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 司首先实现工业化。这种

2、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

3、目录 . 3摘要 . 3设计任务书 . 4换热设备 . 8第一章工艺设计 . 5 第二章设备设计计算和选型 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

4、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、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、题目：生产能力为 700m3/h 甲醇制氢生产装置、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

5、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 (PL0104-15L1B)8、管道空视图 (PL0105-15L1B)第一章 工艺设计甲醇制氢物料衡算 .(1) 依据甲醇蒸气转化反应方程式：CH3OH CO + 2H2CO + H2O CO2 + H21:1.5(mCH3OHF 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 ol)。(2) 投料量计算代如转化率数据CH3

6、OH 0.99 CO + 1.98 2H2 +0.01 CH3OHCO + 0.99 H2O 0.99 CO2 + 0.99 H2+ 0.01 CO合并得到CH3OH + 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。

7、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 CO2 337.828/32 * 0.9801 * 44=455.370 kg/hH2337.828/32 * 2.9601 * 2=62.500 kg/hCO 337.828/32 * 0.0099 * 28=2.926 kg/h剩余甲醇 337.828/32 * 0.01 * 32=3.378 kg/h

8、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=9.450.4MPa 压力下 CO2 = pM /RT =4 * 44/0.082 * (273.15 + 25) =7.20 kg/m3CO2 体积重量 V CO2 =455.370/7.20 =

9、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。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

10、=1.5MPa初设 T=170 p 甲醇 =2.19MPa; p 水 =0.824MPap 总 =1.3704MPa 1.5MPa再设 T=175 p 甲醇=2.4MPA; p 水 0.93MPap 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 5=-5.190*10 5 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，如必定压热容与温

11、度的关系，可得：Cp320kj/(kg K),Cp300 =2.81 kj/(kg K)取平均值 Cp=2.83 kj/(kg K)则导热油的用量 w=Q 反应 /(Cp t)= 5.190*10 5 / (2.83*5)=3.668*10 4 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5Q=Cp m t=( ) *(280-175)=2.117*10 5 kj/h导热油 Cp=2.825 kj/(kg K), 于是其温度降为54 t=Q/(Cp m)= 2.117 * 105 /(2.86 * 3.668*

12、10 4 )=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/kgQ=337.828 *727.2 +2031*285.042=8.246*10 5 kj/h以 300导热油 Cp 计算 Cp=2.76 kj/(kg K)64t=Q/(Cp m)=2.36*10 64)=8.145 则导热油出口温度 t2 =312.958-8.145=304.812 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

13、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5Q= cpm + 285.042 *4.30)*(175 -25)=3.430*10 5 kj/h 管程：取各种气体的比定压热容为：CpCO2 10.47 kj/(kg K)CPH2 14.65 kj/(kg K)CPH20 4.19 kj/(kg K) 则管程中反应后其体混合物的温度变化为： 5 t=Q/(Cp * m)= 3.430*10 5 换热器出口温度 280-56.264=223.736 (6) 冷凝器 (E0103)CO2 、CO 、H2 的冷却6Q1 = cpm )*(223.736-40)=1.05*10

14、kj/h 压力为 1.5MPa 时水的冷凝热为：5H=2135kj/kg, 总冷凝热 Q2 =H * m=2135 *98.8=2.109*10 5 kj/h水显热变化 Q3 =cpm t=4.19* 98.795*(223.736 -40)=7.600*10 4 kj/h6Q= Q1+ Q2+ Q3=1.407*10 6 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*10 6/(4.19*10)=3.359*10 4 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

15、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

16、QW3.43*10 5壳程的质量流量wskg/s01730（表 2-2）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ltog146.918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R0375参数P0.588温度校正系数查图 4-20.95有效平均温差tM tM = ltog141.041（表 2-3）初算传热面积单位结果备注计算内容或项目符号计算公式或来源初选总传热系数K0W/(m 2 ) 参考表 4-1240初算传热面积A0m22815（表 2-4）换热器结构设计计算内容或项目符号单位计算公式或来源结果 备注管 换热管材料选用碳钢无缝钢管程

17、 换热管内径、外径di;dm0.025;0.021换热管管长Lm选用 9m 标准管长折半15结 换热管根数n24（圆整）管程数Ni根据管内流体流速范围选定2构 管程进出口接管尺djt*Sjtm按接管内流体流速 3m/s 合理选取寸设 （外径 * 壁厚 ）计管程 壳程数Ns1结构 换热管排列形式分程隔板槽两侧正方形排列，其余正三角正三角形排设计形排列列换热管中心距SmS=1.25d 或按标准0.032分程隔板槽两侧中Sn按标准0004心距管束中心排管数nc7壳体内径Dim0171换热器长径比L/ DiL/ 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 GB

18、151-19990.168折流板缺口弦离hm取0.0342折流板间距Bm取0.171折流板数Nb16选取壳程进出口接管尺djs*Sjs合理选取寸表 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.362）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 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 D n=219mm6）封头：采用标准椭圆形封头，材料采用16M

19、nR 钢。取 D n=219mm 采用标准封头，长径是短径的 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=25mm h1=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 219-16MDN=300 D=430,D 1=390,D 2=355,D 3=345,D 4=345, =34螺2,柱： M20,16 个 管程和壳程进出口接管法兰选用带颈

20、平焊钢制管法兰尺寸分别为：管程： 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）,取 40mm 。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9）支座：型式：重型 安装形式，固定式，代号 F 材料： Q235-A F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

21、泵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337.826kg/h, 水

22、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。3.11 甲醇计量泵选型工艺所需

23、正常的体积流量为： 337.826/0.807=418.61L/h泵的流量 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= 3*807*8.81/10 6=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 15 mm,电机功率为 1.1KW, 满足需要。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泵的流量 工艺估算所需扬程 30M, 泵的扬程： H=1.1*30=33M折合成泵的

24、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。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/m 3工艺所需正常的体积流量为： (285.041+337.826)/(0.921)=622.867/0.921=676.29L/h泵的流量 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=8

25、8*921*9.81/10 6=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 离心泵的选型吸收剂循环泵33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。工艺所需正常的体积流量为 :20.07m3/h。泵的流量 3/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

26、 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。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=32m 3/h泵的流量： Q=1.05*32=33.6m 3/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 4

27、2m,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(400)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

28、器3574 219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)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

29、V= /4*d 2u得 d= = =7.11mm根据标准选用 DN1.5 无缝钢管，壁厚取为 1.5mm走甲醇管的管径确定甲醇流量为 337.826kg/h, 密度为 807kg/m 3,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原料输送管 原料液用量为 622.867kg/h, 密度为 921kg/m 3 ,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/m 3,流速 35m/s则 d= =9

30、7.2mm根据标准选用 DN100 无缝钢管，壁厚度为 4mm吸收液管子尺寸吸收液量为 20.073m3/h, 密度为 110kg/m 3,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冷却水管子尺寸冷却水为 3.19*104kg/h, 密度为 997kg/m 3,流速 2m/s则 d= =75mm根据标准选 DN8- 无缝钢管，壁厚为 3mm5.2 主要管道工艺参数汇总一览表材料序号 管道编号 管内介质 设计压力 MPa 设计温度 管子规格1DN0101-20L1B脱盐水0.350202DN0102-20L1B脱盐水0.350203PL0101-

31、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1.6175209PG0102-100N1B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

32、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0.63202020R00103-125L1B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/T8163-19990Cr18Ni9Ti 参照标准 GB/T14976镀锌管参照 GB/T149765.

33、3 管道上阀门的选型序号管道编号设计压力MP 公称直径DN/M 连接形式阀门型号aM1DN0101-20L1B0.325法兰闸阀 Z25W-1.0T2DN0102-20L1B0.325法兰、螺纹闸阀 Z25W-1.0T/ 止回阀H11T-1.63PL0101-15L1B0.315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/H1

34、1T-1.68PL0108-20N1B1.6520法兰Z15W-1.0T9R00101-125L1B0.6125法兰Z41H-1.6C10R00104-125L1B0.6125法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C11CWS0101-80L1B 0.380法兰Z15W-1.0T12CWE0101-80L1B 0.380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 JB308-755.4 管件选型弯头采用 90弯头，参考文

35、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， P1895.5 管道布置图P0101,P0102,P0选取该区域的中上部区域来布置管线，具体管路布置清参考 JQ11-032 管道布置图，所含设备有 103,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

36、道法兰列表如下：管道编号H0101-100N1B管内介质氧气设计压力1.6公称直径100阀门公称压 法兰类型 力等级 (MP密封面形 式凹凸面公称压力等级(MPa)2.52.5带颈平焊PG0101-100N1B原料气1.61002.5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0.48

37、01.6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1.6PL0102-15L1B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.

38、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1.0CWR0101-80L1B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7P

39、L0105-15L1B175100岩棉8PL0106-20L1B5080岩棉9PL0107-20L1B5080岩棉10PL0108-20L1B5080岩棉11PG0101-100N1B175100岩棉12PG0102-100N1B280100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2

40、1R00104-125L1B320100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、 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6 1 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

41、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。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

42、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 （V0103）,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0.42 v/8 0.42 9.42/8得 W V1 =0.251V =2091kg所以 WV1=W V2=W V3 =W V4 =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 (E010 3,P=1.5MPa)、转化器( R010

43、1,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,F Z2=F Z3=2.647m2,F R1=58.3m2,计算其质量分别为 W Z1=256.126kg,W Z2=W Z3=256.162kg,W R1=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,T010

44、3 三个塔的质量分别为 4000kg,3192 kg,3192kg 。材料均选用碳钢，锅容器及塔设备为每公斤 6 元，换热器每公斤 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,k 3=1.0483,k4=1.0277,k5=1.0930,k 6=1.0803,k 7=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=k 1万

45、元设备安装费 =B-A=20.506-19.42=1.085 万元管道工程费率 C=k2万元管道工程费 =C-B=5.184 万元电气工程费率 D=k 3万元电气工程费 =D-C=26.931-25.690=1.241 万元仪表工程费率 E=k4万元仪表工程费 =E-D=27.677-26.931=0.746 万元建筑工程费率 F=k 5万元建筑工程费 =F-E=30.250-27.677=2.573 万元装置工程建设费率 G=k 6万元 装置工程建设费 =G-F=32.679-30.250=2.429 万元 总投资 H=Kt 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

46、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 285.041kg/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 4 0KW 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

47、 万元，则外购动力费总计 14.81 06 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10%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

48、 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

49、 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 万元成本费用一览表变动成本总计 525.844 万元序号项目合计 /万元1外购材料48662外购燃料8.7333外购动力14.81064周转资金借贷利息净支出 3.65汇兑损失净支出6金融机构手续费7其他费用12.113）固定成本与变动成本固定成本 总计40.25 万元序号项目合计 / 万元1职工工资20.02职工

50、福利费2.82固定资产折旧费8.54修理费4.255租赁费6摊销费用2.07长期负债利息净支出2.78税金50.14（表 7-1）73 甲醇制氢项目的财务评价由前面已知，甲醇裂解制氢装置的固定资产投资估算为42.5 万元。总成本费用如上表所示。因该项目规模较小，因此只做财务评价，不再做国民经济评价及社会效益分析，盈利能力分析年（平均）利润总额 =年（平均）产品销售收入 -年（平均）总成本费用 -年（平均）销售税金 =835.6-525.8436-40.25-50.14=2 19.366 万元。投资总额 =建设投资 +建设期利息 +流动资金 =42.5+3.6+60=106.1 万元。投资利润率 =年 （平均 ）利润总