫差△T=10℃用水量 w=Q/( ct)= ()=54415kg/反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 工藝計(jì)算已知甲醇制氫轉(zhuǎn)化工藝的基本反應(yīng)為：CH3OH+H2O=CO2+3H2。物流名稱管程殼程/(kg/h)進(jìn)口/(kg/h)出口/(kg/h)設(shè)計(jì)溫度/oC壓力/MPa進(jìn)出口/(kg/h)設(shè)計(jì)溫度/oC壓力/MPa甲醇280水二氧化碳一氧化碳?xì)錃鈱?dǎo)熱油62898320表31 反應(yīng)器的物流表（1）計(jì)算反應(yīng)物的流量對于甲醇，其摩爾質(zhì)量為_32 kgk/mol，其摩爾流量為：對于氫氣，其摩爾質(zhì)量為 2 kgk/mol,其摩爾流量為：進(jìn)料氣中甲醇的摩爾分率yA為：yA=對于甲醇和水，由于溫度不太高（280 oC），壓力不太大（），故可將其近似視為理想氣體考慮。對于甲醇有：δA=（4）計(jì)算空間時(shí)間根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，該反應(yīng)為一級反應(yīng)，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為：rA=kpAk=104e CA=CAO上式兩邊同乘以RT，則得：pA=CAORT反應(yīng)過程的空間時(shí)間τ為：τ=CAO∫ = CAO∫ /[k CAORT]=∫dxA將k=104em3/(kmol反應(yīng)器內(nèi)的實(shí)際氣速為：u==（7）計(jì)算反應(yīng)熱甲醇制氫的反應(yīng)實(shí)際為兩個(gè)反應(yīng)的疊合，即CH3OH=CO+CO+H2O=CO2+H2+ 反應(yīng)過程中的一氧化碳全部由甲醇分解而得，由化學(xué)反應(yīng)式可知，每轉(zhuǎn)化1kmol的甲醇就可生成1kmol的一氧化碳。反應(yīng)過程中所需的熱量由導(dǎo)熱油供給，反應(yīng)器同時(shí)作為換熱器使用，根據(jù)GB151，320oC時(shí)鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為λ=（mOC），管內(nèi)側(cè)的對流給熱系數(shù)為αi=80 W/（m2OC/W m2OC/W根據(jù)傳熱學(xué)，反應(yīng)器的傳熱系數(shù)為：K=1/（+++Rf）由于的值接近于1，對K帶來的誤差小于1%；鋼管的傳熱很快，對K的影響也很小，故可將上式簡化為：K=1/（++Rf）= W/（ m2m根據(jù)計(jì)算所得的管子內(nèi)徑，按前述換熱設(shè)備設(shè)計(jì)選擇合適的管子型號和所需的管數(shù)及布管方式。dm。 筒體(1) 筒體內(nèi)徑:700mm設(shè)計(jì)壓力：P== 設(shè)計(jì)溫度取350176。（2）根據(jù)筒徑選用非金屬軟墊片： 墊片厚度：3 墊片外徑:765 墊片內(nèi)徑：715根據(jù)筒體名義厚度選用乙型平焊法蘭（JB4702） 法蘭材料：16MnR DN法蘭外徑中心孔直徑法蘭厚度螺栓孔直徑螺紋規(guī)格螺栓數(shù)量7008608154627M2424表32 筒體法蘭數(shù)據(jù) 封頭（1）封頭內(nèi)徑：700mm設(shè)計(jì)壓力：P= 設(shè)計(jì)溫度取300176。根據(jù)筒徑選用標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算的管子內(nèi)徑選用尺寸：φ252 管長：3000 根數(shù)：345實(shí)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：8m/s 進(jìn)出口接管尺寸：φ60 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501401101659144M12 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(jìn)出口接管尺寸：φ1142 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10021017018116184M16 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：61拉桿（GB1511999）直徑：16 螺紋規(guī)格：M16 根數(shù)；61耳座（JB/T472592）（7）耳式支座選用及驗(yàn)算 由于該吸收塔相對結(jié)構(gòu)較小，故選用結(jié)構(gòu)簡單的耳式支座。支座材料Q235－A*F。q為基本風(fēng)壓，假設(shè)該填料塔安裝在南京地區(qū)，南京地區(qū)的q＝550N/m。水平力取p與 p兩者的大值，即P＝Pe+=+*3366=支座安裝尺寸為D：D= 式中，為耳式支座側(cè)板厚度；為耳式支座襯板厚度。 滿足支座本體允許載荷的要求。形式：A3型高度：200 底板：L1:125 b1:80 δ1：8 s1:40筋板：L2:100 b2:100 δ2：5 墊板：L3：20 b3:160 δ3：6 e:24地角螺栓規(guī)格：M24 螺栓孔直徑：271管板材料：16MnR 換熱管管孔直徑：25 拉桿管孔直徑：18 厚度：50 外徑：860 SW6校核內(nèi)筒體內(nèi)壓計(jì)算計(jì)算單位南京工業(yè)大學(xué)過程裝備與控制工程系計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc MPa設(shè)計(jì)溫度 t 176。 ss = MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = MPa校核條件 sT163。 C內(nèi)徑 Di mm曲面高度 hi mm材料 16MnR(熱軋) (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t MPa鋼板負(fù)偏差 C1 mm腐蝕裕量 C2 mm焊接接頭系數(shù) f 厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 計(jì)算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn C1 C2= mm最小厚度 dmin = mm名義厚度 dn = mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 [Pw]= = MPa結(jié)論 合格延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計(jì)單位 南京工業(yè)大學(xué)過程裝備與控制工程系 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 簡 圖設(shè)計(jì)壓力 psMPa設(shè)計(jì)溫度 Ts 350平均金屬溫度 ts314裝配溫度 to15殼材料名稱16MnR(正火)設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力[s]t134Mpa程平均金屬溫度下彈性模量 Es +05Mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)asmm/mm圓殼程圓筒內(nèi)徑 Di 700mm殼 程 圓 筒 名義厚 度 ds6mm殼 程 圓 筒 有效厚 度 dsemm筒殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Ef’+05MPa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 A= p Di2+05mm2殼程圓筒金屬橫截面積 As=pds ( Di+ds )9403mm2管設(shè)計(jì)壓力ptMPa箱設(shè)計(jì)溫度Tt300圓材料名稱筒設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Eh+05MPa管箱圓筒名義厚度(管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值)dh16mm管箱圓筒有效厚度dhe4mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Et”+05MPa材料名稱20G(正火)換管子平均溫度 tt230設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力 [s]tt92