甲醇合成设备解析文档格式.docx

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还原后体积约42.88m3。

绝热层催化剂装填高度视催化剂收缩率而定。

）

（6）开工喷射器

合成塔催化剂还原升温时，靠开工喷射器加入中压蒸汽进行，中压蒸汽经开工喷射器后，带动锅炉水循环，使催化剂温度逐渐上升，其规格为Φ273mm/Φ108mm/Φ168mm，L=2624mm，材质为Q345R。

8.2　结构描述

甲醇合成反应器类似于一个立式副产蒸汽的管壳式固定管板换热器，管板与壳体之间直接焊接，无法兰连接。

反应器结构简图见附图。

反应器的上下封头，采用半球封头。

上封头合成气入口处设置气体分布器。

绝热层催化剂上部填装Φ10mm耐火球，装填高度为200mm。

下管板下面（以下管板下面往下计）装填Φ10mm耐火球300mm，再往下装填Φ25mm耐火球。

列管内装填催化剂，列管与管板的连接为贴胀加强度焊。

反应器的壳层筒体上端设有6根蒸汽出口管，下端有6根水进口管，为防止汽阻及加强换热管的固定，反应器的壳层设有支承挡圈。

催化剂的装卸口分别设置在反应器的侧封头上。

基础设计数据、接管管表、设计要求、件号对照表见下列各表。

基础设计数据

壳程

管程

设计压力，MPa（g）

4.5

6.5

工作压力，MPa（g）

3.8

5.65

液压试验压力，MPa（g）

设计温度，℃

275

280

换热管平均壁温，℃

249

259

工作温度，℃

210/260，最高265

物料名称

水/水蒸汽

反应气

程数

1

腐蚀裕度，mm

3.0

焊接接头系数（焊缝系数）

1.0

保温层

要求保温

基础设计图纸　接管口表

符号

公称直径DN

公称压力PN

密封面

用途

N1

600

－

焊

反应气进口

N2

RTJ

反应气出口

N3（6只）

150

沸水进口

N4（6只）

250

蒸汽出口

N5（3只）

11.0

催化剂卸出口

N6

50

管程排气口

N7（4只）

25

壳程排气口

N8（2只）

壳程排污口

N9（2只）

450

检查口

N10（2只）

200

热水进口

N11

100

蒸汽进口

N12

焊接

热水出口

N13（2只）

排污口

T（2只）

40

热电偶插入口

M（1只）

500

人孔

基础设计技术要求

容器类别

三类

反应器级别

1级

设计、制造

GB150.1~150.4-2011《压力容器》

检验、验收规范

HG/T20583-2011《钢制化工容器制造技术要求》

GB151-1999《管壳式换热器》

安全技术监督规范

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》

反应管与管板连接方式

强度焊加贴胀

焊接规程

NB/T47014-2011《压力容器焊接规程》

焊条型号

15CrMoR间：

R307

Q345R：

J507

焊缝系数

焊缝检查标准

JB/T4730-2005《压力容器无损检测》，射线，合格Ⅱ级

焊缝复查标准

JB/T4730-2005《压力容器无损检测》，超探，合格Ⅰ级

腐蚀裕度

3.0mm

基础设计　件号对照表

件号

名称

数量

材料

反应器出口管

15CrMo

3

底部裙座

组合件

4

球形封头

15CrMoR

5

催化剂支承

不锈钢

6

筒节A2

7

下管板

20MnMo+S30403

8

20MnMoⅢ

9

筒节A1

16Mn

10

反应管（Φ44×

2，H7500）

3052

S31803

11

拉杆（Φ16）

24

12

螺母（M16）

48

13

定距管（Φ24×

4）

72

14

保温圈

Q235-A

15

折流板

Q345R或Q235-A

16

筒体（Φ3800，H约6000）

Q345R

17

筒节B1

18

蒸汽出口管

19

20

上管板

21

筒节B2

22

气体分布器

304不锈钢

23

催化剂（46.06m3）

铜基催化剂

26

壳程检查口

27

壳程检查口封头

28

壳程水进口

29

耐火球Φ10

Al2O3

30

耐火球Φ25

第九章甲醇合成反应器设备建议

9.1　对设计标准的建议

甲醇合成反应器的设备设计、制造、检验，建议参考下列有关标准：

TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》

GB150.1~150.4－2011《压力容器》标准

GB151－1999《管壳式换热器》标准

NB/T47015－2011《压力容器焊接规程》

NB/T47014－2011《承压设备焊接工艺评定》

GB713－2009《锅炉和压力容器用钢板》标准

GB13296－2007《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》标准

GB-T1220－2007《不锈钢棒》标准

GB24511－2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》标准

JB/T4730－2005《压力容器无损检测》规程

NB/T47008－2010《承压设备用碳素钢和低合金钢锻件》规程

HG/T20615-2009《钢制管法兰》

9.2　对材质选择的建议

甲醇合成反应器的材质根据介质特性及操作温度、压力等选择，其基本选择原则为：

（1）合成气中有H2，根据H2的操作压力与温度，应考虑氢腐蚀影响。

（2）合成气中有CO、CO2和H2O，其中CO还可能与Fe、Ni等生成羰基铁、羰基镍，所以在选材时，要考虑避免生成羰基化物。

管程操作介质为合成气，壳程操作介质为水蒸汽。

对合成反应器的材质作如下建议：

（1）上下封头15CrMoR

（2）管板：

（3）换热管：

（4）筒体：

（5）合成气进口分布器：

　合成气出口管：

　装、卸触媒孔：

　筒体加强管：

（6）堆焊焊条牌号及堆焊厚度：

在上管板与上封头内侧用Inconel625堆焊，厚6mm。

9.3　对焊接方式的建议

（1）封头与筒体之间的焊接

建议采用氩弧焊打底的全熔透焊接方式。

15CrMoR之间、15CrMoR与CrMo之间、15CrMoR与Q345R之间的焊接均应在另一侧做清根处理，并经磁粉检测合格后方可焊接。

（2）换热管与管板的焊接

采用贴胀加强焊连接，并采用先胀后焊的方法。

（3）管板表面及上封头内侧下部堆焊双相不锈钢

先将待堆焊表面进行机加工，经超声波检测合格后，先堆焊过渡层，然后中间清除应力热处理，清洗表面后，再堆焊盖面层，然后进行机加工，表面液体渗透检测，超声波检测堆焊层熔合质量，最后再以超声波测厚仪对堆焊层的厚度进行测量。

9.4　对制造、检验要求的建议

甲醇合成反应器的制造、检验及试验规范按GB150.1~150.4－2011、HG/T20583－2011及“甲醇合成反应器技术条件”的要求进行。

第十章合成工序其它设备

10.1　合成工序其它设备

合成工艺其它设备见下表。

位号

材质

规格

介质

操作温度

℃

操作压力

MPa（G）

V6103

汽包

DN2200×

4200

水、蒸汽

250.2

3.90

E6101

气－气换热器

+304L

DN2400×

10000

壳：

合成气

管：

50.0～221.3

256.9～92.0

5.35

E6102A/B

水冷器

C.S+304L

DN1700×

冷却水

32.0～42.0

92.0～40.0

0.40

5.25

V6101

甲醇分离器

6600

合成气、粗甲醇

40.0

5.15

V6102

闪蒸槽

304

DN1800×

3300

粗甲醇

M6101

循环压缩机

5.05～5.65

10.2　工艺设备数据表

序号

设备位号

设备名称及规格

单位

净重（kg）

单重

总重

入塔气换热器

台

列管式、立式

规格：

DN2400

列管：

Φ25×

2，L=10000mm

n=4427根

F=3477m2

操作温度：

（℃）

壳程：

50.0/221.3

管程：

256.9/92.0

操作压力（MPaG）

设计温度：

250.0

280.0

设计压力（MPaG）

6.3

6.0

物料名称：

入塔合成气

出塔反应气/液

甲醇水冷器

列管式、卧式

DN1700

Φ19×

2，L=7500mm

n=3590根

F=1607m2

32.0/42.0

92.0/40.0

0.4

70.0

140.0

0.6

5.9

甲醇合成反应气/液

R6101

甲醇合成塔

管式反应器

DN3800

n=4309根

5.55

275.0

沸腾锅炉水

甲醇合成气

合成塔装催化剂触媒

惰性氧化铝球:

Ф25Ф10

40.0℃

操作压力：

5.15MPaG

70℃

设计压力：

5.8MPaG

粗甲醇、合成气

甲醇闪蒸槽

0.40MPaG

90℃

0.8MPaG

粗甲醇、闪蒸气

250.2℃

3.90MPaG

275℃

4.5MPaG

水、水蒸汽

J6101

蒸汽喷射器

C.S

3.8MPa

420℃

过热蒸汽

10.3　合成工序其它设备结构简图

10.3.1　汽包

汽包简图

汽包基础设计数据

操作温度，℃

226~250

操作压力，MPa（g）

2.5~3.9

试验压力，MPa（g）

物料介质

容积

汽包管口表

锅炉给水进口

中压蒸汽出口

N3

沸水出口

N4

N5

HG/T20615-2009,WN-RJ

连续排污接口

间接排污接口

N7,N8

安全阀接口

N9

放空接口

N10

加药接口

N11,N12

由仪表专业定

仪表液位计接口

N13,N14

液位计接口

N15,N16

压力表接口

M

汽包件号对照表

封头

筒体

支座

10.3.2　入塔气换热器

水冷器简图见附图6。

气－气换热器热负荷

热气体

T5=256.9℃

T6=92.0℃

CP=31.7881kJ/（kmol.K）

冷气体

T3=50.0℃

T4=221.3℃

CP=29.8858kJ/（kmol.K）

液态甲醇

Hr=1041.18kJ/kg

液态水

Hr=2276.50kJ/kg

热量

1.0579E+08kJ/h

换热器冷热流体状态

No

壳程气体进口

壳程气体出口

Nm3/h

mol%

H2

401411.50

86.75

CO

43393.23

9.38

CO2

6840.70

1.48

CH4

4138.07

0.89

3452.45

0.75

Ar

1542.25

0.33

CH3OH

1845.20

H2O

95.82

0.02

Total

462707.00

100.00

t,℃

50.0

221.3

P,MPa（g）

平均分子量,kg/kmol

5.644

密度,kg/m3

12.245/

7.864

粘度,kg/（m.h）

0.0381

0.0487

导热系数,kW/（m.K）

0.12581

0.16449

定压热容,kJ/kg.K

5.34

质量流量,kg/kmol

116576.5

管程气体进口

管程气/液体出口

kg/h

W%

354695.30

84.88

354636.80

85.97

5.26

0.07

22862.29

5.47

22827.94

5.53

42.95

0.59

4955.91

1.19

4953.34

1.20

5.06

0.99

4136.20

1.00

1.33

0.83

3451.83

0.84

0.78

0.01

0.37

1541.95

0.53

24260.92

5.81

19430.86

4.71

6908.72

94.49

1980.61

0.47

1549.28

0.38

346.99

4.75

417875.50

412528.20

7311.63

256.9

92.0

平均分子量kg/kmol

6.249

5.933

31.335

密度kg/m3

7.835

10.600

799.957

粘度kg/（m.h）

0.0512

0.0407

0.1460

导热系数kW/（m.K）

0.14676

0.12031

0.19335

定压热容kJ/kg.K

5.18

5.21

2.25

质量流量kg/h

116574.8

109263.1

7311.6

换热器

金属平均壁温，℃

136

174

50~221.3

92~256.9

保温厚度，mm

80

换热面积，m2

3477（外径计）

T1