化工工藝課程設(shè)計(jì)

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1、長(zhǎng)江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院 化工工藝及設(shè)備課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：生產(chǎn)能力為3400 m/h 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 人：丁紅林 丁俊松 艾龍 白曉旭 江龍 江源 高冉 郭先鋒 陳晶晶 指導(dǎo)教師： 張慢來(lái) 黃天成 班 級(jí)： 裝備0601班 組 號(hào)： 1（ 1—11號(hào) ） 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2009年12月20日—2009

2、年12月31日 前 言 氫氣是一種重要的工業(yè)用品，它廣泛用于石油、化工、建材、冶金、電子、醫(yī)藥、電力、輕工、氣象、交通等工業(yè)部門(mén)和服務(wù)部門(mén)，由于使用要求的不同，這些部門(mén)對(duì)氫氣的純度、對(duì)所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量也有著不同的要求。近年來(lái)隨著中國(guó)改革開(kāi)放的進(jìn)程，隨著大量高精產(chǎn)品的投產(chǎn)，對(duì)高純氫氣的需求量正在逐漸擴(kuò)大。 烴類(lèi)水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫氣是目前世界上應(yīng)用最普遍的制氫方法，是由巴登苯胺公司發(fā)明并加以利用，英國(guó)ICI公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這種制氫方法工作壓力為2.0-4.0MPa,原料適用范圍為天然氣至干點(diǎn)小于215.6℃的石腦油。近年來(lái)，由于轉(zhuǎn)化制氫爐

3、型的不斷改進(jìn)。轉(zhuǎn)化氣提純工藝的不斷更新，烴類(lèi)水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫工藝成為目前生產(chǎn)氫氣最經(jīng)濟(jì)可靠的途徑。 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)表現(xiàn)出很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受到許多國(guó)家的重視。它具有以下的特點(diǎn)： 1、與大規(guī)模天然氣、輕油蒸氣轉(zhuǎn)化制氫或水煤氣制氫比較，投資省，能耗低。 2、與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。 3、所用原料甲醇易得，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高，不需要在凈化處理，反應(yīng)條件溫和，流程簡(jiǎn)單，故易于操作。 4、可以做成組裝式或可移動(dòng)式的裝置，操作方便，搬運(yùn)靈活。 目 錄 前言 ………………………………………………………………………… 1

4、 目錄 ………………………………………………………………………… 2 摘要 ………………………………………………………………………… 3 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) …………………………………………………………………4 第一章 工藝設(shè)計(jì) …………………………………………………………5 1.1.甲醇制氫物料衡算 ……………………………………………………5 1.2.熱量恒算 ………………………………………………………………6 第二章 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和選型：換熱設(shè)備…………………………9 2.1.換熱設(shè)備的計(jì)算與選型 ………………………………………………9 第三章 機(jī)器選型 ………………

5、…………………………………………13 3.1.計(jì)量泵的選擇 …………………………………………………………13 3.2.離心泵的選型 …………………………………………………………15 第四章 管道布置設(shè)計(jì) ……………………………………………………16 4.1.管子選型 ……………………………………………………………… 16 4.2.主要管道工藝參數(shù)匯總一覽表 ………………………………………18 4.3.各部件的選擇及管道圖…………………………………………………19 第五章 自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)………………………………………… 22 5.1.選擇一個(gè)單參數(shù)自動(dòng)控制方案…

6、………………………………………22 5.2.換熱器溫度控制系統(tǒng)及方塊圖…………………………………………22 課設(shè)總結(jié) ………………………………………………………………………23 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………24 摘 要 本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3400m3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置。 在設(shè)計(jì)中要經(jīng)過(guò)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，典型設(shè)備的工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，管道設(shè)計(jì)，單參數(shù)單回路的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，機(jī)器選型和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)的基本訓(xùn)練。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合應(yīng)用所學(xué)的多種專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)獲得一次工程設(shè)計(jì)時(shí)間的實(shí)際訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)的知

7、識(shí)領(lǐng)域包括化工原理、過(guò)程裝備設(shè)計(jì)、過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用、過(guò)程裝備成套技術(shù)等課程。本課程設(shè)計(jì)是以甲醇制氫裝置為模擬設(shè)計(jì)對(duì)象，進(jìn)行過(guò)程裝備成套技術(shù)的全面訓(xùn)練。 　 設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容和步驟： 1、　工藝計(jì)算； 2、　生產(chǎn)裝置工藝設(shè)計(jì)； 3、　設(shè)備設(shè)計(jì)； 4、　機(jī)器選型； 5、 管道布置設(shè)計(jì)；　 6、　繪制管道空視圖； 7、　設(shè)計(jì)一個(gè)單參數(shù)、單回路的自動(dòng)控制方案； 8、　整理設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、題目：生產(chǎn)能力為3400 m3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置。 二、設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)能為3400 m3/h 。 三、計(jì)算內(nèi)容： 1、工藝設(shè)

8、計(jì)：物料衡算和能量衡算; 2、設(shè)備設(shè)計(jì): 換熱器的計(jì)算選型； 3、機(jī)器設(shè)計(jì)：泵的計(jì)算選型； 4、管道設(shè)計(jì)：管道布置圖和空視圖； 四、圖紙清單： 1、工藝流程圖 2、物料流程圖 3、換熱器總裝圖 4、換熱器零件圖 5、管道布置圖 6、管道空視圖(PL0102-20L1B) 第一章 工藝設(shè)計(jì) 1.1.甲醇制氫物料衡算. (1)依據(jù) 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式： 　　　　　　　　　　　CH3OH—→CO↑ + 2H2↑ 　　　　　　　　　CO + H2O —→CO2↑ + H2 CH3OH分解為CO,轉(zhuǎn)化率99%,CO變換轉(zhuǎn)

9、化率99%,反應(yīng)溫度 280℃,反應(yīng)壓力為1. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。 (2)投料量計(jì)算 代如轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù) CH3OH —→ 0.99 CO↑ + 1.98 2H2↑ +0.01 CH3OH CO + 0.99 H2O　—→ 0.99 CO2↑ + 0.99 H2↑+ 0.01 CO↑ 合并得到 CH3OH + 0.9801 H2O —→0.9801 CO2↑ + 2.9601 H2↑ + 0.01 CH3OH+ 0.0099 CO 氫氣產(chǎn)量為：　3400 m/h=151.786 kmol/h 甲醇投料量為：　 151.786/2.96013

10、2=1640.874 kg/h 水投料量為：　　1640.874/321.518=1384.487 kg/h (3)原料儲(chǔ)液槽 (V0101) 進(jìn)：甲醇 1640.874 kg/h，水1384.487 kg/h。 出：甲醇 1640.874 kg/h，水 1384.487 kg/h。 (4)換熱器(E0101),汽化塔(T0101)、過(guò)熱器(E0103) 沒(méi)有物流變化 (5)轉(zhuǎn)化器(R0101) 進(jìn)：甲醇 1640.874 kg/h，水1384.487 kg/h，總計(jì)3025.361 kg/h 出：生成CO2　　1640.874/320.980144=22

11、11.303 kg/h 　　　 　H2　　1640.874/322.96012=303.572 kg/h 　　　 　CO　　1640.874/320.009928=14.214 kg/h 　　剩余甲醇　1640.874/320.0132=16.409 kg/h 　　剩余水　　 1384.487- 1640.874/320.980118 =479.863kg/h 總計(jì)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3025.361 kg/h　 (6)吸收和解析塔 吸收塔總壓為1.5Mpa,其中CO2分壓為0.38Mpa,操作溫度為常溫(25℃)。此時(shí)每m吸收液可溶解CO2 1

12、1.77 m. 解吸塔的操作壓力為0.1MPa, CO2 溶解度為2.32 ，則此時(shí)吸收塔的吸收能力為: 　　　　　　　　　　 11．77-2.32=9.45 0.4MPa壓力下 ρCO2 = PM /RT =444/[0.082(273.15+25)] =7.20 kg/m CO2體積重量 VCO2 =2211.303/7.20 =307.125 m/h 據(jù)此，所需吸收液的量為 307.125/9.45 =32.500 m/h 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要，取吸收液量為32.5003=97.500m/h 系統(tǒng)壓力降至0.1MPa時(shí)，析出CO2 量為 307.12

13、5 m/h = 2211.300 kg/h　 (7)PSA系統(tǒng) 略。 (8)各節(jié)點(diǎn)的物料量 綜合上面的工藝物料恒算結(jié)果，給出物料流程圖及各節(jié)點(diǎn)的物料量。 1.2熱量恒算 (1)氣化塔頂溫度確定 要使甲醇完全汽化，則其氣相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作壓力為1.5MPa,設(shè)溫度為T(mén),根據(jù)汽液平衡關(guān)系有： 0.4P甲醇 + 0.6 P水=1.5MPa 初設(shè) T=170℃　　 P甲醇=2.19MPa; P水 =0.824MPa 　　　　　　　　 P總 =1.3704MPa < 1.5MPa 再設(shè) T=175℃ 　　 P甲醇=2.4MP

14、a; P水 0.93MPa 　　　　　　　 　P總 =1.51MPa 蒸氣壓與總壓基本一致，可以認(rèn)為操作壓力為1.5MPa時(shí)，汽化塔塔頂溫度為175℃ (2)轉(zhuǎn)化器(R0101) 兩步反應(yīng)的總反應(yīng)熱為49.66 kJ/mol,于是在轉(zhuǎn)化器內(nèi)需要共給熱量為： Q反應(yīng)=1640.8740.99/321000(-49.66) 　　　 =-2.521106 kJ/h 此熱量有導(dǎo)熱油系統(tǒng)帶來(lái)，反應(yīng)溫度為280℃，可以選用導(dǎo)熱油溫度為320℃，導(dǎo)熱油溫降設(shè)定為5℃，從手冊(cè)中查到導(dǎo)熱油的物性參數(shù)，如必定壓熱容與溫度的關(guān)系，可得： Cp320℃=4.18680.68=2.85

15、 kJ/(kg．K),Cp300℃=2.81 kJ/(kg．K) 取平均值　　　　　Cp=2.83 kJ/(kg．K) 則導(dǎo)熱油的用量 W=Q反應(yīng) /(CpΔt)= 2.521106/(2.835)=1.782105 kg/h (3)過(guò)熱器(E0102) 甲醇和水的飽和正氣在過(guò)熱器中175℃過(guò)熱到280℃，此熱量由導(dǎo)熱油供給。 氣體升溫所需熱量為 Q=ΣCp mΔt=（1.901640.874+4.821384.487）(280-175)=1.028106 kJ/h 導(dǎo)熱油 Cp=2.826 kJ/(kg．K),于是其溫度降為 Δt=Q/(Cp m)= 1.02

16、8106 /（2.8261.782105 ）=2.041℃ 導(dǎo)熱油出口溫度為 ：315-2.041=312.959 (4)汽化塔(T0101) 認(rèn)為汽化塔僅有潛熱變化。 175℃　 甲醇　H=727.2 kJ/kg 水 H=2031 kJ/kg 　　　Q=1640.874 727.2 +20311384.487=4.005106 kJ/h 以300℃導(dǎo)熱油Cp計(jì)算 Cp=2.76 kJ/(kg．K) 　Δt=Q/(Cp m)= 4.005106 /（2.761.782105)=8.14℃ 則導(dǎo)熱油出口溫度t2 =312.959-8.14=304.819℃ 導(dǎo)

17、熱油系統(tǒng)溫差為ΔT=320-304.819=15.181℃ 基本合適 (5)換熱器(E0101) 殼程：甲醇和水液體混合物由常溫(25℃)升至175℃ 液體混合物升溫所需的熱量 Q=ΣcpmΔt=(1640.8743.14 + 1384.4874.30)(175-25)=1.666106 kJ/h 管程： 　 　取各種氣體的比定壓熱容為： 　　　　　　　CpCO2 ≈ 10.47 kJ/(kg．K) 　　　　　　　CPH2 ≈ 14.65 kJ/(kg．K) 　　　　　　　CPH20 ≈ 4.19 kJ/(kg．K) 則管程中反應(yīng)后其體混合物的溫

18、度變化為： Δt=Q/(Cpm) = 1.666106/(10.472211.303+14.65303.572+4.19479.863)= 56.3℃ 換熱器出口溫度 280-56.3=223.7℃ (6)冷凝器(E0103) 　 ①CO2 、CO 、H2的冷卻 Q1=ΣCpmΔt =(10.472211.303+14.65303.572+4.1914.214)(223.7-40) =5.08110 6 kJ/h ②壓力為1.5MPa時(shí)水的冷凝熱為： H=2135kJ/kg,總冷凝熱Q2 =Hm=2135479.863=1.025106 kJ/h 水顯熱變化

19、 Q3 =CpmΔt=4.19479.863(223.7-40)=3.694105 kJ/h Q= Q1+ Q2+ Q3=6.475106 kJ/h 冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，才用中溫型涼水塔，則溫差ΔT=10℃ 用水量W=Q/(CpΔt)= 6.475106/(4.1910)=1.545105 kg/h 第二章 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和選型 2.1.換熱設(shè)備的計(jì)算與選型 2.1.1.設(shè)計(jì)任務(wù) 　　根據(jù)給定的工藝設(shè)計(jì)條件，此設(shè)計(jì)為無(wú)相變熱、冷流體間換熱的管殼式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)。 2.1.2.總體設(shè)計(jì) ①確定結(jié)構(gòu)形式。由于介質(zhì)換熱溫差不大，在工藝和結(jié)構(gòu)上

20、均無(wú)特殊要求，因此選用固定管板式換熱器。 ②合理安排流程。安排水和甲醇的混合液體走管程，混合氣體走殼程。 2.1.3.熱工計(jì)算 ①原始數(shù)據(jù) 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來(lái)源 結(jié)果 備注 管程流體名稱(chēng) 甲醇和水混合液 殼程流體名稱(chēng) 混合氣體 管程進(jìn)、出口的溫度 Ti;T0 ℃ 已計(jì)算 25; 175 殼程進(jìn)、出口的溫度 ti;t0 ℃ 已計(jì)算 280;223.7 管程、殼程的工作壓力 pt;ps MPa 已計(jì)算 1.5;1.5 管程的質(zhì)量流量 Wt kg/s 已計(jì)算

21、0.84 （表2-1） ②物料與熱量恒算 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來(lái)源 結(jié)果 備注 換熱器效率 η 取用 0．98 負(fù)荷 Q W 1.666106 殼程的質(zhì)量流量 ws kg/s 0．84 （表2-2） ③有效平均溫差 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來(lái)源 結(jié)果 備注 逆流對(duì)數(shù)平均溫度 Δtlog ℃ 146.92 流程型式 初步確定1-2型管殼式換熱器 1殼程-2管程 參數(shù) R 0．375 參數(shù) P 0.588 溫

22、度校正系數(shù) Φ 查圖4-2 0.95 有效平均溫差 ΔtM ℃ ΔtM = ΦΔtlog 141.041 （表2-3） ④初算傳熱面積 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來(lái)源 結(jié)果 備注 初選總傳熱系數(shù) K0 W/(m2．℃) 參考表4-1 240 初算傳熱面積 A0 m2 49.04 （表2-4） ⑤換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來(lái)源 結(jié)果 備注 管 程 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 換熱管材料 選用碳鋼無(wú)縫鋼管 換熱管內(nèi)徑、外徑 di;d m

23、0.025;0.021 換熱管管長(zhǎng) L m 選用9m標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)折半 1．5 換熱管根數(shù) n 24(圓整) 管程數(shù) Ni 根據(jù)管內(nèi)流體流速范圍選定 2 管程進(jìn)出口接管尺寸(外徑壁厚) dJtSJt m 按接管內(nèi)流體流速<3m/s合理選取 管程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 殼程數(shù) Ns 1 換熱管排列形式 分程隔板槽兩側(cè)正方形排列，其余正三角形排列 正三角形排列 換熱管中心距 S m S=1.25d或按標(biāo)準(zhǔn) 0.032 分程隔板槽兩側(cè)中心距 Sn 按標(biāo)準(zhǔn) 0．004 管束中心排管數(shù)

24、 nc 7 殼體內(nèi)徑 Di m 0．171 換熱器長(zhǎng)徑比 L/ Di L/ Di 8．771 合理 實(shí)排熱管根數(shù) n 作圖 36 折流板形式 選定 彈弓形折流板 折流板外直徑 Db m 按GB151-1999 0.168 折流板缺口弦離 h m 取 0.0342 折流板間距 B m 取 0.171 折流板數(shù) Nb 16 選取 殼程進(jìn)出口接管尺寸 dJsSJs 合理選取 （表2-5） ⑥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1)換熱流程設(shè)計(jì)：采用殼程為

25、單程、管程為雙程的結(jié)構(gòu)型式. 2)換熱管及其排列方式:采用的無(wú)縫鋼管，材料為20號(hào)鋼。熱管排列方式為三角形排列。如圖所示，共排列36根。 3)折流板：采用通用的單弓形折流板，材料為Q235-B鋼，板厚6mm,板數(shù)16塊。 4)拉桿：采用Q235-B, mm,共6根。 5)筒體：材料采用16MnR鋼，采用鋼管，取Dn=219mm 6)封頭：采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料采用16MnR鋼。 取Dn=219mm采用標(biāo)準(zhǔn)封頭，長(zhǎng)徑是短徑的2倍，即54.75取55 筒體厚度δ =1.05mm 考慮到內(nèi)部壓力較大，有腐蝕性等因素，取δ=4mm 封頭h2=25mm　h1=55m

26、m （圖2-1） 7)法蘭：甲型。墊片種類(lèi)。非金屬輕墊片，石棉橡膠板 法蘭材料：板材 16MnR 螺栓材料：35 螺母材料：Q235-B 　筒體法蘭 選用甲型平焊法蘭JB4701-92，密封面選用平密封面 JB4701-92 法蘭PⅡ 219-16M DN=300 D=430,D1=390,D2=355,D3=345,D4=345,δ=342,螺柱：M20,16個(gè) 管程和殼程進(jìn)出口接管法蘭 選用帶頸平焊鋼制管法蘭 尺寸分別為： 管程：D=140,K=100,L=18,n=4,Th=M16,C=18,B1=39,N=60,R=5,H=30,質(zhì)量=

27、2.02kg 殼程：D=185,K=145,L=18,n=4,Th=M16,C=2-,B1=78,N=104,R=6,H=32,質(zhì)量=3.66 （圖2-2） 8)管板：采用固定式管板，其厚度可以按照GB151《管殼式換熱器》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),取40mm。 9)支座： 型式：重型 安裝形式，固定式，代號(hào)F 材料：Q235-A．F 結(jié)構(gòu)特征， 包角，彎制，單筋，不帶墊板 標(biāo)記：JB/T 4712-92 鞍座 BV219-F 管方式。 第三章 機(jī)器選型 3.1計(jì)量泵的選擇 往復(fù)泵是容積式泵。在高壓

28、力小流量，輸送粘度大的液體，要求精確計(jì)量即要求流量隨壓力變化小的情況下宜選用各種類(lèi)型式的往復(fù)泵。要求精確計(jì)量時(shí)，應(yīng)用計(jì)量泵。 往復(fù)泵的流量可采用各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)達(dá)到精確計(jì)量，即計(jì)量泵。計(jì)量泵用于生產(chǎn)中需要精確計(jì)量，所輸送介質(zhì)的場(chǎng)合：如注緩蝕劑，輸送酸，堿等。流量可在0-100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但一般應(yīng)在30%-100%范圍內(nèi)使用，計(jì)量泵有柱塞式和隔膜式，柱塞式計(jì)量流量的精度高玉隔膜式。J型計(jì)量泵適用于輸送各種不含固體顆粒的腐蝕性和非腐蝕性介質(zhì)。 甲醇制氫工藝需要精確的投料比，故應(yīng)選用計(jì)量泵?，F(xiàn)工藝設(shè)計(jì)要求甲醇的投料量為1640.874 kg/h,水為1384.487 kg/h,現(xiàn)按

29、工藝要求分別選擇一臺(tái)甲醇計(jì)量泵，一臺(tái)純水計(jì)量泵，一臺(tái)原料計(jì)量泵。 　已知條件： 1、甲醇正常投料量為1640.874 kg/h,溫度為25℃,密度為0.807kg/ m3，操作情況為泵從甲醇儲(chǔ)槽中吸入甲醇，送入與原料液儲(chǔ)槽，與水混合。 2、水的正常投料量為1384.487 kg/h，溫度為25℃,密度為0.997kg/ m3,操作情況為泵從純水儲(chǔ)槽中吸入水，送入原料液儲(chǔ)槽，與甲醇混合。 3、原料液儲(chǔ)槽出來(lái)的量為甲醇1640.874 kg/h,水1384.487 kg/h,溫度為25℃，操作情況為泵從原料液儲(chǔ)槽中吸入原料液，送入換熱器。 3.1.1甲醇計(jì)量泵選型 工藝所需

30、正常的體積流量為：1640.874/0.807=2033.301L/h 泵的流量Q=1.052033.301=2134.97L/h 工藝估算所需揚(yáng)程30m,泵的揚(yáng)程H=1.130=33m。 折合成計(jì)量泵的壓力(泵的升壓)P=ρHg=338079.81/106=0.261Mpa 泵的選型，查資料，JD-1250/1型計(jì)量泵的流量為1250L/h,壓力為1Mpa,轉(zhuǎn)速為91r/min,進(jìn)出口管徑為30/32mm,電機(jī)功率為2.2KW,兩個(gè)并聯(lián)，滿(mǎn)足需要。 3.1.2純水計(jì)量泵的選型 工藝所需正常的體積流量為：1384.487 /0.997=1388.65L/h 泵的流量

31、Q=1.051388.65=1458.08L/h. 工藝估算所需揚(yáng)程30m,泵的揚(yáng)程：H=1.130=33m 折合成泵的壓力：P=Hρg=339979.81/106=0.323Mpa 泵的選型：查資料，JZ-800/0.4型計(jì)量泵的流量為800L/h,壓力為0.4Mpa,轉(zhuǎn)速為102r/min,進(jìn)出口管徑為15/32mm,電機(jī)功率為0.75KW, 兩個(gè)并聯(lián)，滿(mǎn)足要求。 3.1.3原料計(jì)量泵的選型 原料液密度：ρ=8071/（1+1.5）+9971.5/(1+1.5)=921kg/m3 工藝所需正常的體積流量為：(1384.487+1640.874)/(0.921)=30

32、25.361/0.921=3284.866L/h 泵的流量Q=1.053284.866=3449.11L/h 工藝估算所需的揚(yáng)程80m,泵的揚(yáng)程H=1.180=88m 折合成泵的壓力P=ρHg=889219.81/106=0.795MPa 泵的選型查資料，JD-1250/1型計(jì)量泵的流量為1250L/h,壓力為1Mpa,轉(zhuǎn)速為91r/min,進(jìn)出口管徑為30/32mm,電機(jī)功率為2.2KW,三個(gè)并聯(lián)，滿(mǎn)足需要。 3.2離心泵的選型 3.2.1吸收劑循環(huán)泵 已知條件：碳酸丙烯酯吸收劑的用量為97.5m3/h,溫度為40℃,密度為1100kg/m 3,由吸收塔出口出來(lái)

33、經(jīng)泵送到吸收塔，選擇離心泵作為吸收劑的輸送泵。 工藝所需正常的體積流量為:97.5m3/h。 泵的流量Q=1.0597.5=102.375m3/h 工藝估算所需的揚(yáng)程30m 泵的揚(yáng)程H=1.130=33m 泵的選型：查資料，選用IS型單級(jí)離心泵，IS100-65-200型離心泵，流量為 120m 3/h,揚(yáng)程為47m,轉(zhuǎn)速為2900r/min,電機(jī)功率22KW,滿(mǎn)足要求。 3.2.2冷卻水泵 已知條件：冷凝水為循環(huán)水，采用中溫型冷水塔,溫差ΔT=10℃,用水量3.191384.487kg/h,溫度為常溫25℃，密度為997kg/m3,在冷凝器中進(jìn)行換熱，采用B型單

34、級(jí)離心泵。 工藝上所需正常體積流量為3.191384.487/997=4.43m3/h 泵的流量：Q=1.054.43=4.65m3/h 工藝估算所需的揚(yáng)程30m 泵的揚(yáng)程H=1.130=33m 泵的選型：查資料，選用B型單級(jí)離心泵BJ(B)25-40型離心泵,流量25m 3/h，揚(yáng)程40m,轉(zhuǎn)速2950r/min,電機(jī)功率5.5KW,滿(mǎn)足要求。 第四章 管道布置設(shè)計(jì) 4.1管子選型（確定幾種主要管道尺寸的方法如下） 4.1.1脫鹽水管徑確定 脫鹽水流量為1384.487kg/h,密度為997kg/m3,流速取2m/s 由Q=d2uπ/4得d= 15

35、.7mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN20鋼管，壁厚取為2.5mm 4.1.2走甲醇管的管徑確定 甲醇流量為1640.874kg/h,密度為807kg/m3,流速取為2m/s 則d=19mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN20鋼管，壁厚取2.5mm 4.1.3原料輸送管 原料液用量為3025.361kg/h,密度為921kg/m3,流速取為2m/s 則d=24.1mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN25縫鋼管，壁厚度為3.25mm 4.1.4進(jìn)入吸收塔混合氣體所需管徑尺寸確定 混合氣體質(zhì)量為2529.089 kg/h,密度0.557kg/m3,流速35m/s 則d=214mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN

36、225無(wú)縫鋼管，壁厚度為4mm 4.1.5吸收液管子尺寸 吸收液量為97.5m3/h,密度為110kg/m3,流速2.5m/s 則d=117.5mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN125無(wú)縫鋼管，壁厚度為4.5mm 4.1.6冷卻水管子尺寸 冷卻水為3.191384.487kg/h,密度為997kg/m3,流速2m/s 則d=28mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選DN32無(wú)縫鋼管，壁厚為3.25mm 4.2主要管道工藝參數(shù)匯總一覽表 序號(hào) 管道編號(hào) 管內(nèi)介質(zhì) 設(shè)計(jì)壓力MPa 設(shè)計(jì)溫度℃ 管子規(guī)格 材料 1 DN0101-20L1B 脫鹽水 0.3 50 20 2

37、 DN0102-20L1B 脫鹽水 0.3 50 20 3 PL0101-15L1B 甲醇 0.3 50 20 4 PL0102-15L1B 甲醇 0.3 50 20 5 PL0103-15L1B 原料液 0.3 50 20 6 PL0104-15L1B 原料液 1．6 50 20 7 PL0105-15L1B 原料液 1.6 175 20 8 PG0101-100N1B 原料氣 1.6 175 20 9 PG0102-100N1B 原料氣 1.6 280 20 10

38、 PG0103-100N1B 原料氣 1.6 280 20 11 PG0104-100N1B 原料液 1.6 225 20 12 PG0105-100N1B 原料氣 1.6 50 20 13 H0101-100N1B 氫氣 1.6 50 20 14 PL0106-20N1B 碳酸丙烯酯 1.65 50 20 15 PL0107-20N1B 碳酸丙烯酯 1.65 50 20 16 PL0108-20N1B 碳酸丙烯酯 1.65 50 20 17 PG0106-80N1B 食品二氧化

39、碳 0．4 50 0Cr18Ni9Ti 18 R00101-125L1B 導(dǎo)熱油 0.6 320 20 19 R00102-125L1B 導(dǎo)熱油 0.6 320 20 20 R00103-125L1B 導(dǎo)熱油 0.6 320 20 21 R00104-125L1B 導(dǎo)熱油 0.6 320 20 22 CWS0101-80L1B 冷卻水 0.3 50 鍍鋅管 23 CWR0101-80L1B 冷卻水 0.3 50 鍍鋅管 （表5-1） 以上20號(hào)鋼軍參照GB/T8163-1999

40、0Cr18Ni9Ti參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T14976 鍍鋅管參照GB/T14976 4.3 各部件的選擇及管道圖 4.3.1管道上閥門(mén)的選型 序號(hào) 管道編號(hào) 設(shè)計(jì)壓MPa 公稱(chēng)直DN/MM 連接形式 閥門(mén)型號(hào) 1 DN0101-20L1B 0.3 25 法蘭 閘閥Z25W-1.0T 2 DN0102-20L1B 0.3 25 法蘭、螺紋 閘閥Z25W-1.0T/止回閥H11T-1.6 3 PL0101-15L1B 0.3 15 法蘭 Z15W-1.0K 4 PL0102-15L1B 0.3 15 法蘭、螺紋 Z15W-1.0K/

41、H11W-1.6K 5 PL0103-15L1B 0.3 15 法蘭 Z15W-1.0OK 6 PL0104-15L1B 1.6 15 法蘭、螺紋 Z15W-1.0K/H11W-16K 7 PL0106-20N1B 1.65 20 法蘭、螺紋 Z15W-1.0T/H11T-1.6 8 PL0108-20N1B 1.65 20 法蘭 Z15W-1.0T 9 R00101-125L1B 0.6 125 法蘭 Z41H-1.6C 10 R00104-125L1B 0.6 125 法蘭 Z41H-1.6C,J41H-1.6C 1

42、1 CWS0101-80L1B 0.3 80 法蘭 Z15W-1.0T 12 CWE0101-80L1B 0.3 80 法蘭 Z15W-1.0T 13 H0101-100N1B 1.6 100 法蘭 Z41H-1.6C,J41H-1.6C 14 PG0106-80N1B 0.4 80 法蘭 Z41H-1.6C,J41H-1.6C （表5-2） 所選閥門(mén)軍參照標(biāo)準(zhǔn)JB308-75 4.3.2管件選型 彎頭采用90彎頭，參考文獻(xiàn)一，彎頭曲率半徑R=1.5D0,D0為外管。 管件與彎頭處采用焊接連接。 管件與筒體連接處采用法蘭連接，

43、參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)HG20595. 管法蘭、墊片，緊固件選擇參見(jiàn)文獻(xiàn)一，P189 4.3.3管道布置圖 選取該區(qū)域的中上部區(qū)域來(lái)布置管線(xiàn)，具體管路布置清參考JQ11-032管道布置圖，所含設(shè)備有P0101,P0102,P0103,E0101,V0101 管線(xiàn)，支座情況清參見(jiàn)管道布置圖（具體定為參照參考文獻(xiàn)一） 4.3.4管道空視圖 選取:PL0104-15L1B和PL0105-15L1B兩根管線(xiàn)作管道空視圖，具體請(qǐng)參見(jiàn)空?qǐng)D。 4.3.5法蘭選型 法蘭的選用主要根據(jù)工作壓力，管子外徑等參數(shù)，現(xiàn)將主要管道法蘭列表如下： 管道編號(hào) 管內(nèi)介質(zhì) 設(shè)計(jì)力 公稱(chēng)直徑 閥門(mén)公稱(chēng)力

44、等級(jí)(MPa) 法蘭類(lèi)型 密封面形式 公稱(chēng)壓力等級(jí)(MPa) H0101-100N1B 氧氣 1.6 100 2.5 帶頸焊 凹凸面 2.5 PG0101-100N1B 原料氣 1.6 100 2.5 帶頸焊 凹凸面 2.5 PG0102-100N1B 原料氣 1.6 100 4.0 帶頸焊 凹凸面 4.0 PG0103-100N1B 氫10% 1.6 100 4.0 帶頸焊 凹凸面 4.0 PG0104-100N1B 二氧化73% 1.6 1OO 4.0 帶頸焊 凹凸面 4.0 PG0105-100N1B

45、 水17% 1.6 100 2.5 帶頸焊 凹凸面 2.5 PG0106-80N1B 食品二氧碳 0.4 80 1.6 帶頸焊 凹凸面 1.6 R00101-125L1B 導(dǎo)熱油 0.6 125 1.6 帶頸焊 凹凸面 1.6 R00104-125L1B 導(dǎo)熱油 0.6 125 1.6 帶頸焊 凹凸面 1.6 PL0101-15L1B 甲醇 0.3 15 1.6 帶頸焊 凹凸面 1.6 PL0102-15L1B 甲醇 0.3 15 1.6 帶頸焊 凹凸面 1.6 PL0103-15L1B 原料液

46、 0．3 15 2.5 帶頸焊 凹凸面 1．6 PL0104-15L1B 原料液 1．6 15 2．5 帶頸焊 凹凸面 2．5 PL0106-20N1B 吸收液 1.65 20 2.5 帶頸焊 凹凸面 2.5 PL0107-20N1B 吸收液 1.65 20 2.5 帶頸焊 凹凸面 2.5 PL0108-20N1B 吸收液 1.65 20 2.5 帶頸焊 凹凸面 2.5 DN0101-20L1B 脫鹽水 0.3 25 1.0 帶頸焊 凸面 1.0 DN0102-20L1B 脫鹽水 0.3 25

47、1.0 帶頸焊 凸面 1.0 CWS0101-80L1B 冷卻水 0.3 80 1.0 帶頸焊 凸面 1.0 CWR0101-80L1B 冷卻水 冷卻水 0.3 1.0 帶頸焊 凸面 1.0 （表5-3） 4.3.6筒體保溫材料一覽表 序號(hào) 管道編號(hào) 設(shè)計(jì)溫度℃ 保溫層厚度mm 保溫材料 1 DN0101-20L1B 50 80 巖棉 2 DN0102-20L1B 50 80 巖棉 3 PL0101-15L1B 50 80 巖棉 4 PL0102-15L1B 50 80 巖棉 5 PL0103-

48、15L1B 50 80 巖棉 6 PL0104-15L1B 50 80 巖棉 7 PL0105-15L1B 175 100 巖棉 8 PL0106-20L1B 50 80 巖棉 9 PL0107-20L1B 50 80 巖棉 10 PL0108-20L1B 50 80 巖棉 11 PG0101-100N1B 175 100 巖棉 12 PG0102-100N1B 280 100 巖棉 13 PG0103-100N1B 280 100 巖棉 14 PG0104-100N1B 225 100 巖棉 1

49、5 PG0105-100N1B 50 80 巖棉 16 H0101-100N1B 50 80 巖棉 17 PG0106-80N1B 50 80 巖棉 18 R00101-125L1B 320 100 巖棉 19 R00102-125L1B 320 100 巖棉 20 R00103-125L1B 320 100 巖棉 21 R00104-125L1B 320 100 巖棉 22 CWS0101-80L1B 50 80 巖棉 23 CWR0101-80L1B 50 80 巖棉 （表5-4） 4.3.7管道

50、儀表流程圖 關(guān)于管道儀表流程圖有以下說(shuō)明： 1、 圖中，甲醇儲(chǔ)罐給水處罐、冷卻水泵，水泵均未表現(xiàn)出來(lái)。 本章補(bǔ)充說(shuō)明：本章有些數(shù)據(jù)是參照本組其他同學(xué)的設(shè)計(jì)、計(jì)算數(shù)據(jù)，而關(guān)于汽化器、解析塔以及另外兩臺(tái)換熱器的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)推力假設(shè)所得。 第五章　自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì) 5．1 選擇一個(gè)單參數(shù)自動(dòng)控制方案 　　本組選擇流量作為控制系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 選擇從E0101熱器出來(lái)的氣體溫度作為調(diào)節(jié)系數(shù)，冷卻水的流量作為控制參數(shù)。 首先從被測(cè)點(diǎn)測(cè)出的流量通過(guò)測(cè)量元件及變送器，將所測(cè)數(shù)值與定植進(jìn)行比較，然后通過(guò)調(diào)節(jié)器讀對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行有所動(dòng)作，以用來(lái)調(diào)節(jié)氣體溫度，以利于換熱器冷卻水達(dá)到

51、一個(gè)穩(wěn)定的流量值，有效的控制好冷卻水流量。 5.2 換熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖 　 流量控制 溫度控制 執(zhí)行閥 溫度 對(duì)象 流量 對(duì)象 　　　　 流量檢測(cè)變送器 溫度檢測(cè)變送器 課設(shè)總結(jié) 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)收獲頗豐，不僅從中學(xué)到了許多的專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，如解析塔的基本結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程，工藝流程圖和物料流程圖畫(huà)法及其包含的內(nèi)容，我們從一個(gè)了解的層面到了一個(gè)基本掌握的層次；更重要的是讓我們懂得了團(tuán)隊(duì)合作精神的重要性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中每個(gè)同學(xué)都積極的完成自己的任務(wù)，同時(shí)也積極和其他同學(xué)積極地配合探討，本來(lái)這個(gè)課設(shè)就是一個(gè)整體，每個(gè)人好像就是設(shè)計(jì)步驟中的一步，只有組合起來(lái)才是一份完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 在完成這次課程設(shè)計(jì)中，我們也遇到了很多的問(wèn)題，在查閱資料和相互討論解決外，更多的是各位指導(dǎo)老師細(xì)心的輔導(dǎo)，感謝各位老師?。?！ 參考文獻(xiàn)