甲醇合成的主要設(shè)備計算及選型分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11409甲醇合成的主要設(shè)備計算及選型分析案例 124991.1合成系統(tǒng)主要設(shè)備的計算及選型 1203911.2控制儀表的選擇 11設(shè)備相當于化工工藝運作的物質(zhì)實體，如果沒有設(shè)備來進行實踐，任何偉大的化工理論都沒法證實，也將失去實際意義。工藝怎么表現(xiàn)，就要看設(shè)備的選擇，設(shè)備選擇不恰當?shù)脑?，最終的結(jié)果可能事倍功半或者完全沒有收益更嚴重的甚至?xí)l(fā)生危險。只有正合適的設(shè)備才能提高生產(chǎn)率，減少原料損耗，降低能量消耗。1.1合成系統(tǒng)主要設(shè)備的計算及選型1.1.1甲醇合成塔的設(shè)計合成塔完全擔(dān)當?shù)闷鸺状己铣缮a(chǎn)的首腦，甲醇的合成反應(yīng)是放熱并且可逆的，如果熱量不能夠及時轉(zhuǎn)移出，就會影響整個反應(yīng)進程，還會損壞塔設(shè)備，這對于化工反應(yīng)過程來說是非常恐怖的。所以副產(chǎn)蒸汽管殼型合成塔和多段冷激爐應(yīng)運而生，它們都能夠做到迅速移走反應(yīng)熱[20]。前文中，我們已經(jīng)討論確定選用的反應(yīng)器。圖1.1Lurgi管殼列管式合成塔這個反應(yīng)器的催化劑是被裝在管內(nèi)的，因為4MPa的沸水走的是管的外面，熱量是通過反應(yīng)氣流過時產(chǎn)生的，它的路徑就是反應(yīng)管外，經(jīng)過這樣一個過程，由熱量傳遞定律-有高溫?zé)嵩戳飨虻蜏責(zé)嵩?，沸騰水就這樣接受熱量，結(jié)果就是水遇到高溫發(fā)生汽化成為了水蒸氣[18]。（1）傳熱面積的確定傳熱量為，傳熱溫差為，并且根據(jù)查閱相關(guān)數(shù)據(jù)來看，我們?nèi)】倐鳠嵯禂?shù)為。由公式得：（2）催化劑用量的確定入塔氣空速，入塔氣量，所以，催化劑體積為（3）傳熱管數(shù)的確定選定傳熱管的型號是，長度的鋼管，材質(zhì)為鋼。由公式得：在去掉12根需要安排拉桿的管數(shù)后，最終的管數(shù)是8387根。（4）合成塔殼體直徑的確定[19]合成塔內(nèi)管子是以正三角形的方式分布的，管間距是,殼體直徑：式中：所以：圓整后取為。（5）合成塔殼體厚度的確定殼體使用的是材料的鋼，計算壁后的公式為：式中：（殼體溫度取為50℃)查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》書可知：??；，圓整后取。（6）合成塔封頭的確定半球形封頭在這里是最合適的，在此將應(yīng)用換熱器于上下兩個封頭，材質(zhì)和筒體相同。封頭內(nèi)徑為3800mm封頭厚度計算公式：式中：(取殼體溫度為50℃)查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》[18]書可知：??；，圓整后取。還要將與筒體的結(jié)合度、設(shè)備的耐用性考慮在內(nèi)，最終取，得出封頭為DN3800×65。（7）管子拉脫力的計算①在正常運轉(zhuǎn)工作中的壓力下，求得：式中：；；；。表1.1 計算管子拉脫力的相關(guān)參數(shù)②在溫差應(yīng)力的作用下，求得：式中：mm2mm2已知是管壁溫度，是殼壁溫度；管程壓力大小是；殼程壓力大小是，又因為與同向，所以可以得到合拉力，結(jié)果符合理論，拉脫力在許用范圍內(nèi)。（8）折流板的確定選用最為常見的弓形折流板，mm，有四個折流板數(shù)量，間距取，折流板最小厚度為，材料為鋼。拉桿Φ12，共12根，材料鋼；定距管。（9）管板的確定選定管板的直徑是3800，厚度160mm，筒體、管板、封頭按照這樣的順序連接，連接方式是焊接。（10）支座的確定選定裙座[19]作為支座，50mm的座體厚度，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑3490mm，外徑3890mm，基地腳螺栓公稱直徑M30，一共有六個。表1.2合成塔設(shè)計匯總表1.1.2水冷器的工藝設(shè)計（1）傳熱面積的確定第一股流體的進出口溫度為：熱第二股流體的進出口溫度為：熱由此算得傳熱推動力：℃總傳熱系數(shù)為由公式可得m2（2）管子數(shù)n的確定選定無縫的型號為的鋼管，材質(zhì)為20號鋼，管長6m，由公式可得：根在去掉4根需要安排拉桿的管數(shù)后，最終的管數(shù)是5056根。（3）管子的排列方式，管間距的確定管子將以正三角形的形式排列，取管間距。（4）殼體直徑的確定殼體直徑：式中：換熱器內(nèi)徑，mm；；；所以：mm，取mm。（5）殼體厚度的計算殼體使用的是20R鋼的材料，計算壁后的公式為：式中：Pc計算壓力，取Pc為MPammMPa（殼體溫度取為50℃）mm取，，圓整后取mm。（6）換熱器封頭的確定標準橢圓形封頭在這里是最合適的，在此將應(yīng)用換熱器于上下兩個封頭，型號為。材料選用鋼。（7）容器法蘭的選擇[17]材料選用鋼，根據(jù)JB4703-2000標準，選用的長頸對焊法蘭。（8）管子拉脫力的計算①在正常運轉(zhuǎn)工作中的壓力下，求得：式中：；；；。表1.3水冷器管子拉脫力計算相關(guān)數(shù)據(jù)②在溫差應(yīng)力的作用下，求得：式中：已知：是管壁溫度，是殼壁溫度；管程壓力大小是；殼程壓力大小是，又因為與是同向的，所以可以得到合拉力，結(jié)果符合理論，拉脫力在許用范圍內(nèi)。（9）折流板的設(shè)計選用最為常見的弓形折流板，，折流板間距取400mm；最小厚度為10mm。材料為鋼；拉桿選用Φ12，共四根，材料為鋼。（10）開孔補強需要補強的地方主要是兩個地方，即換熱器上的封頭、殼體上的接管，具體方法是在開孔外面焊接上一塊20R鋼板，厚度為20mm。（11）支座選用型號鞍座。表1.4水冷器設(shè)計匯總1.1.3甲醇分離器內(nèi)筒、外筒和附屬液位計是甲醇分離器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)組合在一起的結(jié)果就是分離液體甲醇，而它就是循環(huán)氣中冷凝的。這次使用的是比較常見的甲醇分離器，安徽臨泉化工使用的就是它。之所以說它常規(guī)，是因為它的原理就是醇水互溶，眾所周知，醇可以任意比例互溶于水。1.1.4循環(huán)壓縮機的選型這次設(shè)計應(yīng)該選用流量數(shù)據(jù)均勻并且很大，運轉(zhuǎn)的時候各方面都很穩(wěn)定，調(diào)節(jié)起來比較方便，占地空間小，并且后期維修護理方便的循環(huán)氣壓縮機，綜合多種因素考慮，最終敲定為離心壓縮機。由于此次設(shè)計中有這樣的一個排放氣體數(shù)量，和這樣的一個排放氣體壓力，這兩個數(shù)據(jù)來自前面第3章進行的物料衡算得到的。所以這次我決定選用的是離心壓縮機，這個型號的壓縮機有跡可循，和沈陽鼓風(fēng)機廠是一樣的設(shè)備，當初該廠對此壓縮機的采用就包含了各個方面的考量，比如排放氣體數(shù)量、排放氣體壓力及輸送什么類型的介質(zhì)等。這個離心壓縮機早期確實是由國外引進而來的，不過近些年我們的技術(shù)也在進步，經(jīng)過了我們國內(nèi)科學(xué)家一系列的自主科研加實驗，最終呈現(xiàn)給我們的就是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)所使用的離心壓縮機。這款壓縮機含有的是結(jié)構(gòu)垂直的缸體，為的是方便與氣體接觸，當然僅僅這樣是不夠的，它內(nèi)部的材質(zhì)還是不銹鋼的。其中軸承的分布也種類各異，因為在運作的過程中，為保生產(chǎn)順利進行，就要確保機組的抗振和穩(wěn)定能夠承受高強度的工作，這時候就需要，各司其職，物盡其用。軸承的上部需要保持密封，堅決不能讓壓縮機里的氣體外溢逃出，這里最好的辦法是用干氣密封，說起來這種方法還是引進的德國。整個機組相對于其他裝置來說是一個單獨的系統(tǒng)，這樣它才能更加安全的運行，那么為實現(xiàn)這些，它包含著獨立的保安裝置，獨立的自控裝置，不光如此，它的氣路結(jié)構(gòu)與其他的設(shè)備也是不相通的，還是由外界的強制作用來給潤滑油