生产能力为2800 m3h 甲醇制氢生产装置设计

机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业课程设计设计题目：生产能力为2800 m3/h甲醇制氢生产装置设计设计人：指导教师：班 级：组 号：设计时间：目录2前言3摘要4设计任务书5第一章工艺设计6甲醇制氢工艺流程6物料恒算61.3热量恒算8第二章反应器设计112.1工艺计算112.2结构设计14结构校核17第三章 管道设计253.1管子选型253.2阀门选型303.3管道法兰选型30第四章机器选型32计量泵的选择32离心泵的选型33第五章反应器控制方案设计34被控参数选择345.2控制参数选择345.3过程检测仪表的选用34温度控制系统流程图及其控制系统方框图34调节器参数整定35第六章 技术经济评价36甲醇制氢装置的投资估算36总成本费用估算与分析376.3盈亏平衡分析38参考文献：39氢气是一种重要的工业用品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、 医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同， 这些部门对氢气的纯度、对所含杂质的种类和含量也有着不同的要求。近年来随 着中国改革开放的进程，随着大量高精产品的投产，对高纯氢气的需求量正在逐 渐扩大。，原料适用范围为天然气至干点小于215.6C的石脑油。近年来，由于转化 制氢炉型的不断改进。转化气提纯工艺的不断更新，烃类水蒸气转化制氢工艺成 为目前生产氢气最经济可靠的途径。甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多国家的重视。 它具有以下的特点：1、与大规模天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢比较，投资省，能耗低。2、与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。3、所用原料甲醇易得，运输储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需 要在净化处理，反应条件温和，流程简单，故易于操作。4、可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。摘要本次课程设计是设计生产能力为2800 m3/h甲醇制氢生产装置。在设计中 要经过工艺设计计算，典型设备的工艺计算和结构设计，管道设计，单参数单回 路的自动控制设计，机器选型和技术经济评价等各个环节的基本训练。在设计过程中综合应用所学的多种专业知识和专业基础知识，同时获得一次 工程设计时间的实际训练。课程设计的知识领域包括化工原理、过程装备设计、 过程机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程。本课程设计是 以甲醇制氢装置为模拟设计对象，进行过程装备成套技术的全面训练。设计包括以下内容和步骤：1、工艺计算。2、生产装置工艺设计。3、设备设计分组进行。4、机器选型。5、设备布置设计。6、管道布置设计。7、绘制管道空视图。8、设计一个单参数、单回路的自动控制方案。9、对该装置进行技术经济评价。10、整理设计计算说明书。设计任务书一、题目：生产能力为2800 m3/h甲醇制氢生产装置。二、设计参数：生产能为2800 m3/h。三、计算内容：1、工艺计算：物料衡算和能量衡算。2、机器选型计算。3、设备布置设计计算。4、管道布置设计计算。四、图纸清单：1、物料流程图2、工艺流程图3、换热器总装图4、换热器零件图5、管道布置图6、管道空视图(PL0102-20L1B)第一章工艺设计甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1-1。流程包括以下步骤：甲醇与水按配比1:进 入原料液储罐，通过计算泵进入换热器(E0101)预热，然后在汽化塔(T0101) 汽化，在经过换热器(E0102)过热到反应温度进入转化器(R0101)，转化反应生成H2、CO2的以及未反应的甲醇和水蒸气等首先与原料液换热(E0101)冷却，然后 经水冷器(E0103)冷凝分离水和甲醇，这部分水和甲醇可以进入原料液储罐，水 冷分离后的气体进入吸收塔，经碳酸丙烯脂吸收分离CO2,吸收饱和的吸收液进 入解析塔降压解析后循环使用，最后进入PSA装置进一步脱除分离残余的CO2、CO及其它杂质，得到一定纯度要求的氢气。T DJOG也会底号12345678910LL1Lgg:ggCR30H135L. 312L35L 512135L3L21351. m1551. 31213a5L313.513少耳R201140.17L140. IBS1144k 1391 也6B1L40. LBS395. LB395.18皿480162 L, 430L821.IL 706IL 70611.7&6IL T0&R22500025Q 000瓢0Q025ft. OCT图1-1甲醇制氢物料流程图物料恒算(1)依据甲醇蒸气转化反应方程式：CH3OH-CO t +2H2 t(1-1 )CO+H2OCO 2 t + H2 t( 1-2 )CH3OH分解为CO转化率99%，反应温度280C，反应压力，醇水投料比1:1.5(mol)。 (2)投料计算量(1-3)代入转化率数据，式(1-1)和式(1-2)变为：CH3OH-t 2 t +0.01 CH3OH合并式(1-3)、式(1-4)得到：氢气产量为:CH301 H2Of 01 CO2 t +2.9601 H2 t CH3OH+0.0099 CO t 2800 m3 /h=125 kmol/h甲醇投料量为:X 32=1351.312 kg/h水投料量为:XX 18=1140.168 kg/h(3) 原料液储槽(V0101)进：甲醇 1351.312 kg/h，水 1140.168 kg/h出：甲醇 1351.312 kg/h，水 1140.168 kg/h(4) 换热器(E0101),汽化塔(T0101),过热器(E0103),没有物流变化。(5) 转化器(R0101)进：甲醇 1351.312 kg/h,水 1140.168 kg/h，总计 2491.48 kg/h。出：生成 CO2XX 44= kg/hH2XX2=250 kg/hXX kg/h剩余甲醇XX kg/h剩余水XX kg/h总计2491.48 kg/h6、吸收塔和解析塔吸收塔的总压为1. 5MPa,其中CO2的分压为0.38 MPa,操作温度为常温 (25C)。此时，每m3吸收液可溶解CO23。此数据可以在一般化工基础数据手册 中找到。解吸塔操作压力为，CO2溶解度为，则此时吸收塔的吸收能力为：。压力下 p co2X82x(273.15+25)=/m3CO2 体积量VCO2=252.98 m3 /h据此，所需吸收液量为m3/h考虑吸收塔效率以及操作弹性需要，取吸收量为Xm/h可知系统压力降至时，析出CO2量为m3/h = 1821.48 kg/h混合气体中的其他组分如氢气，CO以及微量甲醇等也可以按上述过程进行计算，在此，忽略这些组分在吸收液内的吸收。7、PSA系统略。8、各节点的物料量综合上面的工艺物料衡算结果，给出物料流程图及各节点的物料量，见图1-1。1.3热量恒算(1)汽化塔顶温确定在已知汽相组成和总压的条件下，可以根据汽液平衡关系确定汽化塔的操作 温度，甲醇和水的蒸气压数据可以从一些化工基础数据手册中得到：表1-3列出 了甲醇的蒸气压数据，水的物性数据在很多手册中都可以得到，这里从略。在本工艺过程中，要使甲醇水完全汽化，则其汽相分率必然是甲醇40%，水 60%(mol)且已知操作压力为pa，设温度为T，根据汽液平衡关系有甲醇水初设 T=170Cp 甲醇；p 水=0.824 MPaP 总=1.37041.5 MPa再设 T=175Cp 甲醇；p 水=0.93 MPaP 总=1.51 MPa蒸气压与总压基本一致，可以认为操作压力为时，汽化塔塔顶温度为175 Co (2)转换器(R0101)两步反应的总反应热为49.66 kJ/mol，于是在转化器内需要共给热量为：Q 反应 XX 1000X (-49.66) X106kJ/h此热量有导热油系统带来，反应温度为280C，可以选用导热油温度为320C， 导热油温降设定为5C,从手册中查到导热油的物性参数，如必定压热容与温度 的关系，可得：cp320CX kJ/(kgK)，cp 300C=2.81 kJ/(kgK)取平均值 cp =2.83 kJ/(kgK)则导热油的用量w= Q反应(cpX 106 XX 105 kg/h导热油出口温度为315C。(3)过热器(E0102)甲醇和水的饱和正气在过热器中175C过热到280C，此热量由导热油供给Q = CpmAt =气体升温所需热量为1.90 X 1351.312 + 4.82 X 1140.168 X (280 - 175) = 8.466 X 105kJ/h导热油Cp kJ/(kgK)，于是其温度降为 A t=Q/(c p X 105 / (26 XX 105 ) C 导热油进口温度为：315C 导热油出口温度为：C(4)汽化塔(T0101)认为汽化塔仅有潜热变化。175C甲醇 H=727.2 kJ/kg 水 H=2031 kJ/kgQ=1351.312 X 727.2 +2031 XX 106 kJ/h以300C导热油Cp计算Cp=2.76 kJ/(kgK)A t=Q/( CpX 106XX 105C则导热油出口温度：C导热油系统温差为AC基本合适(5)换热器(E0101)壳程：甲醇和水液体混合物由常温(25 C)升至175C液体混合物升温所需的热量Q = CpmAt = (1351.312 X 3.14 + 1140.168 X 4.30) X (175 - 25) = 1.372 X 106kJ/h管程：取各种气体的比定压热容为：Cp(CO2)10.47kJ/(kg-K)Cp(H2)14.65kJ/(kg-K)Cp(H2O)4.19kJ/(kg-K)Cp(CO)1.04kJ/(kg-K)则管程中反应后其体混合物的温度变化为:&=Q/( cpm)= x106xx250x5C换热器出口温度。C(6)冷凝器(E0103)co2、CO、h2的冷却Qi CpmAt = (10.47 X 1821.48 + 14.65 X 250 + 1.04 X 11.706) X (223.75 - 40)=4.18 X 106kJ/h压力为时水的冷凝热为：H=2135kJ/kg，总冷凝热 Q2 =H X m=2135 XX 105 kJ/h水显热变化 Q3 =cpm AXXX 105 kJ/hQ= Q1+ Q2+ Q3X106 kJ/h冷却介质为循环水，才用中温型凉水塔，则温差A T=10C用水量 w=Q/( cpAX 106XX 105 kg/h第二章反应器设计2.1工艺计算已知甲醇制氢转化工艺的基本反应为：CH3OH+H2O=CO2+3H2。该反应在管 式反应器进行，进出反应器的各物料的工艺参数如表2-1所示。表2-1反应器的物流表物流名称管程壳程/(kg/h)进口/(kg/h)出口 /(kg/h)进出口 温度/C工作压力 /MPa进出口 / (kg/h)进出口 温度/C工作压力/MPa甲醇280/280水二氧化碳一氧化碳氢气250导热油X105320/315（1）计算反应物的流量对于甲醇，其摩尔质量为32kg k/mol,则其摩尔流量为：对于水，其摩尔质量为18 kg - k/mol，其摩尔流量为：对于氢气，其摩尔质量为2kg k/mol，其摩尔流量为：250/2=125 kmol/h对于一氧化碳，其摩尔质量为28kg k/mol，其摩尔流量为：进料气中甲醇的摩尔分率yA为：42.229y = 0.4yA 42.229 + 63.343对于甲醇和水，由于温度不太高（280C），压力不太大（），故可将其近似视为 理想气体考虑。有理想气体状态方程pV=nRT，可分别计算出进料气中甲醇和水 的体积流量：甲醇的体积流量VA为：42.229 X 8314.3 X （273.15 + 280）1.5 X 106V =_M = 129.476m3/ha1.5 X 106水的体积流量VB为：63.343 X 8314.3 X （273.15 + 280）1.5 X 106VB = 1 = 194212m3/h进料气的总质量为：V0 = 129.476 + 194.212 = 323.668m3/h（2）计算反应的转化率进入反应器时甲醇的流量为，出反应器时甲醇的流量为，则甲醇的转化率xAf为：m0=2491.48 kg/hxAf=99%即反应过程中消耗甲醇的物质的量为：X 99%=41.807 kmol/h（3）计算反应体系的膨胀因子由体系的化学反应方程式可知，反应过程中气体的总物质的量发生了变化，可求出膨胀因子6 A。对于甲醇有：3+1-1-1A1(4)计算空间时间根据有关文献，该反应为一级反应，反应动力学方程为:rA = kPA68600k = 5.5 x 10-4eRTCA = %1 + %yAXA上式两边同乘以RT,则得:1-XPa = CaoRTA1 + %yAXA反应过程的空间时间tW咛T为：广dXA/Cao01-Xa上1-XA dX kRTj。ngA A1-xa将k = 5.5 x 10-4e68600m3/(kmol - h)，R=8314.3kJ/(kmol K)，S A=2，yA，代入上式，可得空间时间:进料气的总体积流量为：V0 = 129.476 + 194.212 = 323.668m3/h3/s则可得所需反应器的容积为：Vr= T Vox 323.668=1.23 m3(5) 计算所需反应器的容积(6) 计算管长 由文献可知，气体在反应器内的空塔流速为/s，考虑催化剂填层的空隙率对 气体空塔速度的影响，取流动速度为=/s，则反应管的长度为：l= TX 3600X0.2=根据GB151推荐的换热管长度，取管长l=6m。 反应器内的实际气速为：l_u = - =0.44m/st 0.0038 x 3600(7) 计算反应热甲醇制氢的反应实际为两个反应的叠合，即CH3OH=CO+2H2CO+H2O=CO2+H2反应过程中的一氧化碳全部由甲醇分解而得，由化学反应式可知，每转化1kmol 的甲醇就可生成1kmol的一氧化碳，则反应过程中产生的一氧化碳的物质的量为。 反应器出口处的一氧化碳的物质的量为，转化的一氧化碳的物质的量为：41.807-0.418=41.389 kmol/h氧化碳的转化率为：x(CO)=99%。则反应过程中所需向反应器内供给的热量为：X 103 XX 103XX 103kJ/h(8) 确定所需的换热面积假定选用的管子内径为d,壁厚为t,则其外径为d+2t，管子数量为n根。 反应过程中所需的热量由导热油供给，反应器同时作为换热器使用，根据GB151, 320C时钢的导热系数为入(mC),管外油侧的对流给热系数为a o=300W/ (m2C),管内侧的对流给热系数为ai=80 W/ (m2C),根据表5-2所列的 壁面污垢系数查得，反应管内、外侧的污垢系数分别为0.0002 m2 C/W和0.0008 m2 -C/W总污垢系数为2C/W。根据传热学，反应器的传热系数为：/1 d + 2t 1 t K = 1/(厂十 + 0； + T + Rf)由于冬的值接近于1,对K带来的误差小于1%；钢管的传热很快，对K的影 d响也很小，故可将上式简化为：K = 1/h1 + + +R ) = t1= 59.4W/(血 C )= 213.84kJ/(h m2 C )= 320- 280 = 40=315 - 280 = 35电 a0)嘉+80 + 0.001)Ati *2 由于反应器所需的换热面积为：F_ QF 一 一仙 K t1 - At2 W*)(9) 计算管子的内径反应器需要的换热面积为：F=nndl1995.6 X 103= 249.229m2 213 84 X 40 - 35、213.84 Xln(40-35)反应器内气体的体积流量为：V0 = n乎u联立上述两式，并将l=6m,代入，即可得所需管子的内径为：。根据计算所得的管子内径，按前述换热设备设计选择合适的管子型号和所需的管 数及布管方式。2.2结构设计按照GB150-1998钢制压力容器进行结构设计计算。表2-1计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热管材料选用碳钢无缝钢管 25X2管换热管内径、外di； dm;程径结换热管管长Lm选用3m标准管长构换热管根数nA249.229n 0-530（圆整）设n ndLn x 0.025 x 6计管程数Ni根据管内流体流速范围选定1管程进出口接管djtXSjtm按接管内流体流速合理选取X10尺寸（外径X壁厚）壳程数Ns1换热管排列形式正三角形排列正三角形排列换热管中心距Sm或按标准壳分程隔板槽两侧Sn按标准程中心距结管束中心排管数ncn = 1.1Vn = 1.1/536 (夕卜加 c26构六根拉杆）设壳体内径DimDi=S(Nc-1)+(12)d计换热器长径比L/ DiL/ Di合理实排热管根数n作图536折流板形式选定单弓形折流板折流板外直径Dbm按 GB151-19990.894折流板缺口弦离hm取0.300折流板间距Bm取1)Di折流板数NbNb=L/B-19壳程进出口接管djsXSjs合理选取219X9.5选取尺寸1、筒体筒体内径：900mm设计压力：Pc = 1.07Pw = 1.6MPa设计温度取350。C筒体材料：Q345R可焊接接头系数o=1钢板厚度负偏差q，腐蚀裕量C2=，厚度附加量C= C1+ C2。筒体的计算厚度计算：5 = ”尸富900= 5.405皿皿2otO P2 x 134 x 1 1.6考虑厚度附加量并圆整至钢板厚度系列，得材料名义厚度8n =8mm。强度校核：有效厚度 5e = 5n C1 C2 = 6.7mm亦气厂以）=L6x（W; 6.7） = 108.26Mpa 时o = i34MPa2o2 X 6.7符合强度要求。6(2)根据筒径选用非金属软垫片垫片内径：d=915mm 法兰材料：Q345R垫片厚度：3mm垫片外径:D=965mm根据筒体名义厚度选用长颈对焊法兰(JB4703)表2-2筒体法兰数据DN法兰外径中心孔直径法兰厚度螺栓孔直径螺纹规格螺栓数量900106010155227M24282、封头(1)封头内径：900mm设计温度取300o C设计压力：P=1.6MPa封头材料：Q345R焊接接头系数O钢板厚度负偏差q，腐蚀裕量C2=，厚度附加量C = C1+ C2=1.3mm.封头的计算厚度计算选用标准椭圆形封头，KPcD.02otO - 0.5Pc1.0 X 1.6 X 900-2 X 134 X 0.85 - 0.5 X 1.66.344mm考虑厚度附加量并圆整至钢板厚度系列，取封头名义厚度与筒体厚度相同，得材料名义厚度8n = 8mm。强度校核：有效厚度8e =8n-C1-C2=Gt =财期侦0)=匕6*，1.0：900；0成6.7)= i07.863MPa A补强满足要求，不需另加补强。5、排液、排气口接管补强计算根据GB150第节的规定，本开孔可不另行补强。6、换热管(GB151-1999)管子材料：Q345R根据上节中计算的管子内径选用尺寸：6 25X2管长：6000 根数：530排列形式：正三角形长径比：6.67管孔直径：厚度：8根数：6b1： 105 5 1： 10 s1:50实排根数：536 (外加6根拉杆)中心距：32管束中心排管数：267、折流板(GB151-1999)材料：Q345R形式：单弓形外直径：894缺口弦高：300间距：600板数：98、拉杆(GB151-1999)直径：16螺纹规格：M169、耳座(JB/T4725)形式：A型高度：200底板：L1：160筋板：L2:125b2:125地角螺栓规格：M2411、管板材料：Q345R厚度：50b3:200 5 3： 8 e:3030拉杆管孔直径：1652： 6 垫板：L3： 250螺栓孔直径：换热管管孔直径：25.7外径：1060结构校核壳程圆筒计算计算单位南京工业大学过程装备与控制工 程系计算条件筒体简图计算压力PcMPa1FT4ii-Di -iii设计温度t0 C内径D.mm材料试验温度许用应力”16MnR（热轧） 材）(板MPa设计温度许用应力btMPai试验温度下屈服点bMPa钢板负偏差Gmm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数。厚度及重量计算计算厚度PcD.5= 2b 新、Pcmm有效厚度卒 n - C1- C2=mm名义厚度8 = nmm重量Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值-bPTP gt = 0.7500(或由用户输入)MPa压力试验允许通过 的应力水平bTb春 0.90 气=MPa试验压力下圆筒的应力p .(D + 8 ) b =1 28 .巾 6 =6MPa校核条件bT bT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力28 b*e PJ=(D +8 e) =MPa设计温度下计算应力P (Dj +%) c 28 6 bt =e=MPaMPa校核条件bt Nbt结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度，合格壳体计算厚度6mm接管计算厚度6tmm补强圈强度削弱系数fr0接管材料强度削弱系数f.开孔直径d205mm补强区有效宽度B410mm接管有效外伸长度h1mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积Amm2壳体多余金属面积A11034mm2接管多余金属面积a2mm2补强区内的焊缝面积A336mm2开孔补强计算A1+A2+A3=1610 mm2，大于A,不需另加补强。开孔补强计算计算单位南京工业大学过程装备与控制工程系接管：A1, 0219x设 计 条 件计算方法：GB150-19等面积补强法单孔简图计算压力pc设计温度MPa320C壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16MnR（热轧） 板材壳体开孔处焊接接头系数巾1壳体内直径Q壳体开孔处名义厚度6n 壳体厚度负偏差G 壳体腐蚀裕量C2 壳体材料许用应力。卜900mmmmmmmm140MPa接管实际外伸长度接管实际内伸长度接管焊接接头系数接管腐蚀裕量凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离mm0mm1mm接管材料名称及类型16Mn （热轧） 管材接管厚度负偏差C1t mm接管材料许用应力。卜MPa补强圈材料名称补强圈外径补强圈厚度补强圈厚度负偏差C1r补强圈许用应力叮mmmmmmMPa补强圈面积 A|mm2 -（a+Az+AJ|mm2结论：补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算计算单位南京工:业大学过程装备与控制工程系接管：A2, 689x10计算方法：GB150-19等面积补强法单孔设计条件简图计算压力pcMPa设计温度2180CB壳体型式圆形筒体壳体材料16MnR（热轧）名称及类型板材如*1壳体开孔处焊接接头系数巾,壳体内直径D.900mmI壳体开孔处名义厚度6”8mm4 _e壳体厚度负偏差C1mm-1壳体腐蚀裕量C21Lmm壳体材料许用应力。卜MPa接管实际外伸长度mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn （热轧）管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量1mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1tmm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力。MPa补强圈许用应力otMPa开孑L；F卜强计算壳体计算厚度5mm接管计算厚度5tmm补强圈强度削弱系数h接管材料强度削弱系数fr开孔直径dmm补强区有效宽度Bmm接管有效外伸长度h1mm接管有效内伸长度h2mm开孔削弱所需的补强面积Amm2壳体多余金属面枳A1mm2接管多余金属面积A2mm2补强区内的焊缝面积A3mm2A1+A2+A3= mm2补强圈面枳A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论：根据GB150第节的规定，本开孔可不另行补强。前端管箱筒体计算计算单位南京工业大学过程装备与控 制工程系计算条件筒体简图计算压力PMPa1!-1&n-Di -1iiic 设计温度r 内径D.。C mmi 材料16Mn（热轧）（管材）试验温度许用应力blMPa设计温度许用应力bltMPa试验温度下屈服点bMPas 钢板负偏差qmm1腐蚀裕量qmm2 焊接接头系数。厚度及重量计算计算厚度=cD 0 = 2b t 4 Pcmm有效厚度0 =0 - c - q=mm名义厚度e n 120 =mm重量nKg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT P皿=2.0000（或由用户输入）b tMPa压力试验允许通过 的应力水平blTbl春 0.90 bs =MPa试验压力下圆筒的应力bT= J D +0 e)=T20 eMPa校核条件bT 叫校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力P =Pw(Di +0 e)MPa设计温度下计算应力P (D+0 )-c、 ie-bt =20=eMPa洲MPa校核条件bit bt结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度，合格前端管箱封头计算计算单位南京工业大学过程装备与控制工程系计算条件椭圆封头简图计算压力PcMPaHDi设计温度r。C内径D.mm曲面高度h.mm材料#（锻材）试验温度许用应力”MPa设计温度许用应力”tMPa钢板负偏差qmm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数4厚度及重量计算形状系数=卜 + DH = 2h1J 计算厚度KPDX =c 12b t 40.5 Pcmm有效厚度Se-CG=mm最小厚度 .= minmm名义厚度 =nmm结论满足最小厚度要求重量Kg压力计算最大允许工作压力2b t 4 e PJ= KD. + 0.5 e =MPa结论合格注：带#号的材料数据是设计者给定的。后端管箱筒体计算计算单位南京工业大学过程装备与控 制工程系计算条件筒体简图计算压力PMPa1!-1&n-Di -1iiic 设计温度r 内径D.。C mmi 材料16MnR （正火）（甫艮材）试验温度许用应力blMPa设计温度许用应力bltMPa试验温度下屈服点bMPas 钢板负偏差qmm1腐蚀裕量qmm2 焊接接头系数。厚度及重量计算计算厚度=cD 0 = 2b t 4 Pcmm有效厚度0 =0 - c - q=mm名义厚度e n 120 =mm重量nKg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT P皿=2.0000（或由用户输入）b tMPa压力试验允许通过 的应力水平blTbl春 0.90 bs =MPa试验压力下圆筒的应力bT= J D +0 e)=T20 eMPa校核条件bT 80mm时应分层敷设”及GBJ126一89的规定，“当采用一种绝热制品，保温层厚度大于100mm时，应分两层或 多层，逐层施工各层的厚度宜相近。”取保温层为两层，内外层分别取60mm, 总厚度为120mm。计算保温后的散热量：q =TrZLq D 1 D D 1 D 12 ln 彳 + ln 岸 + 转吒药D1 as320 - 200.219+2X4ln2 X 0.0609219 + 2 X 60 0.219 + 2 X 0.24 219 + 2 X 1201219+2 X 0.0609ln 219+ 12=99.29 w/mq= 2L + tasa计算保温后表面温度:99.29 -+ 20 = 28.27C12计算出来的表面温度C略低于最初计算导热系数是假设的表面温度30C， 故5 =120mm的保温层可以满足工程要求。 甲醇原料管道的规格流量qv= 1m3/s,密度p=807 kg/m3 一般吸水管中流速u1=1m/s，出水管中流 速 u2=2m/s，则：D. = 24.3mm/17.2mm1 J nu故：选择PL0101管道规格为6 28X2无缝钢管；选择PL0102管道规格为6 21 X 2无缝钢管。流速校正：4qui = d = 1.03 m/s4qu2 = d = 2.05 m/s 脱盐水原料管道的规格流量qv=3/s，密度p=997 kg/m3计算过程同上。故：选择DNW0101管道规格为625X2无缝钢管；选择DNW0102管道规格为6 18 X 2无缝钢管。流速校正：4qu =v = 0.92 m/s1 nD24qu2 = d = 2.08 m/s 甲醇水混合后原料管道的规格流量qv=2491.48 kg/h=3/s，密度p=921 kg/m3计算过程同上。故：选择PL0103管道规格为6 34X2无缝钢管；选择PL0104、PL0105管道规格为625X2无缝钢管。流速校正：u14q=d2 = 1.06 m/s4q=v = 2.16 m/s nD2 吸收液碳酸丙烯酯管道的规格 流量qv=m3/h=3/s,计算过程同上。Di =169mm/119mm故：选择PL0106管道规格为6 180X5无缝钢管;选择PL0107、PL0108管道规格为6127X无缝钢管。流速校正：4qu = =V = 0.98 m/s1 nD24qu2 = = 1.97 m/s冷却水管道的规格流量 qv=X 105Kg/h=3/s , u1=1m/s , u2=2m/s。D. = I = 185mm/131mm故：选择CWS0101管道规格为6194X无缝钢管；选择CWR0101管道规格为6140 X无缝钢管。流速校正：4qu1 = = 1.0 m/s4qu2=忒= 2.0m/sPG0101、PG0102、PG0103、PG0104混合气管道的规格流量 qv=3/s, u=24m/s。D=.4qv = 69mm nu200C的壁厚:1.6 X 80 , i = 0.67mm2ot0 -p.2 X 123 X 0.8 - 1.6P.D300C的壁厚：P.Dt =：6 X：? =0.80mm2ot0 -p.2 X 101 X 0.8 - 1.6故：选择PG0101、PG0102、PG0103、PG0104管道规格为6 89X10无缝钢管。流速校正：4qu1 = d = 23.36m/s其它管道规格尺寸选择：PG0105管道规格为6 80X5 ； PG0106管道规格为6 80X5；PG0107管道规格为6 80X5。类似以上管道规格的计算过程，将本工艺所有主要管道工艺参数结果汇总于下表:序号所在管道编号管内介质设计压力设计温度流量Kg/h状态流速公称直径材料1PG0106-80M1B氢气50250气相108020g2PG0101-90M1B甲醇54.5%水 45.5%200气相9020g3PG0102-90M1B-H300气相9020g4PG0103-90M1BH2 10%CO2 73%H2O 17%300气相9020g5PG0104-90M1B-H200气相9020g6PG0105-80M1BH2 12%