生产能力为800nm3h甲醇制氢生产装置设计

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1、过程设备强度计算书SW6-2011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800Nm³/h甲醇制氢生产装置设计设计人:指导教师:班级:组号:第一组设计时间:2012年12月24日至2013年1月18日23全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-2011前言氢气是一种重要的工业产品,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都有不相同的要求,特别是改革开放以来,

2、随着工业化的进程,大量高精产品的投产,对高纯度的需求量正逐步加大,等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求,同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。依据原料及工艺路线的不同,目前氢气主要由以下几种方法获得:①电解水法;②氯碱工业中电解食盐水副产氢气;③烃类水蒸气转化法;④烃类部分氧化法;⑤煤气化和煤水蒸气转化法;⑥氨或甲醇催化裂解法;⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢;等等。其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法,但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合,工

3、艺路线复杂,流程长,投资大。随着精细化工的行业的发展,当其氢气用量在200~3000m3/h时,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。甲醇蒸气转化制氢具有以下特点:(1)与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比,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、贮存方便。(4)可以做成组装式或可移动式的装置,操作方便,搬运灵活。对于中小规模的用氢场合,在没有工业含氢尾气的情况下,甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。本设计采

4、用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺,增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率,同时在需要二氧化碳时,也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。23全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-2011目录前言2设计任务书4第一章甲醇制氢工艺设计51.1甲醇制氢工艺流程51.2物料衡算51.3热量衡算6第二章反应器设计计算92.1工艺计算92.2结构设计122.3.SW6校核16第三章管道设计353.1管子选型353.2阀门选型393.3管道法兰选型403.4仪表选型41第四章泵的选型444.1计量泵的选择

5、444.2离心泵的选型45第五章反应器控制方案设计475.1被控参数选择475.2控制参数选择475.3过程检测仪表的选用485.4温度控制系统流程图及其控制系统方框图485.5调节器参数整定495.6如何实现控制过程的具体说明49第六章技术经济评价496.1甲醇制氢装置的投资估算496.2总成本费用估算与分析516.3财务评价52参考文献:5423全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-2011设计任务书一、题目:生产能力为800Nm³/h甲醇制氢生产装置。二、设计参数:生产能为800Nm³/h

6、。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、工艺流程图2、反应器装配图3、反应器零件图4、管道仪表流程图5、设备平面布置图6、管道平面布置图7、管道空视图(E0101(a)--T0101(a),P0102(a)--V0101(a))8、单参数控制方案图23全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-2011第一章甲醇制氢工艺设计1.1甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1-2。流程包括以下步骤:甲醇与水按配比1:1

7、.5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。图

8、2-1甲醇制氢的物料流程图及各节点物料量1.2物料衡算1、依据甲醇蒸气转化反应方程式:CHOH→CO↑+2H↑(1-1)23全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-2011CO+HO→CO↑+H↑(1-2)CHOH分解为CO转化率99%,反应温度280℃,反应压力1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol).2、投料计算量代入转化率数据,式(1-1)和式(1-2)变为:CHOH→0.99

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