年产10万吨甲醇转化工段中换热器的设计学士学位论文Word文档格式.docx

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设计（论文）完成日期年月日

设计（论文）题目：

年产10万吨甲醇转化工段中换热器的设计

A·

编制设计

B·

设计专题（毕业论文）

指导教师信熙卿

系（部）主任吴济民

毕业设计（论文）答辩委员会记录

化工系应用化工技术专业，学生于年月日

进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：

专题（论文）题目：

年产10万吨甲醇转化工段中换热器的设计

指导老师：

信熙卿

答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人，出席人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员：

，，，

，，，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语

第页

共页

学生姓名：

陈佳星专业应用化工技术年级11级一班

毕业设计（论文）题目：

评阅人：

指导教师：

（签字）年月日

成绩：

系（科）主任：

（签字）年月日

毕业设计（论文）及答辩评语：

摘要

本设计是关于浮头式换热器的设计，主要是进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。

换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用设备。

近二三十年来，化工、石油、轻工等过程工业得到了迅猛发展。

因此，要求提供尺寸小，重量轻、换热能力大的换热设备。

在设计过程中，我尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合生产实际需要，适合市场激烈的竞争。

关键词：

换热器；

设计；

甲醇；

校核；

Abstract

Thisdesignmanualisaboutthefloatingheadheatexchangerdesign,mainlyfortheheatexchangerprocesscalculation,heatexchangerdesignofthestructureandstrength.Heatexchangeristhechemical,oilrefining,power,food,lightindustry,atomicenergy,pharmaceutical,machinery,andotherwidelyusedinmanyindustrialsectorsasageneral-purposedevice.Thepast23years,chemical,petroleum,lightindustryandotherprocessindustrieshavebeendevelopingrapidly.Therefore,therequiredsmallsize,lightweight,largecapacityheatexchangerheattransferequipment.Inthedesignprocess,Itrytousearelativelynewnationalstandard,sonotonlymeetthedesignrequirements,butalsotostructuraloptimization,costreduction,mainlytoimproveeconomicefficiency,andstrivetomaketheproductsmeettheactualneedsofproductionforthemarketcompetition.

Keywords:

Exchanger;

Design;

Methanol;

Check;

目录

前言1

第1章概述2

1.1产品的性质2

1.1.1甲醇物性2

1.1.2产品的用途2

1.1.3甲醇的发展前景3

1.2甲醇生产的基本原理3

1.2.1甲醇合成3

1.2.2甲醇生产工艺流程4

1.2.3反应原理4

1.3甲醇转化工段生产工艺流程5

1.3.1转化流程图5

1.3.2转化工艺流程6

第2章换热器的种类和选用7

2.1换热器的应用及其发展7

2.2换热器的种类8

2.2.1间壁式换热器的类型8

2.2.2套管式换热器:

8

2.2.3管壳式换热器:

2.3换热器设计方案的确定8

第3章换热器设计方案的确定和工艺参数的计算10

3.1.换热器的工艺计算10

3.1.1确定物性数据10

3.1.2计算冷却剂用量11

3.1.3计算传热面积11

3.1.4管程，壳程的平均温差12

3.2换热器工艺尺寸的计算13

3.2.1管径选用13

3.2.2管子数13

3.2.3管子排列方式和管间距确定13

3.2.4壳体内径13

3.2.5换热器壳体壁厚14

3.2.6折流板选择14

3.2.7其他附件15

3.3换热器核算换热器核算15

3.3.1壳程表面给热系数15

3.3.2管内表面给热系数16

3.3.3传热面积裕度17

3.3.4换热器内流体的流动阻力18

3.3.5管子拉脱力计算18

第4章换热器主要结构尺寸和计算结果列表20

第5章结论21

参考文献22

致谢23

前言

我国是一个少油多煤的国家，煤炭贮量非常丰富，煤种齐全。

但到目前为止，我国煤炭资源的综合利用水平还很低，基本上处于小型化、分散化、产品单一化、浪费大、污染严重和低效益的状态。

因此建设大型煤炭综合利用的焦化基地，实现煤炭资源的综合利用，生产高附加值的深加工产品，调整产业结构，保护环境，带动区域经济乃至行业经济的发展已成为必然趋势。

合成甲醇技术是煤化工技术在能源转换的背景下研究开发的，其宗旨是以水煤气为原料，扩大炭资源的使用范围，缓和石油危机。

因此，充分利用丰富的煤炭资源，大力发展洁净煤技术和新一代煤化工技术是非常必要的，既对我国合理利用资源、有效利用能源和促进经济可持续发展具有重要的现实，又对保护国家能源安全具有深远的战略意义。

众所周知，甲醇是重要的化工产品，也是重要的化工原料，又是很有发展前途的重要燃料。

由甲醇合成的后加工产品名目繁多，效益显著，市场非常活跃，发展前景十分广阔。

第1章概述

1.1产品的性质

1.1.1甲醇物性

　　甲醇（MethanolMethylalcohol）又名木醇，木酒精，甲基氢氧化物，是一种最简单的饱和一元醇，化学分子式为，相对分子质量32.04.相对密度0．792（20/4℃），熔点-97．8℃，沸点64．5℃，闪点12．22℃，自然点463．89℃，蒸汽密度1．11kg/m3，蒸汽压13．33kPa（100mmHg，21．2℃），蒸汽与空气混合物爆炸范围6%~36．5%。

在通常情况下，甲醇是一种有毒，无色易挥发和易燃的无色液体，具有类似于酒精的味道。

　　甲醇能与水，乙醇，乙醚，酮，卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，并与它们形成共沸混合物。

1.1.2产品的用途

　　甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的30%~40%；

其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯；

甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。

其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。

随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。

甲醇作为重要原料在敌百虫、甲基对硫磷、多菌灵等农药生产中，在医药、染料、塑料、合成橡胶，合成纤维等工业中有着重要的地位。

甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白，用作饲料添加剂。

（1）甲醇氧化制甲醛

　　甲醇在高温、浮石银、催化剂或其它固体催化剂存在下直接氧化制甲醛。

目前，国内外以上的甲醇用于制甲醛，进而合成树脂、塑料及其他化工原料。

聚甲醛是性能优良的工程塑料，其用途十分广泛。

甲醛还用来制取丁二醇、乌洛托品等近一百种下游产品。

（2）甲醇氨化制甲胺

　　将甲醇与氨气按照一定比例混合，在370~420℃、5.0~20.0MPa压力下，以活性氧化铝为催化剂进行合成，制得甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再经精馏可得一、二或三甲胺产品。

一、二、三甲胺用于农药、医药、染料方面或用作有机原料中间体。

　（3）甲醇羰基化反应制醋酸。

　　由甲醇和一氧化碳在低压下羰基合成制醋酸，其总量占世界醋酸生产能力的50%以上。

　　（4）甲醇酯化可生产各种酯类化合物。

　　（5）甲醇在金属硅铝催化剂或ZSM-5型分子筛存在下，脱水可制得二甲醚。

（6）甲醇用作燃料。

1.1.3甲醇的发展前景

甲醇作为最有希望代替汽油的并且将成为二十一世纪有竞争力的可选清洁燃料，具有非常好的发展前景。

所以专家认为，必须开拓甲醇作为车用燃料的用途，即发展甲醇汽车才能使甲醇取得较好的经济效益。

甲醇汽油是符合我国国情的替代能源之一，不仅符合国家节能减排政策的要求，而且因甲醇汽油可部分替代石油，在一定程度上相当于扩大了我国石油战略储备。

与此同时，推广甲醇汽油，一方面可以释放我国每年2000多万吨的甲醇产能，改变我国甲醇产能严重过剩的局面，提高甲醇生产企业的开工率。

另一方面，甲醇汽油的生产成本低，甲醇汽油价格更为优惠，更适用于老百姓的需求，更经济实惠。

我国现在提出了四个石油替代路径：

天然气替代、电动力替代、生物燃料替代和煤基燃料替代，煤基燃料替代包括煤制天然气、甲醇、二甲醚、合成油等。

煤基醇醚燃料更具有大规模、基地化推广的现实性，是最实用、经济的选择。

由于甲醇在我国已经有一定规模的生产，另外甲醇的投资成本低，无论甲醇汽油生产技术还是甲醇车辆生产技术都已经非常成熟了。

如果甲醇汽油作为车用燃料相比于其他能源具有一定的优势，甲醇汽油也是一种液体燃料，好多特性和汽油雷同，但比汽油更安全、更节能、更环保。

此外，甲醇汽油可直接利用现在所有中石油和中石化的输配系统进行快速推广，推广渠道会相对便捷一些，推广成本也非常小。

1.2甲醇生产的基本原理

1.2.1甲醇合成

目前甲醇生产技术主要采用高压法、中压法和低压法三种工艺，并且以低压法为主，这三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：

（5.0-8.0Mpa）是20世纪60年代后期发展起来