年产22万吨甲醇合成工艺设计 ㊣ 精品文档 值得下载

热量因水冷器出口液体温度为，所以出口液体带走热量为于是，水冷器冷却水带走热量由水冷器热平衡方程可得即综上，则水冷器热平衡如下表所示表水冷器热平衡表带入热量带出热量气体显热水冷器放热合计气体显热液体带热冷却水带热合计冷却水用量的确定入口冷却水温度，出口冷却水温度，平均比热容为，则用量即。

以上是对甲醇合成工艺做了定的衡算，接下来将会对设备进行定的设计计算。

第章甲醇合成塔的设计计算已知条件气体工作压力管程合成气及合成触媒壳程锅炉给水及蒸汽工作温度壳程介质温度为左右，管程介质温度为左右。

壳管壁温差按计算。

传热面积的确定由上述热量衡算已知条件知传热温差为，传热量为，由手册，取合成塔内的总传热系数为。

由公式得催化剂用量的确定取入塔气空速为，由上章物料衡算知入塔气量为，所以，催化剂体积。

传热管数的确定管子构成了设备的传热面，管子的尺寸和形状对传热和反应有很大的影响。

通过查表，传热管选用规格为，长度为的不锈钢管，材质为钢。

由公式得根其中因要安排拉杆需要减少根，所以实际管数为根。

管子排列方式，管间距的确定管子的排列应在合成塔的截面上分布均匀，本设计选择合成塔内的管子采用正三角形排列，此种排列适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。

管间距的确定，要考虑管板强度和管子与管板的固定方式。

管子的间距应不小于倍的管子外径，通过查表，取管间距。

壳体直径的确定式中，表示最外层六边形对角线上的管子数，表示最外层管子的中心到壳体内壁的距离所以取根据标准，，圆整后取合成塔壳体厚度的确定壳体材料选用钢，计算壁厚的公式为式中双面焊，无损检测取壳体温度为取，，原整后取合成塔封头的确定上下封头均采用标准椭圆形封头，材质选用和筒体相同，封头内径为。

由封头厚度计算公式式中取壳体温度为所以取，原整后取，所以封头为。

封头与壳体的连接形式连接方式选用长颈对焊法兰连接，对焊法兰适用于压力温度较高和设备直径较大的场合。

压紧面采用槽型压紧面，这种密封面适用于易燃易爆有毒的介质以及有较高压力的场合。

反应管与管板的连接结构设计反应管与管板的焊接接头的强度和密封性是设计的关键点之。

对于复合管板的场合密封性能要求较高的场合承受振动和疲劳载荷的场合有间隙腐蚀的场合，般采用强度焊加贴胀或者强度胀加密封焊。

由于本设备的工作温度为，对于管板与换热管的拉脱强度和密封性要求较高，因此反应管与管板采用强度焊加贴胀的连接方式，既满足温度要求，也满足强度及密封性要求，也避免设备在工作中出现振动间隙腐蚀等影响反应管与管板焊接接头强度及密封性的情况。

管法兰的选用由于管程介质为易燃易爆的中度危害气体，且管程和壳程的操作压力均较高，为保证介质不泄漏，管程和壳程的管法兰均选用凹凸面长颈对焊法兰。

管子拉脱力的计算计算数据按下表选取表操作参数项目管子壳体操作压力材质弹性模量尺寸管子数管间距管壳壁温差管子与管板的连接方式胀接长度开槽胀接在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力式中同内径两端管子中心距温差应力导致的每平方米胀接周边上的拉脱力式中已知，分别为管壁温度和壳壁温度为管程压力为壳程压力，所以可知与的作用力同向，则合拉力，因此，拉脱力在许用范围内。

其中表示管段不卷边管板孔开槽胀接，其值为。

折流板的确定折流板的常用型式有弓形圆盘圆环形带扇形切口形，弓形用的较普遍，这种型式使流体只经折流板切去的圆缺部分而垂直流过管束，流动中死区较少。

折流板高度折流板间距取，由管子的长度可知，折流板个数为。

查表，得折流板最小厚度为，材料为钢拉杆取标准，共根，材料钢定距管取。

管板的确定管板直径应与壳体相同，即为，厚度为，材料为，采用不兼作法兰的管板，管板通常焊接在筒体和封头之间。

容器的开孔补强在塔的壳体和封头上开孔安装接管后，在孔边附近的局部地区，应力会达到很大的数值，因此需要补强，常用的结构是在开孔外边焊上块与壳体材料和厚度都相同的板，及厚的钢板。

支座的确定立式容器的支座主要有耳式支座，支撑式支座，裙式支座。

结合塔的物料和流向，以及塔的公称直径，选用耳式支座，它广泛应用于反应釜及立式换热器等直立设备中。

支座采用型号耳式支座，高度为，地脚螺栓公称直径为，支座数量为个。

人孔的确定为了方便安装维修人员进入合成塔内进行催化剂的装填检查设备和安装与拆卸设备的内部构件，需设置人孔。

当设备内径时，至少开设个人孔，此处取公称直径为的圆形人孔。

由以上计算和设计可得下列总表表合成塔设计汇总表零部件参数数值材料筒体内径钢壁厚封头椭圆型半径钢壁厚拉杆尺寸钢数目列管数目钢管长尺寸折流板数目钢高度间距管板厚度内径耳式支座型高度钢结论本次设计调研了国内外制取甲醇的生产现状及发展趋势，介绍了国内外制甲醇的生产方法，并进行对比分析。

本设计选用煤为原料生产甲醇，其生产工序主要包括燃料的气化，气体的脱硫，变换，甲醇合成与精馏制得精甲醇。

本设计主要做的是低压法生产万吨甲醇，对压缩六段出来的半水煤气进入甲醇合成工段的设计计算。

工艺流程主要是管程走反应气，壳程走的沸腾水。

经过净化的原料气，经预热加压，于下，从上到下进入反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为左右，甲醇为左右。

此工艺的特点反应能在接近最佳温度曲线条件下进行，床层阻力小，需要消耗的动力低，合成反应的反应热利用率高，操作控制方便，技术易得，装置投资较低等。

其中工艺计算包括甲醇合成工艺的物料衡算热量衡算和甲醇合成塔的工艺计算和选型。

主要设计结果有以下几个方面设计中对整个流程进行了物料衡算，生产万的甲醇，即，需要的新鲜气，所得的甲醇纯度为通过热量衡算可知甲醇合成塔反应放出热量为，热量损失为，蒸汽吸收为通过对主体设备甲醇合成塔的设计选型，选择了管壳式合成塔，该反应器外型像个列管式换热器，催化剂填装于管内，管外为的沸水。

反应气流经反应管，放出的热量通过管壁传给沸腾水，使其汽化，转变为同温度蒸汽通过设备设计计算，确定了壳体直径，厚度，封头为标准椭圆型，传热管根数为根，选用规格为，长度为的不锈钢管，材质为钢。

综上所述，该设计基本满足要求，但仍需经过进步的完善。

参考文献房鼎业等编甲醇生产技术及进展北京华东化工学院出版社，冯元琦主编甲醇生产操作问答北京北京工业出版社，冯元琦联醇生产北京化学工业出版社罗保军甲醇的生产工艺及需求预测发展论坛米镇涛化学工艺学北京化学工业出版社，李平辉小氮肥企业节能潜力分析与建议氮肥技术韩梅，王秀国甲醇生产需求现状及合成氨联产甲醇发展模式探讨中国煤炭赵家乐，李好管甲醇工业进展评述上海化工杨福升编甲醇生产工艺与操作北京石油化学工业出版社，罗建红，杨明鸿合成氨运转设备节能技术应用小氮肥，，，，，李好管我国联醇工业的现状及发展大氮肥侯瑞生甲醇及其生产方式科技情报开发与经济，年期陈德祥，陈秀等编煤化工工艺学北京煤炭工业出版社，周丽煤化工生态工业系统优化与分析清华大学，年刘全昌国产大甲醇合成塔被广泛应用中国化工报，年翁国娟我大型甲醇塔技术应用再上规模中国化工报，年张久玉甲醇合成工艺的技术解析中小企业管理与科技下旬刊，年期王璇甲醇生产工艺经济与成本分析国际化工信息陈武平无机化工工艺学第三版北京化学工业出版社，刘光启主编化学化工物性数据手册北京化学工业出版社，天津大学物理化学教研室物理化学上下册天津高等教育出版社，国家医药管理局上海医药设计院编化工工艺设计手册上下册第三版北京化学工业出版社，柴诚敬主编化工原理上册天津高等教育出版社，中国寰球化学工程公司氮肥工艺设计手册北京化学化工出版社，贾绍义，柴诚敬化工原理课程设计天津天津大学出版社，钱颂文换热器设计手册北京化学工业出版社，贺匡国化工容器及设备简明设计手册北京化学工业出版社，刁玉玮等编化工设备机械基础大连大连理工大学出版社，附录附录带控制点工艺流程图张图纸附录主要的设备图张图纸醇的合成是可逆放热反应，为使反应达到较高的转化率，应迅速移走反应热。

所以本设计采用管壳式反应器，管程走反应气，壳程走的沸腾水。

经过净化的原料气，经预热加压，于下，从上到下进入反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为左右，甲醇左右，因此，原料气必须循环，合成工序配置原则为图。

粗甲醇驰放气图合成工序配置原则合成工艺流程新鲜气透平压缩机热交换器锅炉水冷凝器水冷却器甲醇合成塔汽包甲醇分离器粗甲醇贮槽图低压法甲醇合成工艺流程这个流程是德国公司开发的甲醇合成工艺，流程采用管壳式反应器，催化剂装在管内，反应热由管间沸腾水放走，并副产中压蒸汽。

来自脱碳装置的新鲜气，与循环气起经甲醇合成气压缩机压缩至后，经过入塔气预热器加热到，进入甲醇合成塔内，甲醇合成气在催化剂作用下发生如下反应甲醇合成塔为列管式等温反应器，管内装有活性较高的型甲醇合成催化剂，管外为沸腾锅炉水。

反应放出的大量的热量，通过列管管壁传给锅炉水，进而产生大量中压蒸汽饱和蒸汽，该蒸汽减压后送至蒸汽管网。

副产的蒸汽确保了甲醇合成塔内反应趋于恒定，且反应温度也可通过副产蒸汽的压力来调节。

甲醇合成塔出来的合成气，，经入塔气预热器锅炉水冷凝器甲醇水冷器