【定稿】年产30万吨甲醇生产车间工艺初步设计说明书_可行性论证报告word文档

表分离器出口气体组成气体组成气量表入塔气组成气体组成气量原料计算合成气总含量每立方米天然气中含量则每小时天然气用量燃料用天然气，总用量六能量衡算合成工段热衡算合成塔的热平衡计算计算公式全塔热平衡方程式为式中入塔气各气体组分焓合成反应和副反应的反应热出塔气各气体组分焓合成塔热损失沸腾水吸收热量，。

式中入塔气各组分流量入塔各组分的比热容入塔气体温度式中出塔气各组分流量出塔各组分的热容出塔气体温度式中分别为甲醇甲烷二甲醚异丁醇辛烷水的生成热二氧化碳逆变反应的反应热式中各组分生成量生成反应的热量变化，入塔热量计算通过计算可以得到，时各入塔气气体的热容，根据入塔气各气体组分量，算的甲醇合成塔入塔热量如下表表甲醇合成塔入塔热量气体热容气量入塔热量入塔热量合计为所以塔内反应热的计算忽略甲醇合成塔中的反应生成的热量，按反应生成的热量如下表表甲醇合成塔内反应热气体生成热生成量反应热反应热合计塔出口气体总热量计算表甲醇合成塔出塔气体组分热容和热量气体热容气量出塔热量气体合计热容气量出塔热量出塔气体温度即全塔热量损失的确定全塔热损失为，即沸腾水吸收热量的确定由公式可得表全塔热平衡表气体气体显热反应热损失热蒸汽吸收热合计入塔气体出塔气体入塔气换热器的热量计算入换热器的被加热气体热量的确定表入换热器被加热气体各组分热容和显热气体热容气量热量合计入换热器的被加热气体热量为，入口温度为，出换热器的被加热气体热量的确定出换热器的被加热气体显热入合成塔气体的显热，即入换热器的热气体热量的确定入换热器的加热气体显热出合成塔气体的显热，即出换热器的热气体热量的确定被加热气体吸收的热量出换热器的被加热气体显热入换热器的被加热气体显热，所以出换热器的加热气体显热量入换热器的加热气体显热被加热气体吸收的热量出换热器的加热气体的温度的确定假设出换热器的加热气体各组分热容与出塔时相同，则出口温度为即水冷器热量的计算水冷器热平衡方程式中入换热器气体显热气体冷凝放热出水冷器气体显热粗甲醇液体显热冷却水吸热，。

水冷器入口气体显热的确定水冷器入口气体的显热入塔气换热器出口加热气体的显热，即水冷器出口气体显热的确定表水冷器出口气体各组分热容和热量气体热容气量热量合计水冷器出口气体显热出口温度，出口气体显热出水冷器的粗甲醇液体热量的确定表粗甲醇中液体组分气化热和液体热容组分气化热液体比热容表出塔气在水冷器中冷凝放热量组分冷凝量放热量合计水冷器中冷凝放热量为表粗甲醇中各组分液体显热组分液体比热容热量合计粗甲醇中各组分液体显热，粗甲醇温度即，水冷器冷却水吸热的确定由水冷器热平衡方程可得即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即流程中并用了两个相同的水冷器，所以每个水冷器用水量为，吸收热量为，既。

七设备工艺计算与选型本设备设计以甲醇合成塔的设计为例，说明明设备设计选型过程和步骤。

甲醇合成塔的设计传热面积的确定合成塔选用列管式合成塔，传热量为，合成塔内的总传热系数取为。

由公式得催化剂用量的确定入塔气空速，入塔气量，所以催化剂体积为传热管数的确定传热管选用，长度的钢管，材质为钢。

由公式得其中因要安排拉杆需要减少根，实际管数为根。

合成塔壳体直径的确定合成塔内管子分布采用正三角形排列，管间距，壳体直径式中所以原整后取为合成塔壳体厚度的确定壳体材料选用钢，壁厚的计算公式为式中取壳体温度为取，原整后取，复验故，最终取，故。

合成塔封头的确定上下封头均采用半球形封头，材质选用和筒体相同。

由封头厚度计算公式式中取壳体温度为取，原整后取，复验故，最终取，故。

实际制造中取厚度和筒体相同即，所以封头为。

接管的确定入塔气和出塔气接管都采用的钢管，配用法兰。

入塔沸腾水和出塔蒸汽接管采用的钢管，配用法兰为。

人孔选用标准圆形公称直径的人孔。

卸催化剂口接管，裙座人孔。

所有的开孔进行等面积补强，在开孔外面焊接上块与容器材料和厚度都相同的钢板。

折流板的确定折流板为弓形，折流板数量为，间距取折流板最小厚度为，材料为钢。

拉杆，共根，材料钢定距管。

管板的确定管板直径，厚度，管板通过焊接在筒体和封头之间。

支座的确定支座采用裙座，裙座座体厚度为，基础环内径，外径，基础环厚度为，地脚螺栓公称直径，数量为个。

合成塔设计结果汇总表表合成塔设计汇总表筒体内径折流板数目壁厚间距封头半球型半径高度壁厚列管管长拉杆尺寸数目数目尺寸水冷器的设计传热面积的确定两股流体的进出口温度为热流体出换热器气冷流体循环水←故传热推动力取总传热系数为由换热器传热速率公式可得管子数的确定设计选用的无缝钢管，材质号钢，管长，由公式根，其中安排拉杆需要减少根，实际管数为根。

管子的排列方式，管间距的确定设计采用正三角形排列，取管间距为。

壳体直径的确定壳体直径式中换热器内径正六角形对角线上的管子数查有关表取为最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取所以，取换热器为卧式，般要求所以满足要求。

壳体厚度的计算壳体材料选用钢，壁厚的计算公式为式中计算压力，取为取壳体温度为取，圆整后取，复验故，最终取故壳体厚度换热器封头的确定上下封头均采用标准椭球形封头，封头为。

曲面高度，直边高度，材料选用钢。

容器法兰的选择材料选用钢，根据标准，选用，的榫槽密封面长颈对焊法兰。

折流板的设计折流板为弓形，折流板间距取最小厚度为。

折流板外径，折流板开孔直径为，材料为钢拉杆选用，共根，材料为钢。

开孔补强换热器封头和壳体上的接管都需要补强，在开孔外面焊接上块与容器壁材料和厚度都相同的，即厚的钢板。

支座选用型号鞍座。

水冷器设计结果汇总表水冷器设计汇总表筒体内径折流板数目壁厚间距封头椭球型半径高度高度直边高度列管管长拉杆尺寸数目数目尺寸循环压缩机的选型设计中选用的循环气压缩机为离心压缩机，离心压缩机具有以下的特点流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调节，维护方便。

在现代化大型合成氨工业和石油化工企业中多采用离心压缩机，其压强可达几十万，流量可达几十万。

通过物料计算可以知道设计中压缩机排气量为排气压力为。

通过对压缩机输送介质﹑排气压力和排气量的考虑，设计最终选用的是沈阳鼓风机厂设计的离心压缩机。

该离心压缩机是在引进技术的基础上，采用自行开发的多项科研成果研制完成的。

压缩机由二缸三段十三级叶轮组成，压缩机缸体为垂直部分结构，其内部与气体接触处均为不锈钢。

支撑轴承采用可倾式轴承，上推轴承采用金斯伯雷轴承，来提高机组的抗振性能及稳定性能。

轴端密封采用德国西太平洋公司研制的干气密封，严格防止其气体外漏。

机组为的气路系统，润滑油系统采用强制供油，并配有先进的的自控和保安装置，确保机组的安全运行。

通过实际运行证明，该机组主要技术性能指标达到国际先进水平。

精馏塔的选型和控制精馏塔是用来实现分离混合物的传质过程设备，在化工炼油厂中出现得最多。

本设计精甲醇的生产选取用三塔精馏工艺，Ⅰ塔常压Ⅱ塔加压，Ⅲ塔常压。

常压塔在常压塔精馏过程中，般对塔顶压力的要求都不高，因此不比设置压力控制系统，可在冷凝器或回流罐上设置段连通大气的管道来平衡压力，以保持塔内压力接近于环境压力。

加压塔加压塔超做过程中，压力控制非常重要，他不仅会影响到产品质量还关系到设备和生产的安全。

加压塔控制方案的确定，不仅与塔顶馏出物的状态是气相还是液相密切相关，而且还和塔顶馏出物中不凝性气体量的多少有关。

甲醇合成厂的主要设备览表表主要设备表序号流程号名称规格或型号数量材料备注，氧化锌脱硫塔钢辅助锅炉钢段转化炉钢二段转化炉钢，第废热锅炉钢第二废热锅炉钢压缩机合成塔钢台备用水冷器钢甲醇分离器钢，甲醇膨胀槽钢入塔气预热器钢预精馏塔钢加压精馏塔钢常压精馏塔钢精甲醇贮罐八合成车间布置设计厂房的整体布置设计根据生产工艺流程﹑产品特性生产规模和建筑结构等来进行整体布置设计。

由于塔较高，因此不宜采用单层厂房，但设备不多，因此采用单层厂房与多层厂房相结合的方式。

由于合成车间流程简单，操作人数不多，因此在布置时可只安排控制室，洗手间等生产辅助设施和行政设施，至于配电室﹑机修室﹑化验室可以与其他车间共用，在此不做考虑。

根据车间设备情况，厂房采用米的柱网，厂房宽度也采用米跨厂房分为层，高度分别为米，米，米，米。

厂房的整体布置图见合成车间设备布置的设计车间设备布置的设计，是在满足生产工艺要求的基础上，综合考虑设备安装与检修﹑安全生产﹑操作及发展情况来进行的。

采用流程式布置，甲醇膨胀槽和压缩机放在最底层，把甲醇分离器放在第二层，甲醇水冷器安装在第三层，入塔换热器安装在最高层。

甲醇膨胀槽和压缩机安排在最低层，主要考虑到它们笨重为了便于流体流动甲醇分离器安装在甲醇膨胀槽的顶上，水冷器安装在甲醇分离器顶上。

合成车间设备布置图见九安全生产设施，安全生产的概念贯穿于整个化工装置建设中，除了安装施工超做中要考虑之外设计过程中的周密考虑能消除安全隐患，使事故瞬时降低到最小。

在设计中，流程上要考虑的安全因素主要是避免设备和管道内截止的压力超过允许的超做压力而造成灾难性事故的发生。

般利用安全泄压装置来及时排放管道内的介质，使管道内截止的压力迅速下降。

设备及管道中采用的安全泄压装置主要有爆破片和安全阀，或在管道上加安全水封和安全放空管。

安全阀的设置安全阀是中自动阀门，他不借助任何外力而是利用介质本身的力来排出定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。

当压力恢复正常后，阀门再自行关闭组织截止继续流出。

高压管路的设计高压管路在设计时要注意管道材料的选择，管道与管道之间的连接形式，仪表的安装，双阀的设置，以及中低压管道系统的连接等。

高压段法兰为号钢。

为了防止介质泄漏，在高压管道设计中，当必须设置阀门时，无论其管径大小，般均需设置双阀双阀的安装概紧密相连，以减少管件又便于操作。

十公用工程设施水﹑电供应水主要来自附近的自来水厂和地下水电来自供电公司的电网，无需工厂自己发电。

原料与产品的运输﹑装卸和贮存由甲醇精馏来的精甲醇贮存到精甲醇贮槽中。

精甲醇贮槽为两台的固定贮罐，贮存量按天产量计。

自控仪表系统本设计采用次仪表现场分散，二次仪表就地或部分集中控制方式。

拟采用控制系统，次仪表采用电型，系统设六个工作站，其中甲醇生产系统包括脱硫变换甲醇合成及甲醇精馏四个工作站，公用工程两个工作站水处理锅炉工作站个，总调度室工作站个。

生产过程中主要工艺参数，工艺过程控制，工艺流程图等集中在各个工作站由系统显示和控制，次要的参数及设定值，不需经常调整的参数，可采用就地显示和调节。

十三废处理方案与思路甲醇生产对环境的污染废气甲醇生产过程产生的废气主要有甲醇膨胀槽出来的膨胀气，其中含有较多的氧化碳和有机毒物。

精馏时预塔顶排放出的不凝气