课程设计～过程装备与控制工程模板

课程设计～过程装备与控制工程

设计类型: 过程装备与控制工程专业课程设计

设计题目: 生产能力为700 m³/h 甲醇制氢生产装置设计

设计人:

指导教师:

班级:

学号:

设计完成时间: 1月10日星期五

前言

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。

烃类水蒸气转化制氢气是当前世界上应用最普遍的制氢方法, 是由巴登苯胺公司创造并加以利用, 英国ICI公司首先实现工业化。这种制氢方法工作压力为2.0-4.0MPa,原料适用范围为天然气至干点小于215.6℃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当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、能够做成组装式或可移动式的装置, 操作方便, 搬运灵活。

目录

前言. 2

目录. 3

摘要. 3

设计任务书. 4

第一章工艺设计. 5

第二章设备设计计算和选型——换热设备. 8

第三章机器选型. 13

第四章设备布置图设计. 15

第五章管道布置设计. 16

第六章自动控制方案设计. 21

第七章工程项目的经济评价. 24

结束语: . 28

致谢: . 29

参考文献: . 30

摘要

本次课程设计是设计生产能力为700m3/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、设备不知设计。

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700m3/h甲醇制氢生产装置

二、设计参数: 生产能为700m3/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。

5、技术经济评价计算。

四、图纸清单:

1、甲醇制氢装置物流图

2、换热器设备图

3、管板零件图

4、管道仪表流程图

5、设备布置图

6、管道布置图

7、管道空视图(PL0104-15L1B)

8、管道空视图(PL0105-15L1B)

第一章工艺设计

1.1.1甲醇制氢物料衡算.

(1)依据

甲醇蒸气转化反应方程式:

CH3OH—→CO↑ + 2H2↑

CO + H2O —→CO2↑ + H2

CH3OHF分解为CO,转化率99%,CO变换转化率99*,反应温度 280℃,反应压力为1. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mo l)。

(2)投料量计算

代如转化率数据

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

氢气产量为: 700 m³/h=31.250 kmol/h

甲醇投料量为: 31.250/2.9601 * 32=337.828 kg/h

水投料量为: 337.828/32 * 1.5 * 18=285.042 kg/h

(3)原料储液槽 (V0101)

进: 甲醇 337.828 kg/h, 水 285.042 kg/h。

出: 甲醇 337.828 kg/h, 水 285.042 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 337.828 kg/h, 水 285.042 kg/h, 总计622.87 kg/h

出: 生成CO2337.828/32 * 0.9801 * 44=455.370 kg/h

H2 337.828/32 * 2.9601 * 2=62.500 kg/h

CO337.828/32 * 0.0099 * 28=2.926 kg/h

剩余甲醇 337.828/32 * 0.01 * 32=3.378 kg/h

剩余水 285.042- 337.828/32 * 0.9801 * 18 =98.796 kg/h

总计622.87 kg/h

(6)吸收和解析塔

吸收塔总压为1.5Mpa,其中CO2分压为0.38Mpa,操作温度为常温(25℃)。此时每m³吸收液可溶解CO211.77 m³. 解吸塔的操作压力为0.1MPa, CO2 溶解度为2.32 , 则此时吸收塔的吸收能力为:

11．77-2．32=9.45

0.4MPa压力下ρCO2 = pM /RT =4 * 44/[0.082 * (273.15 + 25)] =7.20 kg/m³

CO2体积重量 V CO2 =455.370/7.20 =63.232 m³/h

据此, 所需吸收液的量为 63.232/9.45 =6.691 m³/h

考虑吸收塔效率以及操作弹性需要, 取吸收液量为6.691 * 3=20.074m³/h

系统压力降至0.1MPa时, 析出CO2 量为 86.510 m³/h = 455.370 kg/h