甲醇合成塔设计说明书
鲁奇低压法合成甲醇
课程设计任务书设计（论文）题目：鲁奇低压法合成甲醇1．课程设计的主要内容及基本要求设计说明书根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，在此基础上，通过分析研究，选定适宜的流程方案和设备类型，确定原则的工艺流程。
同时，对选定的流程方案和设备类型进行简要论述。
说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。
字数不小于8000字。
工艺流程图将设计的工艺流程方案用带有控制点的工艺流程图表示出来，给出流程所需全部设备、标出物流方向及主要控制点。
图幅2号。
设备平面或立面布置图根据工艺流程图，选择部分设备（至少一个工段，且设备台数不少于10台），按《过程装备成套技术设计指南》的要求进行设备布置。
图幅3号2．指定查阅的主要参考文献及说明过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》3．进度安排中文摘要主要介绍了甲醇生产的基本原理、工艺条件、工艺过程、主要设备和操作注意事项。
内容包括：甲醇及其水溶液的性质；合成甲醇的工业发展概况；以天然气为原料制甲醇原料气；以固体燃料为原料制甲醇原料气；空气的液化分离；甲醇合成反应；粗甲醇的精馏。
关键词：甲醇合成；发展概况；流程目录中文摘要 (2)前言 (4)第一章工艺流程论证 (5)1.1甲醇的相关知识 (5)1.2 原料选择 (5)1.2.1原料为天然气 (5)1.2.2原料为石脑油 (5)1.2.3原料为重渣油 (6)1.3 工艺流程及说明 (7)1.3.1 消耗定额（按生产每吨甲醇计） (7)1.3.2 制法 (8)1.3.3 鲁奇低压法制甲醇的主要优点 (8)第二章典型机器设备选型与论证 (10)2.1 循环压缩机 (10)2.2 水冷凝器 (10)2.3 泵的选型 (11)第三章总结 (15)参考文献 (16)前言在这里采用的是以天然气为原料的鲁奇低压法合成甲醇。
填料塔毕业设计--甲醇回收填料精馏塔设计(含外文翻译)
目录摘要 (Ⅲ)Abstract (Ⅳ)第1章前言 (1)第2章流程确定和说明 (2)2.1加料方式 (2)2.2进料状况 (2)2.3塔顶冷凝方式 (2)2.4回流方式 (2)2.5加热方式 (2)2.6加热器 (3)第3章精馏塔设计计算 (4)3.1操作条件与基础数据 (4)3.2精馏塔工艺计算 (6)3.3精馏塔主要工艺设计 (11)3.4填料的选择 (15)3.5塔径设计计算 (16)3.6填料层高度计算 (17)第4章塔附件的选型与设计 (19)4.1冷凝器 (19)4.2加热器 (19)4.3塔内管径的计算及选择 (19)4.4液体分布器 (20)4.5填料支承板的选择 (21)4.6塔釜设计 (21)4.7裙座设计 (22)4.8吊柱 (22)4.9人孔 (22)4.10法兰 (22)4.11除沫器 (23)第5章塔总体高度设计 (25)5.1塔顶部空间高度 (25)5.2进料部位空间高度 (25)5.3塔立体高度 (25)第6章塔设备的机械设计 (26)6.1设计条件 (26)6.2按压力计算筒体和封头厚度 (26)6.3塔的质量计算 (27)6.4塔的自振周期计算 (28)6.5地震载荷计算 (29)6.6风载荷计算 (30)6.7各种载荷引起的轴向应力 (32)6.8筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 (34)6.9筒体和裙座水压试验应力校核 (35)6.10基础环设计 (37)6.11地脚螺栓计算 (38)6.12开孔补强 (40)参考文献 (42)致谢 (43)附录1 (44)附录2 (47)甲醇回收填料精馏塔设计摘要精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，在抗生素药物生产中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，然后对甲醇溶媒进行精馏，从而将甲醇进行回收利用。
精馏操作一般在塔设备中进行，塔设备分为两种，板式塔和填料塔。
填料塔结构简单、装置灵活、压降小、持液量少、生产能力大、分离效率高、耐腐蚀，且易于处理易起泡、易热敏、易结垢物系。
年产30万吨合成甲醇项目初步设计说明书
年产30万吨合成甲醇分厂设计第一章概述 (4)1.1项目概述 (4)1.1.1项目名称 (4)1.1.2项目简介 (4)1.2设计依据及原则 (4)1.2.1 设计依据 (4)1.2.2 设计原则 (4)1.3工艺特点 (5)1.4产品方案 (5)1.5主要物料规格及消耗 (6)1.6排污要求 (6)1.7公用工程 (6)1.8厂址概况 (6)1.9产品文献综述 (6)1.9.1产品甲醇简介 (7)1.10项目建设的目的及意义 (8)第二章工艺方案的确定及流程模拟 (9)2.1概述 (9)2.2甲醇合成的反应及动力学分析 (9)2.2.1 甲醇合成的反应 (9)2.2.2 反应动力学分析 (10)2.3合成工艺 (11)2.3.1 甲醇生产工艺 (11)2.3.2 工艺流程的确定 (14)2.3.3 合成工序工艺操作条件的确定 (16)2.3.4 催化剂 (17)2.4工艺流程模拟 (18)2.4.1 (18)2.4.2 合成 (19)2.4.3 分离工段 (20)第三章物料衡算和热量衡算 (21)3.1概述 (21)3.2物料衡算的意义 (21)3.3物料衡算遵循的原则 (21)3.4物料衡算结果 (22)3.4.1 全段工艺的物料衡算 (22)3.5热量衡算 (33)3.5.1热量衡算原则 (33)3.5.2热量衡算 (34)第四章设备设计及选型 (40)4.1概述 (40)4.2.1 列管式反应器内部结构及空速的计算 (40)4.2.2 反应器内径、壁厚、外径的计算 (41)4.2.3 反应器塔高的计算 (41)4.3压缩机的选择 (41)4.3.1 选型原则 (41)4.3.2 选型介绍 (41)4.4闪蒸罐设计 (42)4.5精馏塔的选择 (42)4.5.1 精馏段塔径的计算 (42)4.5.2 提馏段塔径的计算 (44)4.5.3 塔高的确定： (45)4.6泵的选择 (45)4.7换热器的选择 (46)4.8回流罐，储罐的选择 (47)4.9设备选型一览表 (48)第五章总图及车间布置 (51)5.1总图设计 (51)5.1．1布置原则 (51)5.1．2参照要求及标准 (51)5.1.3 布局情况介绍 (51)5.1.4反应车间 (55)5.1.5辅助车间和公用工程 (55)5.1.6 发展用地及绿化 (56)5.1.7 其它布局说明 (56)5.2车间布置 (57)5.2.1车间布置依据 (57)5.2.2车间布置原则 (57)5.2.3 车间整体布置 (57)5.2.4合成工段车间布置 (58)第六章自动控制及仪表 (60)6.1全厂自控水平和主要控制方案 (60)6.1.1 概述 (60)6.1.2 自控水平 (60)6.1.3 主要控制方案 (60)6.1.4 通讯网络 (61)6.2仪表选型的确定 (61)6.2.1 选型原则 (61)6.2.2 控制室监控系统 (62)6.3动力供应 (62)6.3.1 仪表电源 (62)6.3.2 仪表气源 (62)6.4典型设备控制方案 (62)6.4.2 离心泵控制方案—直接节流法调节 (63)6.4.3 压缩机的控制 (64)6.4.4 换热器的控制 (64)6.4.5 储罐的控制 (64)第七章环境保护及评价 (66)7.1概述 (66)7.1.1环保目的 (66)7.1.2环境保护遵守依据 (66)7.1.3 控制及保护目标 (66)7.2废气中主要污染物的特征和危害 (67)7.2.1对人体的健康危害 (67)7.2.2对植物的危害 (67)7.3环境保护治理措施 (68)7.3.1废气 (68)7.3.2废水 (68)7.3.3废渣 (69)7.4总结 (69)第一章概述1.1 项目概述1.1.1项目名称年产30万吨合成甲醇分厂设计1.1.2项目简介本项目以总厂造气分厂的净化合成气作为原料，充分合理利用原料气组分的现有资源及成熟的生产工艺，设计一座合成甲醇的分厂，对分厂的科学发展进行规划，扩大经济效益的同时，减少烃原料化工对石油资源的过度依赖，对优化资源利用有重要意义。
甲醇合成塔的设计
甲醇合成塔的设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]甲醇合成塔的设计Design of carbinol Synthetic Tower摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。
详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。
Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts.关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character1．引言甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。
1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。
所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。
各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。
国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。
甲醇-水精馏塔
合肥学院Hefei University化工原理课程设计题目: 甲醇—水连续精馏塔的设计系别: 生物与环境工程系专业: 14生工（2）班学号:姓名:指导教师: 于宙老师2016年 12 月 18 日目录一、前言............................................. 错误!未定义书签。
1.1精馏塔对塔设备的要求...................................... - 5 -1.2常用板式塔类型及本设计的选型.............................. - 6 -二、设计任务书要求及流程的确定和说明............................. - 8 -2.1设计名称.................................................. - 8 -2.2设计条件.................................................. - 8 -2.3设计任务.................................................. - 8 -2.4设计思路................................................. - 10 -2.5设计流程................................................. - 10 -三、精馏塔的工艺计算............................................ - 10 -3.1精馏塔的物料衡算......................................... - 10 -R ......................................... - 11 -3.2求最小回流比min3.3理论板数NT的计算以及实际板数的确定...................... - 14 -3.4全塔效率................................................ - 14 -3.5实际塔板数N............................................. - 15 -四、塔的工艺条件及有关物性数据计算.............................. - 15 -4.1操作压强m P............................................... - 15 -4.2操作温度m t............................................... - 16 -M............................................ - 16 -4.3平均分子量mρ.............................................. - 16 -4.4 平均密度mσ.......................................... - 18 -4.5 液体表面张力mμ............................................. - 19 -4.6 液体粘度Lm4.7精馏塔的气液相负荷....................................... - 20 -五、主要工艺尺寸计算......................................... - 20 -5.1塔径..................................................... - 20 -5.2溢流装置的确定........................................... - 22 -5.3塔板布置................................................. - 24 -5.4浮阀数目及排列........................................... - 24 -5.5精馏塔有效高度的计算..................................... - 27 -六、流体力学校核................................................ - 28 -6.1气相通过浮塔板的压力降................................... - 28 -6.2液泛的验算............................................... - 30 -6.3雾沫夹带V e的验算......................................... - 31 -6.4漏液验算................................................. - 33 -七、塔板负荷性能图.............................................. - 33 -7.1以精馏段为例............................................. - 33 -7.2以提馏段为例............................................. - 36 -7.3负荷性能图及操作弹性..................................... - 38 -八、塔附件设计.................................................. - 40 -8.1接管..................................................... - 40 -8.2人孔..................................................... - 42 -8.3视镜..................................................... - 42 -8.4支座..................................................... - 42 -8.5塔盘..................................................... - 43 -8.6除沫器................................................... - 43 -8.7法兰的选取............................................... - 43 -九、主要辅助设备的计算及选型.................................... - 43 -9.1原料液加热器............................................. - 43 -9.2釜液再沸器............................................... - 44 -9.3馏出蒸汽冷凝器........................................... - 45 -9.4产品冷却器............................................... - 46 -十塔体附件工艺尺寸的确定...................................... - 47 -10.1筒体工艺尺寸的确定...................................... - 47 -10.2封头的设计.............................................. - 47 -10.3裙座.................................................... - 48 -十一设计结果.................................................. - 48 -物料衡算结果表10 ............................................ - 48 -精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果......................... - 49 -浮阀塔板工艺设计结果......................................... - 50 -十二、结束语.................................................... - 51 -参考文献........................................................ - 52 -十三、附录...................................................... - 54 -致谢.............................................. 错误!未定义书签。
年产20万吨甲醇合成工艺设计 化工专业毕业设计 课程设计
年产20万吨甲醇合成工艺设计(一)概述甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。
长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。
当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80%以上。
高压法：(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400℃，压力19.6-29.4Mpa。
高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。
低压法：(5.0-8.0 Mpa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240-270℃)。
在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。
此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。
中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。
中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。
目前，甲醇的生产方法还主要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由一氧化碳和氢气合成甲醇，③液化石油气氧化法（二）原料选取本设计选择中压法为生产甲醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇主要反应式为：CO+ H2→CH3OH因此原料主要是:CO, H2催化剂:Cu。
（三）工艺过程设计经过净化的原料气，经预热加压，于5 Mpa、220 ℃下，从上到下进入Lurgi反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料气必须循环，则合成工序配置原则为图2-3。
甲醇气相法制二甲醚精馏系统及尾气洗涤塔设计说明书
Abstract ...................................................................................................... II 第 1 章 文献综述 ....................................................................................1 1.1 前言.................................................................................................1
第 3 章 二甲醚尾气洗涤塔设计 ..........................................................17 3.1 设计方案的确定 ..........................................................................17 3.2 基础物性数据 ..............................................................................18 3.3 洗涤塔的工艺尺寸计算 ..............................................................20
3.3.1 塔径的计算.......................................................................................... 20 3.3.2 填料层高度的计算.............................................................................. 23 3.3.3 填料层压降的计算.............................................................................. 25
年产20万吨甲醇生产工艺设计说明书
X X 大学毕业设计设计说明书题目：年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计学号：姓名：学院：系别：冶金化工系专业：应用化工指导教师：完成日期：目录摘要 (1)前言………………………………………………………………………………第一章概述 (1)1.1 甲醇的性质 (3)1.2 甲醇的用途……………………………………………………………1.3 甲醇的生产方法………………………………………………………….1.4 设计的目的和意义 (5)1.5 设计的指导思想 (5)第二章低压法合成甲醇工艺流程及主要设备 (5)2.1 反应原理及特点 (6)2.2 原料气的生产方法 (6)2.2.1 固体燃料气化法 (8)2.2.2 烃类蒸气转化法 (11)2.2.3 重油部分氧化法 (17)2.2.4 GSP冷激气化法 (22)2.3甲醇合成工艺条件 (22)2.4 甲醇合成工艺流程……………………………………………………2.5 甲醇合成反应器 (32)2.5.1 冷激式绝热反应器……………………………………………2.5.2 列管式等温反应器………………………………………….第三章工艺计算 (34)3.1物料衡算 (35)3.2 热量衡算 (35)第四章安全卫生 (59)4.1 一氧化碳中毒的症状、急救及预防措施 (59)4.2 甲醇中毒症状和急救……………………………………………………………60.4.3 甲醇生产中的防火和防爆 (63)第五章三废处理 (64)10参考文献 (66)致谢 (65)摘要甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。
近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。
为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此20万t/a的甲醇项目。
设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。
本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用煤炭为原料；利用GSP 气化工艺造气；NHD净化工艺净化合成气体；低压下利用列管均温合成塔合成甲醇；此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。
(完整版)年产30万吨甲醇工艺设计毕业设计
本科毕业设计年产30万吨甲醇工艺设计Process Design of 300 kta Methanol SynthesisSection目录摘要 .......................................................................................................................................... Abstract ..................................................................................................................................引言......................................................................................................................................第一章概述...................................................................................................................1.1甲醇的概述..................................................................................................................1.1.1理化性质...................................................................................................................1.1.2制法...........................................................................................................................1.1.3用途...........................................................................................................................1.2由CO和H2合成甲醇 ...............................................................................................1.2.1高压法.......................................................................................................................1.2.2低压法.......................................................................................................................1.2.3中压法.......................................................................................................................1.3甲醇生产技术的发展趋势 .........................................................................................第二章工艺流程设计.....................................................................................................2.1甲醇合成......................................................................................................................2.1.1反应方程式...............................................................................................................2.1.2合成法反应机理 ......................................................................................................2.1.3甲醇合成塔的选择 ..................................................................................................2.1.4催化剂的选用 ..........................................................................................................2.1.5合成工序工艺操作条件的论证与确定 ..................................... 错误！未定义书2.1.6低压Lurgi甲醇合成工艺.......................................................... 错误！未定义书第三章生产工艺计算........................................................................ 错误！未定义书3.1甲醇生产的物料平衡计算 ............................................................ 错误！未定义书3.1.1合成工段物料衡算 ..................................................................... 错误！未定义书3.2甲醇生产的能量平衡计算 ............................................................ 错误！未定义书3.2.1合成工段能量衡算 ..................................................................... 错误！未定义书3.2.2冷凝器能量计算 ......................................................................... 错误！未定义书第四章主要设备计算及选型.......................................................... 错误！未定义书4.1合成系统主要设备的计算及选型 ................................................ 错误！未定义书4.1.1甲醇合成塔的设计 ..................................................................... 错误！未定义书4.1.2水冷器的工艺设计 ..................................................................... 错误！未定义书4.1.3甲醇分离器...............................................................................................................4.1.4循环压缩机的选型 ..................................................................................................4.2控制仪表的选择 ............................................................................ 错误！未定义书结论......................................................................................................... 错误！未定义书致谢......................................................................................................... 错误！未定义书参考文献.................................................................................................................................附录......................................................................................................................................年产30万吨甲醇合成工段工艺设计摘要：甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。
设计一台分离甲醇_乙醇板式精馏塔
1•概述（内容至少2页，同学间的相似度不能超过30%。
与精馏知识相关）2. 设计任务书（1）设计题目甲醇-乙醇精馏塔工艺设计（2）设计条件生产能力：34560吨/年（年工作日360天，每天开动设备24小时计算）原料中甲醇含量：40%+0.003X（摩尔分数，X为学号的后两位）设计要求：塔顶甲醇的含量不低于96%（摩尔分数）塔底甲醇的含量不咼于4%（摩尔分数）操作压力常压进料热状况q=0.7回流比自选单板压降O.8KPa3. 工艺流程图及流程说明（1）工艺流程图（模仿仿真精馏中的工艺流程图设计，要包括原料储罐，精馏塔，冷凝器，再沸器，塔顶产品储罐，塔底产品储罐和泵设备，CAD作图）（2）工艺流程说明4. 设备形式的选择本设计选择板式精馏塔，塔板为浮阀式。
（选择依据自己查，本质就是本设计用浮阀塔的优点）5. 工艺计算5.1确定塔顶、塔底物料量及组成5.2确定塔板数和进料位置（作图）5.3塔径及塔板结构尺寸的确定5.3.1精馏段（1）塔径的确定（2）溢流装置（3）塔板布置及浮阀数排列（做出阀孔分布图）（4）塔板流体力学验算（5）塔板负荷性能图5.3.2提馏段（1）塔径的确定（2）溢流装置（3）塔板布置及浮阀数排列（做出阀孔分布图）（4）塔板流体力学验算（5）塔板负荷性能图5.4塔高的确定5.5精馏装置附属设备的设计（1）冷凝器的选型（换热器的设计）――采用水为冷流体，进口温度25o C,出口温度35 °C;甲醇为热流体，仅有相变。
（2）再沸器的选型一一以120°C的过热水蒸气作为热源（3）泵的选型(4) 储罐的选择(计算内容为一天的进料量或产量所需储罐的体积，储罐的储料系数为0.8)a. 原料储罐b. 塔顶产品储罐c. 塔底产品储罐5.6数据汇总6. 参考文献7. 设计心得8. 致谢目录课程设计任务书............................................ 2……1. ................................................................................................................ 设计方案的确定及工艺流程的说明. (3)1.1流程示意图............................................. 3........1.2流程和方案的说明及论述................................... 3 •-1.2.1流程的说明........................................... 3........1.2.2设计方案确定........................................ 3……2. 精馏塔的工艺计算....................................... 4……2.1精馏塔的物料衡算....................................... 4……2.1.1物料衡算............................................. 4.......2.1.2相对挥发度的计算..................................... 4 ••…2.2塔板数的确定........................................... 4……2.2.1理论板数的计算...................................... 4 ........ 222精馏塔塔效率的计算..................................... 6••…2.3塔的工艺条件及物性数据计算................................ 7 -2.3.1混合液平均摩尔质量计算................................ 7…2.3.2平均密度计算......................................... 7……2.3.3液体平均表面张力.................................... 8 ••…2.3.4提馏气液相体积流量.................................... 8••…2.4塔体工艺尺寸计算...................................... 8……2.4.1精馏段塔径计算....................................... 8……2.4.2精馏塔高度计算...................................... 10 ••…2.4.3溢流装置计算........................................ 10 ••…2.5塔板负荷性能........................................... 10……2.5.1浮阀计算及其排列.................................... 10••…2.6塔板流体性能校核...................................... 11••…2.6.1泡沫夹带量校核...................................... 11……2.6.2塔板阻力计算......................................... 12……2.6.3降液管液面校对...................................... 12 ••…2.6.4液体在降液管内停留时间校核 (12)2.6.5严重漏液校核........................................ 13- ••…2.6.6塔板负荷性能图...................................... 13 ••…2.7换热器的计算........................................... 14……2.7.1原料预热器.......................................... 14- 2.7.2塔顶冷凝器. (15)2.7.3塔底再沸器........................................... 15 •2.7.4贮罐体积计算........................................ 15-2.7.5进料罐线直径....................................... 15-3. 设备结果汇总表......................................... •4. 主要参考文献........................................... 1-课程设计任务书一、设计题目：分离甲醇一乙醇板式精馏塔的设计二、设计要求工艺条件与数据(1)原料液含甲醇79% (质量，下同)；含乙醇21%(2)馏出液含甲醇99.85% ,残留液含甲醇2% ;(3)年产10万吨精甲醇，设每年工作时间为7200小时；(4)料液可视为理想溶液，取g0.5 , K=1 ;(5)常压操作，泡点进料。
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1 甲醇合成塔设计说明书
目 录 第一章：设计方案的确定与说明- 3 一、设计方案的确定 ............................................ 3 二、方案说明 .................................................. 3 2
第二章：设计计算与校核 .............................................. 4 一、工艺计算 .................................................. 4 二、主要接管尺寸计算 .......................................... 6 三、合成塔的总体结构 .......................................... 7 第三章：设计计算结果 ................................................ 9 第 3 页 共 9 页 第一章：设计方案的确定与说明- 一、设计方案的确定 传统的甲醇合成塔主要有一下几种：①三管并流合成塔 ②单管并流合成塔 ③I.C.I四段冷激式合成塔 ④三菱瓦斯的四段冷激式合成塔 ⑤多段径向甲醇合成塔 ⑥Lurgi式甲醇合成 ⑦轴径向甲醇合成塔
三管并流合成塔,内件结构简单、操作稳定，但从气体并流换热的特点出发，能起到冷管作用的仅是外管，而内管只是担负了输送气体的任务。
单管并流合成塔，冷管的输气管和冷管的端部都连接在环管上，而冷管与输气管的气量和传热情况都不相同，前者的温度要高得多，如不考虑膨胀，当受热后，冷管与环管的连接部位会因热应力而断裂，使合成塔操作恶化甚至无法生产。
Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，合成甲醇所产生的反应热由管外的沸腾水带走，管外沸腾水与汽包维持自然循环，汽包是那个装有压力的控制器，以维持恒定的压力，因此管外沸腾水的温度是恒定的，于是管内催化剂的温度也几乎是恒定的，因此当操作条件发生变化时（如循环机故障等），催化剂也没有超温的危险，仍然可以安全运转。
综合以上各甲醇合成塔的优缺点，选择Lurgi式合成塔作为甲醇合成的设备。
二、方案说明 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，列管中装填C306型催化剂，合成气在列管中反应，合成甲醇所产生的反应热由管外的215℃，25 bar的沸腾水带走。冷却水的流量通过流量调节阀进行调整，以精确控制反应器的温度，使其符合工艺要求。 第 4 页 共 9 页
第二章：设计计算与校核 一、工艺计算 甲醇合成塔各物流流量和摩尔分率由前期采用Aspen Plus 软件进行的流程模拟计算得到。 1、合成塔主要工艺参数 根据Aspen模拟，进出甲醇合成塔的反应物和所生成物的物流表如下： 项目 反应物 生成物 温度℃ 230 250 压力 bar 20.45 19.95 摩尔流量mol/h 5449.786 5264.868 质量流量kg/h 68121.11 68121.16 摩尔分数 CO 0.106 0.094 CO2 0.112 0.115 H2 0.62 0.605 CH4 0.097 0.101 H2O 0.007 0.008 N2 0.046 0.048 CH3OH 0.011 0.029
上述反应所释放的反应热5167773kJ/h。进入合成塔的热水温度215oC，出口 225oC，水流量2800KG／H。
2.合成塔中反应管的设计选型 (1) 反应管选用无缝不锈钢管，材料为0Cr19Ni9 第 5 页 共 9 页
取管长l = 5.8m,内径r = 34mm,外径R = 38mm,壁厚d = 2mm 每根反应管的外侧面积s = 0.619522 ㎡,容积V1 = 0.005266 m3
(2)选用催化剂为C306型，时空效率为 1.2 g/(ml.h) 由流程模拟计算得甲醇的质量流量为 4852 kg/h , 所需要的催化剂体积为V2 = 4852000 ÷1.2 = 4042972 ml = 4.0 4m3 所需反应反应管数量为 N1 ＝ 768 （根）
(3)传热计算校核 ①计算总传热系数 Dm=36mm D内=34mm D外=38mm α内=3117 kJ/(㎡·h·℃) α外=3561 kJ/(㎡·h·℃) δ=3 λ=64.85 Rd=0.00012 K=1/( Dm ÷(α内×D内) + Dm ÷(α外×D外) +δ÷λ + Rd) K = 1333 kg/（㎡·h·℃） ②从流程模拟计算知道， Q = 5167773 kJ/h
反应物进入塔内的温度为t01 = 230℃，生成物出塔的温度为t02 = 250℃， 循环冷却水进入塔的温度为t11 = 215℃，出塔温度为t12 = 225℃ 所以，△tm = (（t01-t11）+(t02-t12))/2 = 20℃ 换热面积F = Q÷(K×△tm)= 193.8399 ㎡ N2= F÷s = 180 (根) 少于通过催化剂时空效率计算得出的反应管数量768根，故换热面积足够。 （4）反应管的排列 考虑到等边三角形排列的优点：管板的强度高、流体走短路的机会少、对流传热系数高、相同壳程内可排列更多的反应管，本合成塔采用等边三角形排列。 排列间距t = 1.5 R = 0.057 m 第 6 页 共 9 页
3、塔径的计算： 由《流体力学与传热》中的公式，D = t×(ne - 1) + 2b’计算壳体的内径。 管中心距t = 1.5d0 = 0.057m 管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离b’= 0.5d0 = 0.057 m 横过管束中心线的管数ne = 1.1×3N = 29 D = 0.057×(27-1) + 2×0.057 = 1.71 m
二、主要接管尺寸计算 1 合成气进气口管径 Qm = 68121.11 kg/h u =20 m/s d1 = 18.8×uqv= 1097 mm
2 甲醇出口管径 qm = 68121.15 kg/h u =20 m/s d2 = 18.8×uqv = 1097 mm
3 循环冷却水进口管径 qv = 3.579583 m3/h u =1.2 m/s d1 = 18.8×uqv = 32 mm
4 循环冷却水出口管径 第 7 页 共 9 页
qm = 2800 kg/h u =20m/s d1 = 18.8×uqv= 222mm
三、合成塔的总体结构 1.合成塔封头的设计 采用不锈钢0Cr19Ni9 采用半球形封头。 内径 1710 mm . 壁厚计算： 计算压力Pc = 2.5Mpa Di = 1710 mm 焊接接头系数φ取1.0 设计温度为250℃，在该温度下，根据JB/T4735-97标准，δt=90 Mpa 由公式δt = Pc×Di÷((4×δt×φ)-Pc)得， δt =2.5×1710÷（4×90×1.0-2.5）=11.9mm 圆整后，取封头的壁厚δn=12 mm
2.合成塔圆筒壁厚的计算 采用不锈钢0Cr19Ni9 计算压力Pc = 2.5Mpa Di = 1710 mm 焊接接头系数φ取1.0 设计温度为250℃，在该温度下，根据JB/T4735-97标准，δt=90 Mpa 由公式δt = Pc×Di/((2×δt×φ)-Pc)得， δt =2.5×1710/（2×90×1.0-2.5）=24.0 mm 第 8 页 共 9 页
查表得钢板负偏差C1= 0.8，腐蚀裕量C2 = 0,故壁厚附加量C= C1+C2=0.8 所以，设计厚度δd=δ+ C2=24.0 mm 在设计厚度的基础上，考虑钢板的负偏差C1后，向上圆整到钢板的标准厚度，即容器的名义厚度，以δn表示，δn = 25 mm 有效厚度δe = δn-C=24.2 mm 应力校核，δt’=Pc(Di+δe) /(2 ×δe) =89.6 Mpa≤δt , 符合要求。 因此，圆筒壁厚取25mm. 3.合成塔的支座的设计 采用不锈钢0Cr19Ni9 选用群是圆筒支座，内径R1 = 1710 mm 高度 1800mm 壁厚 10mm
4.合成塔高度计算 管程排气管高度，取100mm 群座高度 1800mm 筒体高度 5800+354×2 = 6508 mm 两个半球形封头总高度 （855+ 12）×2= 1734 mm 全塔总高 = 100+1800+6508+1734 =10142 mm =10.142 m 第 9 页 共 9 页
第三章：设计计算结果 项目 合成塔圆筒 合成塔封头 裙式支座 内径（mm） 1710 1710 1710 高度（mm） 5800 867 1800 壁厚（mm） 25 12 10 项目 反 应 管 内径（mm） 34 外径（mm） 38 长度（mm） 5800 项目 反应物进料管 生成物出口管 循环冷却水进口管 循环冷却水出口管
内径（mm） 1097 1097 32 222 项目 管程排气管 全塔总高度 高度（mm） 100 10142