長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院化工工藝及設(shè)備課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：生產(chǎn)能力為3400 m/h 甲醇制氫生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 人：丁紅林 丁俊松 艾龍 白曉旭 江龍 江源 高冉 郭先鋒 陳晶晶 指導(dǎo)教師： 張慢來(lái) 黃天成 班 級(jí)： 裝備0601班 組 號(hào)： 1（ 111號(hào) ） 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2009年12月20日2009年12月31日 前 言氫氣是一種重要的工業(yè)用品，它廣泛用于石油、化工、建材、冶金、電子、醫(yī)藥、電力、輕工、氣象、交通等工業(yè)部門(mén)和服務(wù)部門(mén)，由于使用要求的不同，這些部門(mén)對(duì)氫氣的純度、對(duì)所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量也有著不同的要求。近年來(lái)隨著中國(guó)改革開(kāi)放的進(jìn)程，隨著大量高精產(chǎn)品的投產(chǎn)，對(duì)高純氫氣的需求量正在逐漸擴(kuò)大。 烴類(lèi)水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫氣是目前世界上應(yīng)用最普遍的制氫方法，是由巴登苯胺公司發(fā)明并加以利用，英國(guó)ICI公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這種制氫方法工作壓力為2.0-4.0MPa,原料適用范圍為天然氣至干點(diǎn)小于215.6的石腦油。近年來(lái)，由于轉(zhuǎn)化制氫爐型的不斷改進(jìn)。轉(zhuǎn)化氣提純工藝的不斷更新，烴類(lèi)水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫工藝成為目前生產(chǎn)氫氣最經(jīng)濟(jì)可靠的途徑。 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)表現(xiàn)出很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受到許多國(guó)家的重視。它具有以下的特點(diǎn)： 1、與大規(guī)模天然氣、輕油蒸氣轉(zhuǎn)化制氫或水煤氣制氫比較，投資省，能耗低。 2、與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。 3、所用原料甲醇易得，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高，不需要在凈化處理，反應(yīng)條件溫和，流程簡(jiǎn)單，故易于操作。 4、可以做成組裝式或可移動(dòng)式的裝置，操作方便，搬運(yùn)靈活。 目 錄前言 1 目錄 2 摘要 3 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 4 第一章 工藝設(shè)計(jì) 5 1.1.甲醇制氫物料衡算 5 1.2.熱量恒算 6第二章 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和選型：換熱設(shè)備9 2.1.換熱設(shè)備的計(jì)算與選型 9第三章 機(jī)器選型 13 3.1.計(jì)量泵的選擇 13 3.2.離心泵的選型 15第四章 管道布置設(shè)計(jì) 16 4.1.管子選型 164.2.主要管道工藝參數(shù)匯總一覽表 184.3.各部件的選擇及管道圖19 第五章 自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì) 22 5.1.選擇一個(gè)單參數(shù)自動(dòng)控制方案225.2.換熱器溫度控制系統(tǒng)及方塊圖22課設(shè)總結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 摘 要本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3400m3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置。 在設(shè)計(jì)中要經(jīng)過(guò)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，典型設(shè)備的工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，管道設(shè)計(jì)，單參數(shù)單回路的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，機(jī)器選型和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)的基本訓(xùn)練。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合應(yīng)用所學(xué)的多種專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)獲得一次工程設(shè)計(jì)時(shí)間的實(shí)際訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)的知識(shí)領(lǐng)域包括化工原理、過(guò)程裝備設(shè)計(jì)、過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用、過(guò)程裝備成套技術(shù)等課程。本課程設(shè)計(jì)是以甲醇制氫裝置為模擬設(shè)計(jì)對(duì)象，進(jìn)行過(guò)程裝備成套技術(shù)的全面訓(xùn)練。 設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容和步驟： 1、工藝計(jì)算； 2、生產(chǎn)裝置工藝設(shè)計(jì)； 3、設(shè)備設(shè)計(jì)； 4、機(jī)器選型； 5、 管道布置設(shè)計(jì)；6、繪制管道空視圖；7、設(shè)計(jì)一個(gè)單參數(shù)、單回路的自動(dòng)控制方案；8、整理設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、題目：生產(chǎn)能力為3400 m3/h甲醇制氫生產(chǎn)裝置。 二、設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)能為3400 m3/h 。三、計(jì)算內(nèi)容： 1、工藝設(shè)計(jì)：物料衡算和能量衡算; 2、設(shè)備設(shè)計(jì): 換熱器的計(jì)算選型；3、機(jī)器設(shè)計(jì)：泵的計(jì)算選型；4、管道設(shè)計(jì)：管道布置圖和空視圖； 四、圖紙清單： 1、工藝流程圖2、物料流程圖3、換熱器總裝圖4、換熱器零件圖 5、管道布置圖 6、管道空視圖(PL0102-20L1B) 第一章 工藝設(shè)計(jì)1.1.甲醇制氫物料衡算. (1)依據(jù) 甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式： CH3OHCO + 2H2 CO + H2O CO2 + H2 CH3OH分解為CO,轉(zhuǎn)化率99%,CO變換轉(zhuǎn)化率99%,反應(yīng)溫度 280,反應(yīng)壓力為1. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。 (2)投料量計(jì)算 代如轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù) 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 氫氣產(chǎn)量為：3400 m/h=151.786 kmol/h 甲醇投料量為： 151.786/2.960132=1640.874 kg/h 水投料量為：1640.874/321.518=1384.487 kg/h (3)原料儲(chǔ)液槽 (V0101) 進(jìn)：甲醇 1640.874 kg/h，水1384.487 kg/h。 出：甲醇 1640.874 kg/h，水 1384.487 kg/h。 (4)換熱器(E0101),汽化塔(T0101)、過(guò)熱器(E0103) 沒(méi)有物流變化 (5)轉(zhuǎn)化器(R0101) 進(jìn)：甲醇 1640.874 kg/h，水1384.487 kg/h，總計(jì)3025.361 kg/h 出：生成CO21640.874/320.980144=2211.303 kg/h H21640.874/322.96012=303.572 kg/h CO1640.874/320.009928=14.214 kg/h 剩余甲醇1640.874/320.0132=16.409 kg/h 剩余水 1384.487- 1640.874/320.980118 =479.863kg/h 總計(jì)3025.361 kg/h (6)吸收和解析塔 吸收塔總壓為1.5Mpa,其中CO2分壓為0.38Mpa,操作溫度為常溫(25)。此時(shí)每m吸收液可溶解CO2 11.77 m. 解吸塔的操作壓力為0.1MPa, CO2 溶解度為2.32 ，則此時(shí)吸收塔的吸收能力為: 1177-2.32=9.45 0.4MPa壓力下 CO2 = PM /RT =444/0.082(273.15+25) =7.20 kg/m CO2體積重量 VCO2 =2211.303/7.20 =307.125 m/h 據(jù)此，所需吸收液的量為 307.125/9.45 =32.500 m/h 考慮吸收塔效率以及操作彈性需要，取吸收液量為32.5003=97.500m/h 系統(tǒng)壓力降至0.1MPa時(shí)，析出CO2 量為 307.125 m/h = 2211.300 kg/h (7)PSA系統(tǒng) 略。 (8)各節(jié)點(diǎn)的物料量 綜合上面的工藝物料恒算結(jié)果，給出物料流程圖及各節(jié)點(diǎn)的物料量。 1.2熱量恒算 (1)氣化塔頂溫度確定 要使甲醇完全汽化，則其氣相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作壓力為1.5MPa,設(shè)溫度為T(mén),根據(jù)汽液平衡關(guān)系有： 0.4P甲醇 + 0.6 P水=1.5MPa 初設(shè) T=170 P甲醇=2.19MPa; P水 =0.824MPa P總 =1.3704MPa < 1.5MPa 再設(shè) T=175 P甲醇=2.4MPa; P水 0.93MPa P總 =1.51MPa 蒸氣壓與總壓基本一致，可以認(rèn)為操作壓力為1.5MPa時(shí)，汽化塔塔頂溫度為175 (2)轉(zhuǎn)化器(R0101) 兩步反應(yīng)的總反應(yīng)熱為49.66 kJ/mol,于是在轉(zhuǎn)化器內(nèi)需要共給熱量為： Q反應(yīng)=1640.8740.99/321000(-49.66) =-2.521106 kJ/h 此熱量有導(dǎo)熱油系統(tǒng)帶來(lái)，反應(yīng)溫度為280，可以選用導(dǎo)熱油溫度為320，導(dǎo)熱油溫降設(shè)定為5，從手冊(cè)中查到導(dǎo)熱油的物性參數(shù)，如必定壓熱容與溫度的關(guān)系，可得： Cp320=4.18680.68=2.85 kJ/(kgK),Cp300=2.81 kJ/(kgK) 取平均值Cp=2.83 kJ/(kgK) 則導(dǎo)熱油的用量 W=Q反應(yīng) /(Cpt)= 2.521106/(2.835)=1.782105 kg/h (3)過(guò)熱器(E0102) 甲醇和水的飽和正氣在過(guò)熱器中175過(guò)熱到280，此熱量由導(dǎo)熱油供給。 氣體升溫所需熱量為 Q=Cp mt=（1.901640.874+4.821384.487）(280-175)=1.028106 kJ/h 導(dǎo)熱油 Cp=2.826 kJ/(kgK),于是其溫度降為 t=Q/(Cp m)= 1.028106 /（2.8261.782105 ）=2.041 導(dǎo)熱油出口溫度為 ：315-2.041=312.959 (4)汽化塔(T0101) 認(rèn)為汽化塔僅有潛熱變化。 175 甲醇H=727.2 kJ/kg 水 H=2031 kJ/kg Q=1640.874 727.2 +20311384.487=4.005106 kJ/h 以300導(dǎo)熱油Cp計(jì)算 Cp=2.76 kJ/(kgK) t=Q/(Cp m)= 4.005106 /（2.761.782105)=8.14 則導(dǎo)熱油出口溫度t2 =312.959-8.14=304.819 導(dǎo)熱油系統(tǒng)溫差為T(mén)=320-304.819=15.181 基本合適 (5)換熱器(E0101) 殼程：甲醇和水液體混合物由常溫(25)升至175 液體混合物升溫所需的熱量 Q=cpmt=(1640.8743.14 + 1384.4874.30)(175-25)=1.666106 kJ/h 管程： 取各種氣體的比定壓熱容為： CpCO2 10.47 kJ/(kgK) CPH2 14.65 kJ/(kgK) CPH20 4.19 kJ/(kgK) 則管程中反應(yīng)后其體混合物的溫度變化為：t=Q/(Cpm)= 1.666106/(10.472211.303+14.65303.572+4.19479.863)= 56.3 換熱器出口溫度 280-56.3=223.7 (6)冷凝器(E0103) CO2 、CO 、H2的冷卻 Q1=Cpmt=(10.472211.303+14.65303.572+4.1914.214)(223.7-40)=5.08110 6 kJ/h 壓力為1.5MPa時(shí)水的冷凝熱為： H=2135kJ/kg,總冷凝熱Q2 =Hm=2135479.863=1.025106 kJ/h 水顯熱變化 Q3 =Cpmt=4.19479.863(223.7-40)=3.694105 kJ/h Q= Q1+ Q2+ Q3=6.475106 kJ/h 冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，才用中溫型涼水塔，則溫差T=10 用水量W=Q/(Cpt)= 6.475106/(4.1910)=1.545105 kg/h 第二章 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和選型 2.1.換熱設(shè)備的計(jì)算與選型2.1.1.設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)給定的工藝設(shè)計(jì)條件，此設(shè)計(jì)為無(wú)相變熱、冷流體間換熱的管殼式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)。 2.1.2.總體設(shè)計(jì) 確定結(jié)構(gòu)形式。由于介質(zhì)換熱溫差不大，在工藝和結(jié)構(gòu)上均無(wú)特殊要求，因此選用固定管板式換熱器。 合理安排流程。安排水和甲醇的混合液體走管程，混合氣體走殼程。 2.1.3.熱工計(jì)算 原始數(shù)據(jù) 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來(lái)源結(jié)果備注管程流體名稱甲醇和水混合液殼程流體名稱混合氣體管程進(jìn)、出口的溫度Ti;T0已計(jì)算25; 175殼程進(jìn)、出口的溫度ti;t0已計(jì)算280;223.7管程、殼程的工作壓力pt;psMPa已計(jì)算1.5;1.5管程的質(zhì)量流量Wtkg/s已計(jì)算 0.84（表2-1） 物料與熱量恒算計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來(lái)源結(jié)果備注換熱器效率取用098負(fù)荷QW1.666106殼程的質(zhì)量流量wskg/s084（表2-2） 有效平均溫差計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來(lái)源結(jié)果備注逆流對(duì)數(shù)平均溫度tlog146.92流程型式初步確定1-2型管殼式換熱器1殼程-2管程參數(shù)R0375參數(shù)P0.588溫度校正系數(shù)查圖4-20.95有效平均溫差tMtM = tlog141.041（表2-3） 初算傳熱面積 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來(lái)源結(jié)果備注初選總傳熱系數(shù)K0W/(m2)參考表4-1240初算傳熱面積A0m249.04（表2-4） 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算內(nèi)容或項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算公式或來(lái)源結(jié)果備注管程 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)換熱管材料選用碳鋼無(wú)縫鋼管換熱管內(nèi)徑、外徑di;dm0.025;0.021換熱管管長(zhǎng)Lm選用9m標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)折半15換熱管根數(shù)n24(圓整)管程數(shù)Ni根據(jù)管內(nèi)流體流速范圍選定2管程進(jìn)出口接管尺寸(外徑壁厚)dJtSJtm按接管內(nèi)流體流速<3m/s合理選取管程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)殼程數(shù)Ns1換熱管排列形式分程隔板槽兩側(cè)正方形排列，其余正三角形排列正三角形排列換熱管中心距SmS=1.25d或按標(biāo)準(zhǔn)0.032分程隔板槽兩側(cè)中心距Sn按標(biāo)準(zhǔn)0004管束中心排管數(shù)nc7殼體內(nèi)徑Dim0171換熱器長(zhǎng)徑比L/ DiL/ Di8771合理實(shí)排熱管根數(shù)n作圖36折流板形式選定彈弓形折流板折流板外直徑Dbm按GB151-19990.168折流板缺口弦離hm取0.0342折流板間距Bm取0.171折流板數(shù)Nb16選取殼程進(jìn)出口接管尺寸dJsSJs合理選取（表2-5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1)換熱流程設(shè)計(jì)：采用殼程為單程、管程為雙程的結(jié)構(gòu)型式. 2)換熱管及其排列方式:采用的無(wú)縫鋼管，材料為20號(hào)鋼。熱管排列方式為三角形排列。如圖所示，共排列36根。 3)折流板：采用通用的單弓形折流板，材料為Q235-B鋼，板厚6mm,板數(shù)16塊。 4)拉桿：采用Q235-B, mm,共6根。 5)筒體：材料采用16MnR鋼，采用鋼管，取Dn=219mm 6)封頭：采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料采用16MnR鋼。 取Dn=219mm采用標(biāo)準(zhǔn)封頭，長(zhǎng)徑是短徑的2倍，即54.75取55 筒體厚度 =1.05mm 考慮到內(nèi)部壓力較大，有腐蝕性等因素，取=4mm 封頭h2=25mmh1=55mm （圖2-1） 7)法蘭：甲型。墊片種類(lèi)。非金屬輕墊片，石棉橡膠板 法蘭材料：板材 16MnR 螺栓材料：35 螺母材料：Q235-B 筒體法蘭 選用甲型平焊法蘭JB4701-92，密封面選用平密封面 JB4701-92 法蘭P 219-16M DN=300 D=430,D1=390,D2=355,D3=345,D4=345,=342,螺柱：M20,16個(gè)管程和殼程進(jìn)出口接管法蘭 選用帶頸平焊鋼制管法蘭 尺寸分別為： 管程：D=140,K=100,L=18,n=4,Th=M16,C=18,B1=39,N=60,R=5,H=30,質(zhì)量=2.02kg 殼程：D=185,K=145,L=18,n=4,Th=M16,C=2-,B1=78,N=104,R=6,H=32,質(zhì)量=3.66 （圖2-2） 8)管板：采用固定式管板，其厚度可以按照GB151管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),取40mm。 9)支座： 型式：重型 安裝形式，固定式，代號(hào)F 材料：Q235-AF 結(jié)構(gòu)特征， 包角，彎制，單筋，不帶墊板 標(biāo)記：JB/T 4712-92 鞍座 BV219-F 管方式。 第三章 機(jī)器選型3.1計(jì)量泵的選擇 往復(fù)泵是容積式泵。在高壓力小流量，輸送粘度大的液體，要求精確計(jì)量即要求流量隨壓力變化小的情況下宜選用各種類(lèi)型式的往復(fù)泵。要求精確計(jì)量時(shí)，應(yīng)用計(jì)量泵。 往復(fù)泵的流量可采用各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)達(dá)到精確計(jì)量，即計(jì)量泵。計(jì)量泵用于生產(chǎn)中需要精確計(jì)量，所輸送介質(zhì)的場(chǎng)合：如注緩蝕劑，輸送酸，堿等。流量可在0-100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但一般應(yīng)在30%-100%范圍內(nèi)使用，計(jì)量泵有柱塞式和隔膜式，柱塞式計(jì)量流量的精度高玉隔膜式。J型計(jì)量泵適用于輸送各種不含固體顆粒的腐蝕性和非腐蝕性介質(zhì)。 甲醇制氫工藝需要精確的投料比，故應(yīng)選用計(jì)量泵?，F(xiàn)工藝設(shè)計(jì)要求甲醇的投料量為1640.874 kg/h,水為1384.487 kg/h,現(xiàn)按工藝要求分別選擇一臺(tái)甲醇計(jì)量泵，一臺(tái)純水計(jì)量泵，一臺(tái)原料計(jì)量泵。 已知條件： 1、甲醇正常投料量為1640.874 kg/h,溫度為25,密度為0.807kg/ m3，操作情況為泵從甲醇儲(chǔ)槽中吸入甲醇，送入與原料液儲(chǔ)槽，與水混合。 2、水的正常投料量為1384.487 kg/h，溫度為25,密度為0.997kg/ m3,操作情況為泵從純水儲(chǔ)槽中吸入水，送入原料液儲(chǔ)槽，與甲醇混合。 3、原料液儲(chǔ)槽出來(lái)的量為甲醇1640.874 kg/h,水1384.487 kg/h,溫度為25，操作情況為泵從原料液儲(chǔ)槽中吸入原料液，送入換熱器。 3.1.1甲醇計(jì)量泵選型 工藝所需正常的體積流量為：1640.874/0.807=2033.301L/h 泵的流量Q=1.052033.301=2134.97L/h 工藝估算所需揚(yáng)程30m,泵的揚(yáng)程H=1.130=33m。 折合成計(jì)量泵的壓力(泵的升壓)P=Hg=338079.81/106=0.261Mpa 泵的選型，查資料，JD-1250/1型計(jì)量泵的流量為1250L/h,壓力為1Mpa,轉(zhuǎn)速為91r/min,進(jìn)出口管徑為30/32mm,電機(jī)功率為2.2KW,兩個(gè)并聯(lián)，滿足需要。 3.1.2純水計(jì)量泵的選型 工藝所需正常的體積流量為：1384.487 /0.997=1388.65L/h 泵的流量Q=1.051388.65=1458.08L/h. 工藝估算所需揚(yáng)程30m,泵的揚(yáng)程：H=1.130=33m 折合成泵的壓力：P=Hg=339979.81/106=0.323Mpa 泵的選型：查資料，JZ-800/0.4型計(jì)量泵的流量為800L/h,壓力為0.4Mpa,轉(zhuǎn)速為102r/min,進(jìn)出口管徑為15/32mm,電機(jī)功率為0.75KW, 兩個(gè)并聯(lián)，滿足要求。 3.1.3原料計(jì)量泵的選型 原料液密度：=8071/（1+1.5）+9971.5/(1+1.5)=921kg/m3 工藝所需正常的體積流量為：(1384.487+1640.874)/(0.921)=3025.361/0.921=3284.866L/h 泵的流量Q=1.053284.866=3449.11L/h 工藝估算所需的揚(yáng)程80m,泵的揚(yáng)程H=1.180=88m 折合成泵的壓力P=Hg=889219.81/106=0.795MPa 泵的選型查資料，JD-1250/1型計(jì)量泵的流量為1250L/h,壓力為1Mpa,轉(zhuǎn)速為91r/min,進(jìn)出口管徑為30/32mm,電機(jī)功率為2.2KW,三個(gè)并聯(lián)，滿足需要。 3.2離心泵的選型 3.2.1吸收劑循環(huán)泵 已知條件：碳酸丙烯酯吸收劑的用量為97.5m3/h,溫度為40,密度為1100kg/m 3,由吸收塔出口出來(lái)經(jīng)泵送到吸收塔，選擇離心泵作為吸收劑的輸送泵。 工藝所需正常的體積流量為:97.5m3/h。 泵的流量Q=1.0597.5=102.375m3/h 工藝估算所需的揚(yáng)程30m 泵的揚(yáng)程H=1.130=33m 泵的選型：查資料，選用IS型單級(jí)離心泵，IS100-65-200型離心泵，流量為120m 3/h,揚(yáng)程為47m,轉(zhuǎn)速為2900r/min,電機(jī)功率22KW,滿足要求。 3.2.2冷卻水泵 已知條件：冷凝水為循環(huán)水，采用中溫型冷水塔,溫差T=10,用水量3.191384.487kg/h,溫度為常溫25，密度為997kg/m3,在冷凝器中進(jìn)行換熱，采用B型單級(jí)離心泵。 工藝上所需正常體積流量為3.191384.487/997=4.43m3/h 泵的流量：Q=1.054.43=4.65m3/h 工藝估算所需的揚(yáng)程30m 泵的揚(yáng)程H=1.130=33m 泵的選型：查資料，選用B型單級(jí)離心泵BJ(B)25-40型離心泵,流量25m 3/h，揚(yáng)程40m,轉(zhuǎn)速2950r/min,電機(jī)功率5.5KW,滿足要求。 第四章 管道布置設(shè)計(jì)4.1管子選型（確定幾種主要管道尺寸的方法如下） 4.1.1脫鹽水管徑確定 脫鹽水流量為1384.487kg/h,密度為997kg/m3,流速取2m/s 由Q=d2u/4得d= 15.7mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN20鋼管，壁厚取為2.5mm 4.1.2走甲醇管的管徑確定 甲醇流量為1640.874kg/h,密度為807kg/m3,流速取為2m/s 則d=19mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN20鋼管，壁厚取2.5mm 4.1.3原料輸送管 原料液用量為3025.361kg/h,密度為921kg/m3,流速取為2m/s 則d=24.1mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN25縫鋼管，壁厚度為3.25mm4.1.4進(jìn)入吸收塔混合氣體所需管徑尺寸確定 混合氣體質(zhì)量為2529.089 kg/h,密度0.557kg/m3,流速35m/s則d=214mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN225無(wú)縫鋼管，壁厚度為4mm 4.1.5吸收液管子尺寸 吸收液量為97.5m3/h,密度為110kg/m3,流速2.5m/s 則d=117.5mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用DN125無(wú)縫鋼管，壁厚度為4.5mm 4.1.6冷卻水管子尺寸 冷卻水為3.191384.487kg/h,密度為997kg/m3,流速2m/s 則d=28mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選DN32無(wú)縫鋼管，壁厚為3.25mm4.2主要管道工藝參數(shù)匯總一覽表 序號(hào)管道編號(hào)管內(nèi)介質(zhì)設(shè)計(jì)壓力MPa設(shè)計(jì)溫度管子規(guī)格材料1DN0101-20L1B脫鹽水0.350202DN0102-20L1B脫鹽水0.350203PL0101-15L1B甲醇0.350204PL0102-15L1B甲醇0.350205PL0103-15L1B原料液0.350206PL0104-15L1B原料液1650207PL0105-15L1B原料液1.6175208PG0101-100N1B原料氣1.6175209PG0102-100N1B原料氣1.62802010PG0103-100N1B原料氣1.62802011PG0104-100N1B原料液1.62252012PG0105-100N1B原料氣1.6502013H0101-100N1B氫氣1.6502014PL0106-20N1B碳酸丙烯酯1.65502015PL0107-20N1B碳酸丙烯酯1.65502016PL0108-20N1B碳酸丙烯酯1.65502017PG0106-80N1B食品二氧化碳04500Cr18Ni9Ti18R00101-125L1B導(dǎo)熱油0.63202019R00102-125L1B導(dǎo)熱油0.63202020R00103-125L1B導(dǎo)熱油0.63202021R00104-125L1B導(dǎo)熱油0.63202022CWS0101-80L1B冷卻水0.350鍍鋅管23CWR0101-80L1B冷卻水0.350鍍鋅管（表5-1） 以上20號(hào)鋼軍參照GB/T8163-1999 0Cr18Ni9Ti參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T14976 鍍鋅管參照GB/T14976 4.3 各部件的選擇及管道圖4.3.1管道上閥門(mén)的選型 序號(hào)管道編號(hào)設(shè)計(jì)壓MPa公稱直DN/MM連接形式閥門(mén)型號(hào)1DN0101-20L1B0.325法蘭閘閥Z25W-1.0T2DN0102-20L1B0.325法蘭、螺紋閘閥Z25W-1.0T/止回閥H11T-1.63PL0101-15L1B0.315法蘭Z15W-1.0K4PL0102-15L1B0.315法蘭、螺紋Z15W-1.0K/H11W-1.6K5PL0103-15L1B0.315法蘭Z15W-1.0OK6PL0104-15L1B1.615法蘭、螺紋Z15W-1.0K/H11W-16K7PL0106-20N1B1.6520法蘭、螺紋Z15W-1.0T/H11T-1.68PL0108-20N1B1.6520法蘭Z15W-1.0T9R00101-125L1B0.6125法蘭Z41H-1.6C10R00104-125L1B0.6125法蘭Z41H-1.6C,J41H-1.6C11CWS0101-80L1B0.380法蘭Z15W-1.0T12CWE0101-80L1B0.380法蘭Z15W-1.0T13H0101-100N1B1.6100法蘭Z41H-1.6C,J41H-1.6C14PG0106-80N1B0.480法蘭Z41H-1.6C,J41H-1.6C（表5-2） 所選閥門(mén)軍參照標(biāo)準(zhǔn)JB308-75 4.3.2管件選型 彎頭采用90彎頭，參考文獻(xiàn)一，彎頭曲率半徑R=1.5D0,D0為外管。 管件與彎頭處采用焊接連接。 管件與筒體連接處采用法蘭連接，參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)HG20595. 管法蘭、墊片，緊固件選擇參見(jiàn)文獻(xiàn)一，P189 4.3.3管道布置圖 選取該區(qū)域的中上部區(qū)域來(lái)布置管線，具體管路布置清參考JQ11-032管道布置圖，所含設(shè)備有P0101,P0102,P0103,E0101,V0101 管線，支座情況清參見(jiàn)管道布置圖（具體定為參照參考文獻(xiàn)一） 4.3.4管道空視圖 選取:PL0104-15L1B和PL0105-15L1B兩根管線作管道空視圖，具體請(qǐng)參見(jiàn)空?qǐng)D。 4.3.5法蘭選型 法蘭的選用主要根據(jù)工作壓力，管子外徑等參數(shù)，現(xiàn)將主要管道法蘭列表如下： 管道編號(hào)管內(nèi)介質(zhì)設(shè)計(jì)力公稱直徑閥門(mén)公稱力等級(jí)(MPa)法蘭類(lèi)型密封面形式公稱壓力等級(jí)(MPa)H0101-100N1B氧氣1.61002.5帶頸焊凹凸面2.5PG0101-100N1B原料氣1.61002.5帶頸焊凹凸面2.5PG0102-100N1B原料氣1.61004.0帶頸焊凹凸面4.0PG0103-100N1B氫10%1.61004.0帶頸焊凹凸面4.0PG0104-100N1B二氧化73%1.61OO4.0帶頸焊凹凸面4.0PG0105-100N1B水17%1.61002.5帶頸焊凹凸面2.5PG0106-80N1B食品二氧碳0.4801.6帶頸焊凹凸面1.6R00101-125L1B導(dǎo)熱油0.61251.6帶頸焊凹凸面1.6R00104-125L1B導(dǎo)熱油0.61251.6帶頸焊凹凸面1.6PL0101-15L1B甲醇0.3151.6帶頸焊凹凸面1.6PL0102-15L1B甲醇0.3151.6帶頸焊凹凸面1.6PL0103-15L1B原料液03152.5帶頸焊凹凸面16PL0104-15L1B原料液161525帶頸焊凹凸面25PL0106-20N1B吸收液1.65202.5帶頸焊凹凸面2.5PL0107-20N1B吸收液1.65202.5帶頸焊凹凸面2.5PL0108-20N1B吸收液1.65202.5帶頸焊凹凸面2.5DN0101-20L1B脫鹽水0.3251.0帶頸焊凸面1.0DN0102-20L1B脫鹽水0.3251.0帶頸焊凸面1.0CWS0101-80L1B冷卻水0.3801.0帶頸焊凸面1.0CWR0101-80L1B冷卻水冷卻水0.31.0帶頸焊凸面1.0（表5-3） 4.3.6筒體保溫材料一覽表 序號(hào)管道編號(hào)設(shè)計(jì)溫度保溫層厚度mm保溫材料1DN0101-20L1B5080巖棉2DN0102-20L1B5080巖棉3PL0101-15L1B5080巖棉4PL0102-15L1B5080巖棉5PL0103-15L1B5080巖棉6PL0104-15L1B5080巖棉7PL0105-15L1B175100巖棉8PL0106-20L1B5080巖棉9PL0107-20L1B5080巖棉10PL0108-20L1B5080巖棉11PG0101-100N1B175100巖棉12PG0102-100N1B280100巖棉13PG0103-100N1B280100巖棉14PG0104-100N1B225100巖棉15PG0105-100N1B5080巖棉16H0101-100N1B5080巖棉17PG0106-80N1B5080巖棉18R00101-125L1B320100巖棉19R00102-125L1B320100巖棉20R00103-125L1B320100巖棉21R00104-125L1B320100巖棉22CWS0101-80L1B5080巖棉23CWR0101-80L1B5080巖棉（表5-4） 4.3.7管道儀表流程圖 關(guān)于管道儀表流程圖有以下說(shuō)明： 1、 圖中，甲醇儲(chǔ)罐給水處罐、冷卻水泵，水泵均未表現(xiàn)出來(lái)。 本章補(bǔ)充說(shuō)明：本章有些數(shù)據(jù)是參照本組其他同學(xué)的設(shè)計(jì)、計(jì)算數(shù)據(jù)，而關(guān)于汽化器、解析塔以及另外兩臺(tái)換熱器的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)推力假設(shè)所得。 第五章自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì) 51 選擇一個(gè)單參數(shù)自動(dòng)控制方案 本組選擇流量作為控制系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 選擇從E0101熱器出來(lái)的氣體溫度作為調(diào)節(jié)系數(shù)，冷卻水的流量作為控制參數(shù)。 首先從被測(cè)點(diǎn)測(cè)出的流量通過(guò)測(cè)量元件及變送器，將所測(cè)數(shù)值與定植進(jìn)行比較，然后通過(guò)調(diào)節(jié)器讀對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行有所動(dòng)作，以用來(lái)調(diào)節(jié)氣體溫度，以利于換熱器冷卻水達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的流量值，有效的控制好冷卻水流量。5.2 換熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖 流量控制溫度控制執(zhí)行閥溫度對(duì)象流量對(duì)象 流量檢測(cè)變送器溫度檢測(cè)變送器課設(shè)總結(jié) 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)收獲頗豐，不僅從中學(xué)到了許多的專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，如解析塔的基本結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程，工藝流程圖和物料流程圖畫(huà)法及其包含的內(nèi)容，我們從一個(gè)了解的層面到了一個(gè)基本掌握的層次；更重要的是讓我們懂得了團(tuán)隊(duì)合作精神的重要性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中每個(gè)同學(xué)都積極的完成自己的任務(wù)，同時(shí)也積極和其他同學(xué)積極地配合探討，本來(lái)這個(gè)課設(shè)就是一個(gè)整體，每個(gè)人好像就是設(shè)計(jì)步驟中的一步，只有組合起來(lái)才是一份完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 在完成這次課程設(shè)計(jì)中，我們也遇到了很多的問(wèn)題，在查閱資料和相互討論解決外，更多的是各位指導(dǎo)老師細(xì)心的輔導(dǎo)，感謝各位老師！參考文獻(xiàn)