课程设计～(过程装备与控制工程)

1、设计类型：过程装备与控制工程专业课程设计 设计题目：生产能力为700 m³/h 甲醇制氢生产装置设计 设计人： 指导教师： 班级： 学号： 设计完成时间：2003年1月10日星期五 前言   氢气是一种重要的工业用品，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也有着不同的要求。近年来随着中国改革开放的进程，随着大量高精产品的投产，对高纯氢气的需求量正在逐渐扩大。 烃类水蒸气转化制氢气是目前世界上应用最普遍的制氢方法，是由巴登苯胺公司发明并加以利用，英国ICI公司首

2、先实现工业化。这种制氢方法工作压力为2.0-4.0MPa,原料适用范围为天然气至干点小于215.6的石脑油。近年来，由于转化制氢炉型的不断改进。转化气提纯工艺的不断更新，烃类水蒸气转化制氢工艺成为目前生产氢气最经济可靠的途径。 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。它具有以下的特点： 1、  与大规模天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢比较，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，运输储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需要在净化处理，反应条件温和，流程简单，故易于操作。 4、  可以

3、做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。   目录     前言. 2 目录. 3 摘要. 3 设计任务书. 4 第一章工艺设计. 5 第二章设备设计计算和选型换热设备. 8 第三章机器选型. 13 第四章  设备布置图设计. 15 第五章管道布置设计. 16 第六章 自动控制方案设计. 21 第七章工程项目的经济评价. 24 结束语：. 28 致谢：. 29 参考文献：. 30                        

4、摘要   本次课程设计是设计生产能力为700m3/h甲醇制氢生产装置。 在设计中要经过工艺设计计算，典型设备的工艺计算和结构设计，管道设计，单参数单回路的自动控制设计，机器选型和技术经济评价等各个环节的基本训练。 在设计过程中综合应用所学的多种专业知识和专业基础知识，同时获得一次工程设计时间的实际训练。课程设计的知识领域包括化工原理、过程装备设计、过程机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程。本课程设计是以甲醇制氢装置为模拟设计对象，进行过程装备成套技术的全面训练。 设计包括以下内容和步骤： 1、工艺计算。 2、生产装置工艺设计。 3、设备设计。分组进行。 4、机器选型。

5、 5、设备不知设计。 6、管道布置设计。 7、绘制管道空视图。 8、设计一个单参数、单回路的自动控制方案。 9、对该装置进行技术经济评价。 10、整理设计计算说明书。 设计任务书   一、题目：生产能力为700m3/h甲醇制氢生产装置   二、设计参数：生产能为700m3/h   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。 5、技术经济评价计算。 四、图纸清单： 1、甲醇制氢装置物流图 2、换热器设备图 3、管板零件图 4、管道仪表流程图 5、设备布置图 6、管道布置图 7、管道空视图(P

6、L0104-15L1B) 8、管道空视图(PL0105-15L1B)   第一章 工艺设计   1.1.1甲醇制氢物料衡算. (1)依据 甲醇蒸气转化反应方程式： CH3OHCO + 2H2 CO + H2O CO2 + H2 CH3OHF分解为CO,转化率99%,CO变换转化率99*,反应温度 280,反应压力为1. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。 (2)投料量计算 代如转化率数据 CH3OH 0.99 CO + 1.98 2H2 +0.01 CH3OH CO + 0.99 H2O 0.99 CO2 + 0.99 H2+ 0.01 CO 合并得到 CH3OH

7、 + 0.9801 H2O 0.9801 CO2 + 2.9601 H2 + 0.01 CH3OH+ 0.0099 CO 氢气产量为：700 m³/h=31.250 kmol/h 甲醇投料量为： 31.250/2.9601 * 32=337.828 kg/h 水投料量为：337.828/32 * 1.5 * 18=285.042 kg/h (3)原料储液槽 (V0101) 进：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h。 出：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h。 (4)换热器(E0101),汽化塔(T0101)、过热器(E0103) 没有物

8、流变化 (5)转化器(R0101) 进：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h，总计622.87 kg/h 出：生成CO2337.828/32 * 0.9801 * 44=455.370 kg/h H2 337.828/32 * 2.9601 * 2=62.500 kg/h CO337.828/32 * 0.0099 * 28=2.926 kg/h 剩余甲醇 337.828/32 * 0.01 * 32=3.378 kg/h 剩余水 285.042- 337.828/32 * 0.9801 * 18 =98.796 kg/h 总计622.87 kg/h (6)吸收和解析塔

9、 吸收塔总压为1.5Mpa,其中CO2分压为0.38Mpa,操作温度为常温(25)。此时每m³吸收液可溶解CO211.77 m³. 解吸塔的操作压力为0.1MPa, CO2 溶解度为2.32 ，则此时吸收塔的吸收能力为: 1177-232=9.45 0.4MPa压力下 CO2 = pM /RT =4 * 44/0.082 * (273.15 + 25) =7.20 kg/m³ CO2体积重量 V CO2 =455.370/7.20 =63.232 m³/h 据此，所需吸收液的量为 63.232/9.45 =6.691 m³/h 考虑吸收塔效率以

10、及操作弹性需要，取吸收液量为6.691 * 3=20.074m³/h 系统压力降至0.1MPa时，析出CO2 量为 86.510 m³/h = 455.370 kg/h   (7)PSA系统 略。 (8)各节点的物料量 综合上面的工艺物料恒算结果，给出物料流程图及各节点的物料量。   1.1.2热量恒算 (1) 气化塔顶温度确定 要使甲醇完全汽化，则其气相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作压力为1.5MPa,设温度为T,根据汽液平衡关系有： 0.4p甲醇 + 0.6 p水=1.5MPa  初设 T=170 p甲醇=2.19MP

11、a; p水 =0.824MPa p总 =1.3704MPa < 1.5MPa 再设 T=175 p甲醇=2.4MPA; p水 0.93MPa p总 =1.51MPa 蒸气压与总压基本一致，可以认为操作压力为1.5MPa时，汽化塔塔顶温度为175   (2) 转化器(R0101) 两步反应的总反应热为49.66 kj/mol,于是在转化器内需要共给热量为： Q反应=337.826*0.99/32*1000*(-49.66) =-5.190*105 kj/h 此热量有导热油系统带来，反应温度为280，可以选用导热油温度为320，导热油温降设定为5，从手册中查到导热油的物性参数，如必

12、定压热容与温度的关系，可得： Cp320=4.1868*0.68=2.85 kj/(kgK),Cp300=2.81 kj/(kgK) 取平均值Cp=2.83 kj/(kgK) 则导热油的用量 w=Q反应 /(Cpt)= 5.190*105/ (2.83*5)=3.668*104 kg/h   (3) 过热器(E0102) 甲醇和水的饱和正气在过热器中175过热到280，此热量由导热油供给。 气体升温所需热量为 Q=Cp mt=（1.90*337.828+4.82*285.042）*(280-175)=2.117*105 kj/h 导热油 Cp=2.825 kj/(kgK),于是其温度

13、降为 t=Q/(Cp m)= 2.117 * 105 /（2.86 * 3.668*104 ）=2.042 导热油出口温度为 ：315-2.042=312.958 (4) 汽化塔(T0101) 认为汽化塔仅有潜热变化。 175 甲醇H=727.2 kj/kg 水 H=2031 kj/kg Q=337.828 *727.2 +2031*285.042=8.246*105  kj/h 以300导热油Cp计算 Cp=2.76 kj/(kgK) t=Q/(Cp m)=2.36*106 /2.76*3.668*104)=8.145 则导热油出口温度t2 =312.958-8.145=304.8

14、12 导热油系统温差为T=320-304.812=15.187 基本合适 (5) 换热器(E0101) 壳程：甲醇和水液体混合物由常温(25)升至175 液体混合物升温所需的热量 Q=cpmt=(337.828*3.14 + 285.042 *4.30)*(175-25)=3.430*105 kj/h 管程： 取各种气体的比定压热容为： CpCO2 10.47 kj/(kgK) CPH2  14.65 kj/(kgK) CPH20 4.19 kj/(kgK) 则管程中反应后其体混合物的温度变化为： t=Q/(Cp * m)= 3.430*105 /(10.47*455.267+14.

15、65*62.5+4.19*98.8)= 56.264 换热器出口温度 280-56.264=223.736 (6) 冷凝器(E0103) CO2 、CO 、H2的冷却 Q1 =cpmt=(10.47*455.267+14.65*62.5+10.47*2.926)*(223.736-40)=1.05*10 6 kj/h 压力为1.5MPa时水的冷凝热为： H=2135kj/kg,总冷凝热Q2 =H * m=2135 *98.8=2.109*105 kj/h 水显热变化 Q3 =cpmt=4.19* 98.795*(223.736-40)=7.600*104 kj/h Q= Q1+ Q2+ Q3=

16、1.407*106 kj/h 冷却介质为循环水，才用中温型凉水塔，则温差T=10 用水量 w=Q/(cpt)= 1.407*106/(4.19*10)=3.359*104 kg/h 第二章设 备设计计算和选型换热设备   1.1设计任务 根据给定的工艺设计条件，此设计为无相变热、冷流体间换热的管壳式换热器设计任务。   1.2总体设计 确定结构形式。由于介质换热温差不大，在工艺和结构上均无特殊要求，因此选用固定管板式换热器。 合理安排流程。安排水和甲醇的混合液体走管程，混合气体走壳程。   1.3热工计算 原始数据 计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程

17、流体名称   甲醇和水混合液 壳程流体名称   混合气体 管程进、出口的温度Ti;T0已计算25;175 壳程进、出口的温度ti;t0已计算280 ;223.736 管程、壳程的工作压力pt;psMPa已计算1.5;1.5 管程的质量流量Wtkg/s已计算01730 （表2-1） 物料与热量恒算计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注换热器效率 取用098 负荷QW3.43*105 壳程的质量流量wskg/s01730 （表2-2）

18、 有效平均温差计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注逆流对数平均温度tlog146.918 流程型式  初步确定1-2型管壳式换热器1壳程-2管程 参数R 0375 参数P 0.588 温度校正系数 查图4-20.95 有效平均温差tMtM = tlog141.041 （表2-3）   初算传热面积 计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注初选总传热系数K0W/(m2)参考表4-1240 初算传热面积A0m22815 （表2-4） 换热器结构设计

19、 计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果备注管程 结 构 设 计换热管材料  选用碳钢无缝钢管 换热管内径、外径di;dm 0.025;0.021 换热管管长Lm选用9m标准管长折半15 换热管根数n 24(圆整) 管程数Ni 根据管内流体流速范围选定2 管程进出口接管尺寸(外径*壁厚)djt*Sjtm按接管内流体流速<3m/s合理选取 管程结构设计壳程数Ns  1 换热管排列形式  分程隔板槽两侧正方形排列，其余正三角形排列正

20、三角形排列 换热管中心距SmS=1.25d或按标准0.032 分程隔板槽两侧中心距Sn 按标准0004 管束中心排管数nc 7 壳体内径Dim0171 换热器长径比L/ Di L/ Di8771合理实排热管根数n 作图36 折流板形式  选定弹弓形折流板 折流板外直径Dbm按GB151-19990.168 折流板缺口弦离hm取0.0342 折流板间距Bm取0.171 折流板数Nb 16选取壳程进出口接管尺寸djs*Sjs

21、60;合理选取   （表2-5）           结构设计与强度设计 1)换热流程设计：采用壳程为单程、管程为双程的结构型式. 2)换热管及其排列方式:采用的无缝钢管，材料为20号钢。热管排列方式为三角形排列。如图所示，共排列36根。 3)折流板：采用通用的单弓形折流板，材料为Q235-B钢，板厚6mm,板数16块。 4)拉杆：采用Q235-B, mm,共6根。 5)筒体：材料采用16MnR钢，采用钢管，取Dn=219mm 6)封头：采用标准椭圆形封头，材料采用16MnR钢。 取Dn=219mm采用标准封头，长径是短径的

22、2倍，即54.75取55 筒体厚度， =1.05mm 考虑到内部压力较大，有腐蚀性等因素，取=4mm 封头h2=25mmh1=55mm （图2-1）   7)法兰：甲型。垫片种类。非金属轻垫片，石棉橡胶板 法兰材料：板材 16MnR 螺栓材料：35 螺母材料：Q235-B   筒体法兰  选用甲型平焊法兰JB4701-92，密封面选用平密封面 JB4701-92 法兰P 219-16M DN=300 D=430,D1=390,D2=355,D3=345,D4=345,=342,螺柱：M20,16个管程和壳程进出口接管法兰 选用带颈平焊钢制管法兰 尺寸分别为： 管程

23、：D=140,K=100,L=18,n=4,Th=M16,C=18,B1=39,N=60,R=5,H=30,质量=2.02kg 壳程：D=185,K=145,L=18,n=4,Th=M16,C=2-,B1=78,N=104,R=6,H=32,质量=3.66 （图2-2） 8)管板：采用固定式管板，其厚度可以按照GB151管壳式换热器标准进行设计,取40mm。 9)支座： 型式：重型 安装形式，固定式，代号F 材料：Q235-AF 结构特征， 包角，弯制，单筋，不带垫板 标记：JB/T 4712-92 鞍座 BV219-F   第三章 机器选型     3.1计量泵

24、的选择   往复泵是容积式泵。在高压力小流量，输送粘度大的液体，要求精确计量即要求流量随压力变化小的情况下宜选用各种类型式的往复泵。要求精确计量时，应用计量泵。   往复泵的流量可采用各种调节机构达到精确计量，即计量泵。计量泵用于生产中需要精确计量，所输送介质的场合：如注缓蚀剂，输送酸，碱等。流量可在0-100%范围内调节，但一般应在30%-100%范围内使用，计量泵有柱塞式和隔膜式，柱塞式计量流量的精度高玉隔膜式。J型计量泵适用于输送各种不含固体颗粒的腐蚀性和非腐蚀性介质。   甲醇制氢工艺需要精确的投料比，故应选用计量泵。现工艺设计要求甲醇的投料量为337.8

25、26kg/h,水为285.041 kg/h,现按工艺要求分别选择一台甲醇计量泵，一台纯水计量泵，一台原料计量泵。 已知条件： 1、甲醇正常投料量为337.826 kg/h,温度为25,密度为0.807kg/h，操作情况为泵从甲醇储槽中吸入甲醇，送入与原料液储槽，与水混合。 2、水的正常投料量为285.041kg/h，温度为25,密度为0.997kg/h,操作情况为泵从纯水储槽中吸入水，送入原料液储槽，与甲醇混合。 3、  原料液储槽出来的量为甲醇337.826kg/h,水285.041kg/h,温度为25，操作情况为泵从原料液储槽中吸入原料液，送入换热器。   

26、3.11甲醇计量泵选型 工艺所需正常的体积流量为：337.826/0.807=418.61L/h 泵的流量Q=1.05*418.62=439.55L/h 工艺估算所需扬程30M,泵的扬程H=1.1*30=33M。 折合成计量泵的压力(泵的升压)P=Hg=33*807*8.81/106=0.261Mpa 泵的选型，查文献一，JZ-500/0.63型计量泵的流量为500L/h,压力为0.63Mpa,转速为102r/min,进出口管径为15mm,电机功率为1.1KW,满足需要。   3.1.2纯水计量泵的选型 工艺所需正常的体积流量为：285.041/0.997=285.90L/h 泵的流

27、量Q=1.05*285.90=315.20L/h. 工艺估算所需扬程30M,泵的扬程：H=1.1*30=33M 折合成泵的压力：P=Hg=33*997*9.81/106=0.323Mpa 泵的选型：查文献一，JZ-400/0.8型计量泵的流量为400L/h,压力为0.8Mpa,转速为126r/min,进出口管径为15mm,电机功率为1.1KW,满足要求。   3.1.3原料计量泵的选型 原料液密度：=807*1/（1+1.5）+997*1.5/(1+1.5)=921kg/m3 工艺所需正常的体积流量为：(285.041+337.826)/(0.921)=622.867/0.921=6

28、76.29L/h 泵的流量Q=1.05*676.29=710.10L/h 工艺估算所需的扬程80M,泵的扬程H=1.1*80=88M 折合成泵的压力P=Hg=88*921*9.81/106=0.795MPa 泵的选型查文献一，JD-1000/1.3型计量泵的流量为1000L/h,压力为1.3MPa,转速为115r/min,电机功率为2.2KW,满足要求。   3.2离心泵的选型   3.2.1吸收剂循环泵   已知条件：碳酸丙烯酯吸收剂的用量为20.07m3/h,温度为40,密度为1100kg/m 3,由吸收塔出口出来经泵送到吸收塔，选择离心泵作为吸收剂的输送泵。

29、 工艺所需正常的体积流量为:20.07m3/h。 泵的流量Q=1.05*20.07=21.07m3/h 工艺估算所需的扬程30M 泵的扬程H=1.1*30=33M 泵的选型：查文献一，选用B型单级离心泵，BJ(B)25-40型离心泵，流量为25m 3/h,扬程为40m,转速为2950r/min,电机功率5.5KW,满足要求。 3.2.2冷却水泵。 已知条件：冷凝水为循环水，采用中温型冷水塔,温差T=10,用水量3.19*104kg/h,温度为常温25，密度为997kg/m3,在冷凝器中进行换热，采用B型单级离心泵。 工艺上所需正常体积流量为3.19*104/997=32m3/h 泵的流量：Q=

30、1.05*32=33.6m3/h 工艺估算所需的扬程30M 泵的扬程H=1.1*30=33M 泵的选型：查文献一，选用B型单级离心泵BJ(B)50-40型离心泵,流量50m 3/h，扬程42m,转速2950r/min,电机功率10KW,满足要求。 第四章  设备布置图设计   4.1设备布置方案 本次设备布置方案，采用设备在室外布置，具体设备布置方案和尺寸清参加设备布置图，比例为1:100。 4.2主要设备的尺寸 代号名称高度mm直径mmV0101甲醇储罐12002000V0102纯水储罐12002000V0103原料液储罐18002000T0101气化塔6600800（4

31、00）T0102吸收塔66002000(500)T0103解析塔66002000(500)R0101转化器5505(长度)500E0101预热器3574219E0102过热器3574219E0103冷凝器3574219  计量泵代号流量L/h压力MPa转速r/min电机功率KW甲醇计量泵JZ-500/0.635000.631021.1纯水计量泵JZ-400/0.84000.81261.1原料液计量泵JD-1000/1.310001.31152.2 往复泵代号流量L/h压力MPa转速r/min电机功率吸收剂循环泵BJ(B)25-40254029505.5冷却水循环泵BJ(B)

32、50-405042295010  （表4-1） 第五章管道布置设计   51管子选型（确定几种主要管道尺寸的方法如下）   5.11脱盐水管径确定 脱盐水流量为285.04kg/h,密度为997kg/m3,流速取2m/s 由V= /4*d2u得d= = =7.11mm 根据标准选用DN1.5无缝钢管，壁厚取为1.5mm   5.1.2走甲醇管的管径确定 甲醇流量为337.826kg/h,密度为807kg/m3,流速取为2m/s 则d= = =8.61mm 根据标准选用DN15无缝钢管，壁厚取1.5MM   5.1.3原料输送管 原料液用量为62

33、2.867kg/h,密度为921kg/m3,流速取为2m/s 则d= =10.94mm 根据标准选用DN15无缝钢管，壁厚度为2.5mm   5.1.4进入吸收塔混合气体所需管径尺寸确定 混合气体质量为520.693kg/h,密度0.557kg/m3,流速35m/s 则d= =97.2mm 根据标准选用DN100无缝钢管，壁厚度为4mm   5.1.5吸收液管子尺寸 吸收液量为20.073m3/h,密度为110kg/m3,流速2.5m/s 则d= =18.3mm 根据标准选用DN20无缝钢管，壁厚度为3mm   5.1.6冷却水管子尺寸 冷却水为3.19*104k

34、g/h,密度为997kg/m3,流速2m/s 则d= =75mm 根据标准选DN8-无缝钢管，壁厚为3mm     5.2主要管道工艺参数汇总一览表 序号管道编号管内介质设计压力MPa设计温度管子规格材料1DN0101-20L1B脱盐水0.350202DN0102-20L1B脱盐水0.350203PL0101-15L1B甲醇0.350204PL0102-15L1B甲醇0.350205PL0103-15L1B原料液0.350206PL0104-15L1B原料液1650207PL0105-15L1B原料液1.6175208PG0101-100N1B原料气1.6175209PG0

35、102-100N1B原料气1.62802010PG0103-100N1B原料气1.62802011PG0104-100N1B原料液1.62252012PG0105-100N1B原料气1.6502013H0101-100N1B氢气1.6502014PL0106-20N1B碳酸丙烯酯1.65502015PL0107-20N1B碳酸丙烯酯1.65502016PL0108-20N1B碳酸丙烯酯1.65502017PG0106-80N1B食品二氧化碳04500Cr18Ni9Ti18R00101-125L1B导热油0.63202019R00102-125L1B导热油0.63202020R00103-125

36、L1B导热油0.63202021R00104-125L1B导热油0.63202022CWS0101-80L1B冷却水0.350镀锌管23CWR0101-80L1B冷却水0.350镀锌管（表5-1） 以上20号钢军参照GB/T8163-1999 0Cr18Ni9Ti参照标准GB/T14976 镀锌管参照GB/T14976   5.3管道上阀门的选型 序号管道编号设计压力MPa公称直径DN/MM连接形式阀门型号1DN0101-20L1B0.325法兰闸阀Z25W-1.0T2DN0102-20L1B0.325法兰、螺纹闸阀Z25W-1.0T/止回阀H11T-1.63PL0101-15L1B

37、0.315法兰Z15W-1.0K4PL0102-15L1B0.315法兰、螺纹Z15W-1.0K/H11W-1.6K5PL0103-15L1B0.315法兰Z15W-1.0OK6PL0104-15L1B1.615法兰、螺纹Z15W-1.0K/H11W-16K7PL0106-20N1B1.6520法兰、螺纹Z15W-1.0T/H11T-1.68PL0108-20N1B1.6520法兰Z15W-1.0T9R00101-125L1B0.6125法兰Z41H-1.6C10R00104-125L1B0.6125法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C11CWS0101-80L1B0.380法兰Z15W

38、-1.0T12CWE0101-80L1B0.380法兰Z15W-1.0T13H0101-100N1B1.6100法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C14PG0106-80N1B0.480法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C（表5-2） 所选阀门军参照标准JB308-75   5.4管件选型 弯头采用90°弯头，参考文献一，弯头曲率半径R=1.5D0,D0为外管。 管件与弯头处采用焊接连接。 管件与筒体连接处采用法兰连接，参见标准HG20595. 管法兰、垫片，紧固件选择参见文献一，P189   5.5管道布置图 选取该区域的中上部区域来布置管线，具体管

39、路布置清参考JQ11-032管道布置图，所含设备有P0101,P0102,P0103,E0101,V0101 管线，支座情况清参见管道布置图（具体定为参照参考文献一）   5.6管道空视图 选取:PL0104-15L1B和PL0105-15L1B两根管线作管道空视图，具体请参见空视图。   5.7法兰选型 法兰的选用主要根据工作压力，管子外径等参数，现将主要管道法兰列表如下： 管道编号管内介质设计压力公称直径阀门公称压力等级(MPa)法兰类型密封面形式公称压力等级(MPa)H0101-100N1B氧气1.61002.5带颈平焊凹凸面2.5PG0101-100N1B原料气1.

40、61002.5带颈平焊凹凸面2.5PG0102-100N1B原料气1.61004.0带颈平焊凹凸面4.0PG0103-100N1B氢气10%1.61004.0带颈平焊凹凸面4.0PG0104-100N1B二氧化碳73%1.61OO4.0带颈平焊凹凸面4.0PG0105-100N1B水17%1.61002.5带颈平焊凹凸面2.5PG0106-80N1B食品二氧化碳0.4801.6带颈平焊凹凸面1.6R00101-125L1B导热油0.61251.6带颈平焊凹凸面1.6R00104-125L1B导热油0.61251.6带颈平焊凹凸面1.6PL0101-15L1B甲醇0.3151.6带颈平焊凹凸面1

41、.6PL0102-15L1B甲醇0.3151.6带颈平焊凹凸面1.6PL0103-15L1B原料液03152.5带颈平焊凹凸面16PL0104-15L1B原料液161525带颈平焊凹凸面25PL0106-20N1B吸收液1.65202.5带颈平焊凹凸面2.5PL0107-20N1B吸收液1.65202.5带颈平焊凹凸面2.5PL0108-20N1B吸收液1.65202.5带颈平焊凹凸面2.5DN0101-20L1B脱盐水0.3251.0带颈平焊凸面1.0DN0102-20L1B脱盐水0.3251.0带颈平焊凸面1.0CWS0101-80L1B冷却水0.3801.0带颈平焊凸面1.0CWR010

42、1-80L1B冷却水冷却水0.31.0带颈平焊凸面1.0（表5-3）   5.8筒体保温材料一览表 序号管道编号设计温度保温层厚度mm保温材料1DN0101-20L1B5080岩棉2DN0102-20L1B5080岩棉3PL0101-15L1B5080岩棉4PL0102-15L1B5080岩棉5PL0103-15L1B5080岩棉6PL0104-15L1B5080岩棉7PL0105-15L1B175100岩棉8PL0106-20L1B5080岩棉9PL0107-20L1B5080岩棉10PL0108-20L1B5080岩棉11PG0101-100N1B175100岩棉12PG0102

43、-100N1B280100岩棉13PG0103-100N1B280100岩棉14PG0104-100N1B225100岩棉15PG0105-100N1B5080岩棉16H0101-100N1B5080岩棉17PG0106-80N1B5080岩棉18R00101-125L1B320100岩棉19R00102-125L1B320100岩棉20R00103-125L1B320100岩棉21R00104-125L1B320100岩棉22CWS0101-80L1B5080岩棉23CWR0101-80L1B5080岩棉（表5-4）   5.9管道仪表流程图 关于管道仪表流程图有以下说明： 1、&

44、#160; 图中，甲醇储罐给水处罐、冷却水泵，水泵均未表现出来。   本章补充说明：本章有些数据是参照本组其他同学的设计、计算数据，而关于汽化器、解析塔以及另外两台换热器的相关数据通过推力假设所得。 第六章 自动控制方案设计   61 选择一个单参数自动控制方案 本组选择温度作为控制系数进行设计 选择从E0103换热器出来的气体温度作为控制系数，冷却水的流量作为调节参数。 首先从被测点测出的温度通过测量元件及变送器，将所测数值与定植进行比较，然后通过调节器读对执行器进行有所动作，以用来调节冷却水的流量，以利于换热器出来的气体达到一个稳定的温度值，有效的控制好气体温度。 &#

45、160;   62换热器温度控制系统 （图6-1） 6.3 换热器温度控制系统方块图 （图6-2）   该温度控制系统为一负反馈控制系统 T表示被加热介质的出口温度，是被调节参数 TT表示温度测量并将其变换为TC可接受的信号的仪表 TC表示用来控制温度的调整器 气动执行阀是执行器 换热器是被控制物理对象 f表示干扰因素，有原料气体流量变化，换热器环境温度的变化。 第七章 工程项目的经济评价   7.1工程项目投资计算 甲醇制氢装置的投资估算   7.11单元设备价格估算 本套装置共有储罐和锅容器4台，分别为甲醇储槽(V0102,常温常压)，水储槽(V01

46、03),原料液储槽(V0101,常温常压)，导热油(V0104),根据装置，初步估算各容器的容积为V 1=V2=V3=V4=9.42m3,V 1V2V3均为平低平盖容器 得W V1 =0.251V0.42v/8 =0.251*9.420.42*9.42/8=2091kg 所以WV1=WV2=WV3=WV4 =2091KG 该套装置有3台换热器，1台转化器，分别为：换热器(E0101,P=1.5MPa).过热器(E0102,P=1.5MPa),冷凝器(E0103,P=1.5MPa)、转化器（R0101,P=1.5MPa）,根据热负荷初步估算各换热器的面积分别为，F Z1=2.647m2,FZ2=

47、FZ3=2.647m2,FR1=58.3m2,计算其质量分别为W Z1=256.126kg,WZ2=WZ3=256.162kg,WR1=1871kg   该套装置共有3台它设备，分别为汽化塔，(T0101)吸收塔(T0102)解析塔(T0103)其中汽化塔下部为一换热器，估算质量为300kg,顶部为一填料塔，吸收塔和解析塔下部为一椭圆形封头立式容器，上部为一填料塔(D=0.5M),参考本组其他同学数据，计算结果及进行相似计算得到：T0101,T0102,T0103三个塔的质量分别为4000kg,3192kg,3192kg。   材料均选用碳钢，锅容器及塔设备为每公斤6元，换

48、热器每公斤12元，则静设备总价值为14.41676万元。   该装置共有5台泵，经查询价格，每台泵价格为1万元，合计5万元，因此该台装置的总设备费伟19.41767万元。   7.12总投资估算 用系数连乘法球总投资，各系数由参考文献二表3-1查的，k1=1.0559,k 2=1.2528,k3=1.0483,k4=1.0277,k5=1.0930,k 6=1.0803,k7=1.3061 已知设备费A=19.42万元，计算结果如下 设备安装工程费率B=k1A=1.0599*19.42=20.506万元 设备安装费=B-A=20.506-19.42=1.085万元 管道工程

49、费率C=k2B=1.2528*20.506=25.690万元 管道工程费=C-B=5.184万元 电气工程费率D=k3C=1.0483*25.690=26.931万元 电气工程费=D-C=26.931-25.690=1.241万元 仪表工程费率E=k4D=1.0277*26.931=27.677万元 仪表工程费=E-D=27.677-26.931=0.746万元 建筑工程费率F=k5E=1.093*27.677=30.250万元 建筑工程费=F-E=30.250-27.677=2.573万元 装置工程建设费率G=k6F=1.0803*30.250=32.679万元 装置工程建设费=G-F=32

50、.679-30.250=2.429万元 总投资H=KtG=1.3061*32.679=42.682万元 故甲醇制氢装置的投资估算额为42.5万元     7.2总成本费用的估算与分析 (1)外购原材料 甲醇制氢装置的外购生产原材料主要是甲醇，消耗量为337.826kg/h,一年按300天计算，年总用量2433吨，每吨按照2000元计算，则外购原材料为486.6万元。 (2)外购燃料   甲醇制氢装置在加热导热油需燃料导热油用量为33680kg/h,温度由320降至304.813，年折合燃料费用为8.733万元 （3）外购动力 甲醇制氢装置的需水量为285.041k

51、g/h,年计2053吨，每吨按2元计，年用水费4106元，泵主要是耗电能，按40KW计算每年7200h,则年耗电能28.8万度，每度电按0.5元计，年电费为14.4万元，则外购动力费总计14.8106万元 （4）工资  甲醇制氢装置定员为10人，每人工资按年薪2万元计，则每年工资总额为20万元。 （5）职工福利 项目评价时，职工福利费可按照职工工资总额的14%提取，所以甲醇制氢装置的职工年福利费为2.8万元。 （6）固定资产折旧费 用双倍余额递减法对甲醇制氢装置进行折旧，折旧年限为12年，则年折旧率为20%,年固定资产折曲额为8.5万元 （7）修理费 对甲醇制氢装置按固定资产原值的1

52、0%计算为4.25万元 （8）租贷费 本装置不发生租贷费 （9）摊销费用 假设项目为专利技术，其专利使用费为20万元，按10年摊销，每年计入的总成本费用为2万元。 （10）财务费用 该装置固定资产投资全部使用贷款，即贷45万元，按每年贷款利率6%计算，总贷款复息计2.7万元   由以上几项费用计算可见，每年原材料费、然动费、工资福利费、折旧修理费合计约545.694万元，按每月周转一次，则需资金约费60万元，周转资金全部使用短期贷款，按年利率6%计算，则年短期贷款利息为3.6万元。 （11）税金 根据生产能力，该套装置的氢气产量为62.5kg/h,年产量为450吨，每吨售价按照0.4万元计算，则氢气产品的的年销售入为180万元，该套装置的食品二氧化碳的产量为455.270kg/h,年产量约为3277.9吨，每吨售价按照0.2万元计算，则食品二氧化碳产品的年销售收入为655.6万元。两个产品合计年销售收入为835.6万元，销售税按照6%计算，则年税金为50.14万元(不计其他税)。 （12）其他费用 该装置按前11项成本费用综合的2%计算，约为12.1万元 （13）固定成本与变动成本 成本费用一览表 变动成本总计525.844万元固定成本总计40.25万元序号项目合计/万元序号项目合计/万元1外购材料48661