强烈推荐年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计可行性研究报告文档格式.docx
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四、损失热的计算23
第三节、主要设备的计算和选型24
一、合成段工艺计算和设备选型24
二、精馏段工艺计算和设备选型25
（1）、传热设备的选型依据26
（2）、换热器和冷凝器计算结果和选型27
（3）、再沸器计算结果和选型29
（4）、预塔计算结果和选型30
（5）、预塔和加压塔间离心泵的计算和选型32
（6）、加压塔计算结果和选型34
（7）、常压塔计算结果和选型37
（8）、甲醇储罐的计算和选型38
第四章、厂址的选择及总平面图设计39
第一节、厂址的选择39
一、原料来源39
二、周围环境及交通39
三、地势条件41
四、气候条件41
五、水文条件42
第五章、车间规划及布置说明43
第一节、合成车间设备平面布置43
第二节、精馏车间设备布置43
第三节、分厂总平面布置44
第六章、公用工程及环境保护45
第一节、公用工程45
一、水﹑电和汽的来源45
二、精甲醇的运输﹑装卸和贮存45
三、自控仪表45
第二节、安全卫生45
一、车间有毒气体最高允许浓度及保证不超标的措施45
二、一氧化碳中毒的症状、急救及预防措施46
三、甲醇中毒症状和急救46
四、中毒症状46
五、急救处理46
第三节、三废处理46
一、甲醇生产对环境的污染47
二、处理方法47
第七章、设计结果评价48
参考文献49
设计任务书
一、设计目标
为某化工总厂设计一个20万吨年合成甲醇分厂。
二、设计基础条件
1、原料规格：
来自总厂造气分厂的净化合成气，压强3.5Mpa，温度313.15K，组成为
组份
CO
CO2
H2
N2
CH4
摩尔分率
28.2
3.2
67.8
0.5
0.3
2、产品规格：
达到国家标准（GB388-85）一级品质量标准，分厂生产控制指标为
CH3OH
醛、酮总量
水分
>
0.999
<
0.00005
0.0007
3、排污要求：
①含醇气体用管道送至总厂锅炉房焚烧处理；
②工艺废水含有机物总量<
0.002，用专用管路送至总厂水处理分厂。
4、公用工程：
供电、供水、供惰性气、供汽、机修等公用工程由总厂统一安排、配套提供。
5、厂址地形条件：
一侧靠河、另一侧靠厂内公路的狭长平地，宽度60m，长度无限制。
二、工作内容及进度安排
1、工艺流程设计及模拟计算
1）工艺方案选择及论证（中压法、Lurgi式合成塔）
2）工艺流程模拟计算（用ASPENPLUS）
3）绘制带控制点工艺流程图
4）编制物料及热量平衡计算书
2.设备选型及典型设备设计
1）典型非标设备——精馏塔的工艺设计，编制计算说明书。
2）典型标准设备——换热器的选型设计，编制计算说明书。
3）编制设备一览表。
2.车间设备布置设计
选择合成车间或精制车间，进行车间布置设计
1）绘制车间平面布置图（不少于1张）
2）绘制车间立面布置图（不少于1张）
2、分厂总平面布置设计
1）对合成车间、精制车间、压缩车间、产品储罐区、中心控制室、分析化验室、行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、分厂内部道路等进行合理的布置设计，并对方案进行必要的说明。
2）绘制分厂平面布置总图（1张）。
3、设计说明书编制
对设计内容汇总，按正规格式编写《初步设计说明书》。
作了具体设计的内容可详细一些，为作具体设计的内容可简略，但要保持格式正确完整。
6、提交设计文档
将仿真设计模型（*.bkp文件）、设计说明书、计算说明书、表格、图纸等设计文档汇总编目，每组写一份设计小结，目录、小结与设计文档一起上载到FTP站点Hand-in目录下自己小组的目录（自建）中。
注：
设计文档均要求用MS-Word编辑，图纸用AutoCAD绘制。
4、经济分析与评价
参考以下价格数据对设计方案进行经济分析与评价：
1）合成原料气：
0.5元Nm3
2）304不锈钢设备：
45000元t
3）中低压（≤4MPa）碳钢设备：
18000元t
4）高压碳钢设备价格：
20000元t
5）低压蒸汽（0.8MPa）：
100元t
6）中压蒸汽（4MPa）：
300元t
电：
0.6元kW，行程S=360mm，假设气体的流速为15ms，则设计第一级压缩机的气缸内径为：
500㎜，设计第二级压缩机的气缸内径为900㎜。
C、甲醇分离器（S201）
从分离器的出口物料来估算分离器的容积：
a、分离器顶部（气体）:
估算气体的体积流量：
b、分离器底部（液体）：
这里忽略气体部分，液体只考虑甲醇和水两部分，其中甲醇0.68，水0.32。
可估算液体的体积流量
该分离器为连续操作，故在分离器中的累积量为零。
设计分离器的裕度为30%。
气液相总体积流量：
4.55；
设计分离器的体积为：
6.5。
设计外形尺寸为2000×
2600，设计压力为5.5MPa，设计温度为60℃。
D、甲醇闪蒸槽（V202）
a、闪蒸气部分：
可估算闪蒸气的体积流量为：
0.0154
b、粗甲醇部分：
可估算粗甲醇液体的体积流量：
0.02
由此可估算气液两相的总体积流量：
0.0354；
该闪蒸槽为连续操作，假设在闪蒸槽中累积几分钟的物料。
设计闪蒸槽的裕度为30%。
设计闪蒸槽的体积为：
15。
设计闪蒸槽的外形尺寸为：
；
设计压力为：
5MPa；
设计温度为：
60℃。
E、甲醇合成器（R201）
进入合成器的混合气的摩尔流量为：
33944.1495Kmols.则可估算单程的冷管数量：
=1575根
上下冷管数目一样，故总的冷管数为3150根。
根据文献资料，年产35万吨的甲醇，甲醇合成器大小选择为：
合成器的截面积为：
=8.0425㎡
则触煤层的面积可估算为：
6.5㎡
反应器触煤装填系数70%，估算触煤装填量：
则触煤装填量取58。
F、粗甲醇储槽（V201）
从甲醇闪蒸槽里出来的粗甲醇（15）摩尔流量为：
2108.62458Kmolh；
则可估算其体积流量为：
72.22
流程是连续操作的，这里假设储槽可以储存几分钟的粗甲醇量，且假设储槽的裕度为10%，由此估计储槽的体积为：
7。
设计储槽型式为：
卧式；
外形尺寸为：
1.5MPa；
设计温度：
5.1.7闪蒸槽输送泵（P201）
已知液体的体积流量为：
假设离心泵进出口的流体不存在流速变化，则
假设：
，
设定管路参数如下：
由此可估算出管道的阻力为：
离心泵的压头为：
根据管路对泵提出的流量和压头选定泵的型号：
IS150—125—250，单级单吸离心泵。
台数：
2台，其中一台备用。
转速
1450rmin
流量
200m3h
扬程
20m
效率
81%
功率
18.5kW
必须气蚀余量
3m
质量泵底座
758158
二、精馏段工艺计算和设备选型
（1）、传热设备的选型依据
表3.8常用流体流速范围表
流体名称
流速范围（ms）
饱和蒸汽主管
支管
30~40
20~30
低压蒸汽<
1.0MPa（绝压）
15~20
中压蒸汽1.0~4.0MPa（绝压）
20~40
高压蒸汽4.0~12.0MPa（绝压）
40~60
过热蒸汽主管
支管
35~40
一般气体（常压）
10~20
高压气体
80~100
氧气0.6~1.0MPa
1.0~2.0MPa
4.0~6.0
4.0~5.0
压缩空气0.1~0.2MPa
10~15
氮气5.0~10.0MPa（绝压）
2~5
锅炉给水0.8MPa以上
3.0
蒸汽冷凝水
0.5~1.5
盐水
1.0~2.0
根据
（5-3）
其中Q为热负荷，m为流体的质量流率，Cp为比热容，K为传热系数，A为传热面积
在计算中，校正系数在0.8~1.0之间，为了保证一定的换热裕度，在这次的选型计算中，校正系数都取
（5-4）
因此
由化工工艺手册查得传热系数的估计值取
加热时
冷却时
并且假设在冷凝过程中只有甲醇和水发生相变化
相变焓的数值如下：
甲醇相变焓为1129kgmol，水的相变焓为2258.4kgmol
根据软件模拟的物性数据和传热计算公式和经验值，我们进行了换热设备的简捷计算，为了保证设备能够达到应有的换热效果，在估算时，我们在最后确定了一定的传热面积的裕度，这里换热器的裕度为15%，冷凝器的裕度为30%，再沸器裕度也为30%。
（2）、换热器和冷凝器计算结果和选型
计算过程中得到的参数和计算结果用下表表示：
表3.9换热器和冷凝器参数和计算结果
明细
单位
进料换热器
预塔冷凝器
加压塔冷凝器
常压塔冷凝器
F流体
kmolh
2108.5596
117.5
3808.4
2092.9
F冷凝
83.9
2897.3
1594.6
W脱盐水
Kgh
20648.3254
30402.7838
947768.595
F脱盐水
1147.1292
1689.0435
116145.1134
52653.8108
T1流体进
0C
114
62.1
114.7
64.7
T2流体出
104
46.9
114.6
64.4
T1水进
75
30
T2水出
65
41
42
A理论
m2
54.6394
51.3035
927.6843
1057.2381
A估算
64.2816
73.2907
1325.2633<
常压塔再沸器
双效作用
1510.3401
根据上面的计算得到的换热面积和流体性质（高压流体，带腐蚀性且含有不凝性气体），查化工工艺手册可以得到以下设备类型候选
进料换热器E1的型号为FA500-67.6-50-4
表3.10FA500-67.6-50-4参数表
外壳直径Dmm
500
管子尺寸mm
19
公称压强pMpa
6．0
管长lm
6
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