甲醇化工厂毕业设计2部分

第5章 主要设备计算及选型

设备是化工工艺运作的载体，选择合适的设备，对于提高生产率，降低原料，能是的消耗有着重要的作用。

5.1 合成系统的设备计算及选型

5.1.1 合成塔主要尺寸计算 <1>.入塔气管径d 1

取u 1=10m/s ，V s1=25207.99Nm 3 由Vs=4

π3600d 12u 1得：

d 1=

π

1136004u V s =

3600

14.31099.252074⨯⨯⨯=0.094 m

圆整到100 mm 。 <2>.出塔气管径d 2

取u 2=10m/s ，V s2=22263.24Nm 3/h ，同理可得： d 2=

3600

422

πu V s =

3600

14.31024.222634⨯⨯⨯=0.089 m

圆整到90mm 。 <3>.其它尺寸选定

反应管选用φ34⨯2mm 钛管，长为4.5m ，裙座高h=1500mm ，上封头高300mm ，下封头高300mm ，上下接管长各为250mm 。 则反应器总高：H=1500+300⨯2+250⨯2+4500=6800mm 5.1.2 出塔气冷凝器

出塔气中含甲醇7.15%加其它未反应气体，通过冷凝器可使出塔气中大部分甲醇和其它产物冷凝下来，以利分离，一般有喷淋式和壳管式，由设计采用管壳式冷凝器。

冷凝器传热面积计算 平均温度差2

1

2

1ln t t t t t m ∆∆∆-∆=

∆=)2640()40220(ln )2640()40220(-----

=111.30℃

气体的平均体积流量V=3600

201273226

22027342.73785⨯⨯

++

⨯=1.487 管子采用5.225⨯Φ无缝钢管

第五章 主要设备计算及选型

气体流速10m/s 管子根数

10

02.0785.0487

.12⨯⨯=473.6 取474根

传热系数K=

∑+++λ

δ

ααR 011

1

1

R---污垢系数，查得=0.005

δ---3mm

λ---167.2KJ/(m 2·h ·℃)

则 K=

45

0025.0005.014901179411

+++=159.5W/(m 2·K)

冷却水Q =39892788.8KJ/h

则传热面积A=

m

t K Q

∆=624.17㎡ 5.1.3 甲醇分离器

甲醇分离器的作用是将经过冷凝器冷凝下来的液体甲醇和未反应气体进行气液分离，分离出的甲醇在液面控制下在分离器底部减压送粗甲醇贮槽。 5.1.4 粗甲醇贮槽

贮槽的工作压力为0.6MPa,液体以5MPa 减压后，溶于粗甲醇中的气体释放出来，以贮罐气的形式在压力控制下经气体排出口排出，贮槽液体出口管上装有液体控制装置。 5.1.5 压缩机

压缩机的任务是把合成塔来反应的气体送回甲醇合成塔，其动力由高压蒸汽透平提供。

5.2转化系统设备的计算及选型

5.2.1.转化管的选择 管内气体的平均温度为6662

510

8221=+=∆t ℃ 气体的平均体积流量V=

20

1

227.187625.30736004.22273666273+⨯

⨯+ =1.168m 3/s

转化管采用12124⨯φ用离心浇铸的含25%铬和20%镍高合金不锈钢管 气体流速2.0m/s 管外加热温度1600℃

管子根数

39.740

.21.0785.0168

.12

=⨯⨯ 为留有一定的余量用80根管子 传热面积计算 t S a Q W T ∆= 传热系数 t a T ∆+=07.08.9=89.18W/(m 2·℃)

11332

666

16001=+=

∆t ℃ 则换热面积 S=223.1796

.3113318.8984

.65193349m =⨯⨯

管子长度 L=

m 75.580

124.014.323

.179=⨯⨯

管子长度取为6.0m 5.2.2.废热锅炉设备的计算 采用火管式，列管六角形排列 管内气体的平均温度 =+=∆2

482

1003t 742.5℃ 气体的平均体积流量

1

1

1T V P T PV = 即

5.742273152984.68821+⨯=V 1

V =1563.55m 3/h

火管采用2

32⨯φmm 的无缝钢管

气体流速采用2.0m/s 管子根数

85.3523600

0.2028.0785.055

.15632

=⨯⨯⨯ 用353根管子 传热系数 ∑+++=

λ

δ

ααR K i 01

1

1

式中 R---污垢系数，查得R=0.0021 λ---导热系数

δ---管子厚度

45

002.00021.0149017.3411

+++=

K =31.61W （m 2·K ）

第五章 主要设备计算及选型

平均温度差平均温度差2

12

1ln t t t t t m ∆∆∆-∆=

∆=165

4821651003ln )165482()1651003(-----=535.94℃

传热面积A m

t K Q A ∆=

=591.95m 2

5.3脱硫塔的简单计算

本工段采用JTL-4常温精脱硫新工艺。第一脱硫塔内装填氧化铁精脱硫剂，第二脱硫塔装填EZX 多功能精脱硫剂。操作压力小于15MPa ，操作温度10~60℃的常温下操作，空速800~1500h -1, 。

操作压力 2.2MP 操作温度 40℃ 空速 1000h -1 线速 1.0m/s

由于天然气中含硫量较低，且主要以H 2S 形式存在，所以对脱硫塔的塔径进行简单的计算。

体积流量V 1的计算：

111T V P T PV = 即：40

27322

2984.68821+⨯=V V 1=328.6m 3/h 脱硫塔的塔径D 的计算：u

V

D π4=

u 为气体流速 即: u=1.0m/s 则3600

0.114.36.3284⨯⨯⨯=D =0.3434m

塔内径选400mm

停留时间 1000/3600

=e τ=3.6s 催化层高度 H=u ×e

τ=3.6×1.0=3.6m

5.4 精馏系统设备选型及计算

精馏工段只有三个塔，即预精馏塔，加压精馏塔，常压塔。这里只对常压塔进行计算。

条件：（1）.精甲醇质量：精甲醇含醇：99.95%(wt) 残液含醇：1%(wt) （2）.操作条件：塔顶压力：0.01⨯106Pa 塔底压力：0.13⨯106Pa 塔顶温度：67℃ 塔底温度：105℃ 回流液温度：40℃

进料温度：124℃ 5.4.1基础数据整理 （1）.精馏段