第第#頁共19頁簡單壓力容器圖紙壓力容器分類壓力容器分類介質危害性：指介質的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性。1、毒性：是指某種化學毒物引起機體損傷的能力。極度危害：最高容許濃度＜mg/m3;高度危害：最高容許濃度-＜mg/m3;中度危害：最高容許濃度一＜10mg/m3;輕度危害：最高容許濃度，10mg/m3。※介質毒性程度愈高，壓力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈嚴重，對材料選用、制造、檢驗和管理的要求愈高。Q235-B不能使用鋼板應逐張超聲檢測介質危害性100%射線或超聲檢測氣密性試驗法蘭帶頸且PN，2、易燃介質：爆炸下限＜10%,或爆炸下限和上限之差，20%的介質如甲烷、乙烷、乙烯、氫氣、丙烷、丁烷等。壓力容器盛裝的易燃介質主要指易燃氣體和液化氣體。※易燃介質對壓力容器的選材、設計、制造和管理等提出了較高的要求，易燃介質容器均采用全焊透結構壓力容器分類世界各國規范對壓力容器分類的方法各不相同，本節著重介紹我國《壓力容器安全技術監察規程》中的分類方法分類：①按壓力等級③按安裝方式1、按承壓方式分類：外壓容器：當容器的內壓力小于一個絕對大氣壓時又稱為真空容器內壓容器：低壓容器MPaWpVMPa中壓容器MPaWpVMPa高壓容器10MPaWpV100MPa超高壓容器p，100MPa2、按生產過程中的作用分類：反應壓力容器換熱壓力容器分離壓力容器儲存壓力容器3、按安裝方式分類：固定式壓力容器移動式壓力容器4、按安全技術管理分類②按容器在生產中的作用④按安全技術管理分類原則：根據容器壓力與容積乘積大小、介質危害程度以及容器的作用將壓力容器分類。第一類壓力容器三類容第二類壓力容器第三類壓力容器第三類壓力容器：具有下列情況之一的，為第三類壓力容器:a、高壓容器；b、中壓容器；c、中壓儲存容器；d、中壓反應容器；e、低壓容器；f、高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；g、中壓搪玻璃壓力容器；h、使材料制造的壓力容器；i、移動式壓力容器包括：鐵路罐車罐式汽車［液化氣體運輸車、低溫液體運輸車、永久氣體運輸車］和罐式集裝箱j、球形儲罐k、低溫液體儲存容器第二類壓力容器：具有下列情況之一的，為第二類壓力容器。a、中壓容器；b、低壓容器;c、低壓反應容器和低壓儲存容器；d、低壓管殼式余熱鍋爐；e、低壓搪玻璃壓力容器。第一類壓力容器：除上述規定以外的低壓容器為第一類壓力容器。由于各國的經濟政策、技術政策、工業基礎和管理體系的差異，壓力容器的分類方法也互不相同。采用國際標準或國外先進標準設計壓力容器時，應采用相應的分類方法。前言氫氣是一種重要的工業用品，它廣泛用于石油、化工、建材、冶金、電子、醫藥、電力、輕工、氣象、交通等工業部門和服務部門，由于使用要求的不同，這些部門對氫氣的純度、對所含雜質的種類和含量也有著不同的要求。近年來隨著中國改革開放的進程，隨著大量高精產品的投產，對高純氫氣的需求量正在逐漸擴大。烴類水蒸氣轉化制氫氣是目前世界上應用最普遍的制氫方法，是由巴登苯胺公司發明并加以利用，英國ICI公司首先實現工業化。這種制氫方法工作壓力為,原料適用范圍為天然氣至干點小于℃的石腦油。近年來，由于轉化制氫爐型的不斷改進。轉化氣提純工藝的不斷更新，烴類水蒸氣轉化制氫工藝成為目前生產氫氣最經濟可靠的途徑。甲醇蒸氣轉化制氫技術表現出很好的技術經濟指標，受到許多國家的重視。它具有以下的特點：1、與大規模天然氣、輕油蒸氣轉化制氫或水煤氣制氫比較，投資省，能耗低。與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低。所用原料甲醇易得，運輸儲存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高，不需要在凈化處理，反應條件溫和，流程簡單，故易于操作。可以做成組裝式或可移動式的裝置，操作方便，搬運靈活。摘要本次課程設計是設計生產能力為700m3/h甲醇制氫生產裝置。在設計中要經過工藝設計計算，典型設備的工藝計算和結構設計，管道設計，單參數單回路的自動控制設計，機器選型和技術經濟評價等各個環節的基本訓練。在設計過程中綜合應用所學的多種專業知識和專業基礎知識，同時獲得一次工程設計時間的實際訓練。課程設計的知識領域包括化工原理、過程裝備設計、過程機械、過程裝備控制技術及應用、過程裝備成套技術等課程。本課程設計是以甲醇制氫裝置為模擬設計對象，進行過程裝備成套技術的全面訓練。設計包括以下內容和步驟：1、工藝計算。生產裝置工藝設計。設備設計。分組進行。機器選型。設備不知設計。管道布置設計。繪制管道空視圖。設計一個單參數、單回路的自動控制方案。對該裝置進行技術經濟評價。10、整理設計計算說明書。設計任務書一、題目：生產能力為700m3/h甲醇制氫生產裝置二、設計參數：生產能為700m3/h三、計算內容：1、工藝計算：物料衡算和能量衡算。機器選型計算。設備布置設計計算。管道布置設計計算。技術經濟評價計算。四、圖紙清單：1、甲醇制氫裝置物流圖換熱器設備圖管板零件圖管道儀表流程圖設備布置圖管道布置圖管道空視圖管道空視圖第一章工藝設計甲醇制氫物料衡算、依據甲醇蒸氣轉化反應方程式：CH3OH-CO2t+H2CH3OHF分解為CO,轉化率99%,CO變換轉化率99*,反應溫度280℃,反應壓力為1、5MPa,醇水投料比1：。投料量計算代如轉化率數據CH3OH-CO2t+H2t+COt合并得到CH3OH+H2O—換熱設備設計任務根據給定的工藝設計條件，此設計為無相變熱、冷流體間換熱的管殼式換熱器設計任務。總體設計①確定結構形式。由于介質換熱溫差不大，在工藝和結構上均無特殊要求，因此選用固定管板式換熱器。②合理安排流程。安排水和甲醇的混合液體走管程，混合氣體走殼程。熱工計算①原始數據計算內容或項目管程流體名稱殼程流體名稱管程進、出口的溫度殼程進、出口的溫度管程、殼程的工作壓力管程的質量流量②物料與熱量恒算計算內容或項目換熱器效率負荷殼程的質量流量③有效平均溫差計算內容或項目64符號Ti;T0ti;t0pt;psWt單位℃℃MPakg/s計算公式或來源結果備注甲醇和水混合液混合氣體已計算25;175已計算280;已計算;已計算0、1730符號nQws單位Wkg/s計算公式或來源取用結果0、98*1050、1730備注符號單位計算公式或來源結果備注逆流對數平均溫度流程型式參數參數溫度校正系數有效平均溫差Atlog℃RP①AtM℃初步確定1-2型管殼式換熱器查圖4-2AtM=①Atlogl殼程-2管程0、375④初算傳熱面積計算內容或項目初選總傳熱系數初算傳熱面積⑤換熱器結構設計符號單位計算公式或來源結果K0W/參考表4-1240A0m22、815備注計算內容或項目符號管換熱管材料程換熱管內徑、外徑di;d換熱管管長L結換熱管根數n管程數Ni構管程進出口接管djt*Sjt尺寸設計管殼程數程換熱管排列形式結構換熱管中心距設分程隔板槽兩側計中心距管束中心排管數殼體內徑換熱器長徑比實排熱管根數折流板形式折流板外直徑折流板缺口弦離折流板間距折流板數殼程進出口接管尺寸⑥結構設計與強度設計NsSSnncDiL/DinDbhBNbdjs*Sjs單位mmm計算公式或來源選用碳鋼無縫鋼管選用9m標準管長折半根據管內流體流速范圍選定按接管內流體流速mmmmm1分程隔板槽兩側正方形排列，其余正正三角形排三角形排列列5=或按標準按標準0、004L/Di作圖選定按GB151-1999取取合理選取70、1718、77136彈弓形折流板16合理選取1）換熱流程設計：采用殼程為單程、管程為雙程的結構型式、2）換熱管及其排列方式:采用的無縫鋼管，材料為20號鋼。熱管排列方式為三角形排列。如圖所示，共排列36根。3）折流板：采用通用的單弓形折流板，材料為Q235-B鋼，板厚6川山,板數16塊。4）拉桿：采用Q235—B,mm,共6根。5）筒體：材料采用16MnR鋼，采用鋼管，取Dn=219mm6）封頭：采用標準橢圓形封頭，材料采用16MnR鋼。取Dn=219mm采用標準封頭，長徑是短徑的2倍，即取55筒體厚度，=考慮到內部壓力較大，有腐蝕性等因素，取8=4mm封頭h2=25mmh1=55mm7）法蘭：甲型。墊片種類。非金屬輕墊片，石棉橡膠板法蘭材料：板材16乂口區螺栓材料：35螺母材料：Q235-B筒體法蘭選用甲型平焊法蘭JB4701-92,密封面選用平密封面JB4701-92法蘭PII219-16MDN=300D=430,D1=390,D2=355,D3=345,D4=345,b=342，螺柱：M20,16個管程和殼程進出口接管法蘭選用帶頸平焊鋼制管法蘭尺寸分別為：管程：D=140,K=100,L=18,n=4,Th=M16,C=18,B1=39,N=60,R=5,H=30,質量=殼程：D=185,K=145,L=18,n=4,Th=M16,C=2-,B1=78,N=104,R=6,H=32,質量二8）管板：采用固定式管板，其厚度可以按照GB151《管殼式換熱器》標準進行設計，取40mm。9）支座：型式：重型安裝形式，固定式，代號F材料：Q235-A、F結構特征，包角，彎制，單筋，不帶墊板標記：JB/T4712-92鞍座BV219-F第三章機器選型計量泵的選擇往復泵是容積式泵。在高壓力小流量，輸送粘度大的液體，要求精確計量即要求流量隨壓力變化小的情況下宜選用各種類型式的往復泵。要求精確計量時，應用計量泵。往復泵的流量可采用各種調節機構達到精確計量，即計量泵。計量泵用于生產中需要精確計量，所輸送介質的場合：如注緩蝕劑，輸送酸，堿等。流量可在0-100%范圍內調節，但一般應在30%-100%范圍內使用，計量泵有柱塞式和隔膜式，柱塞式計量流量的精度高玉隔膜式。J型計量泵適用于輸送各種不含固體顆粒的腐蝕性和非腐蝕性介質。甲醇制氫工藝需要精確的投料比，故應選用計量泵。現工藝設計要求甲醇的投料量為/h,水為kg/h,現按工藝要求分別選擇一臺甲醇計量泵，一臺純水計量泵，一臺原料計量泵。已知條件：1、甲醇正常投料量為卜8/人溫度為25℃,密度為/伍操作情況為泵從甲醇儲槽中吸入甲醇，送入與原料液儲槽，與水混合。2、水的正常投料量為外，溫度為25℃,密度為/人操作情況為泵從純水儲槽中吸入水，送入原料液儲槽，與甲醇混合。3、原料液儲槽出來的量為甲醇/h,水外,溫度為25℃，操作情況為泵從原料液儲槽中吸入原料液，送入換熱器。甲醇計量泵選型工藝所需正常的體積流量為：/=/h泵的流量Q=*=/h工藝估算所需揚程30M,泵的揚程H=*30=33M。折合成計量泵的壓力P=pHg=33*807*/106=泵的選型，查文獻一，JZ-500/型計量泵的流量為500L/h,壓力為，轉速為102”山訕,進出口管徑為15mm,電機功率為，滿足需要。純水計量泵的選型工藝所需正常的體積流量為：/=/h泵的流量Q=*=/h、工藝估算所需揚程30M,泵的揚程：H=*30=33M折合成泵的壓力：P=Hpg=33*997*/106=泵的選型：查文獻一，JZ-400/型計量泵的流量為400L/h,壓力為，轉速為126r/min,進出口管徑為15mm,電機功率為，滿足要求。原料計量泵的選型原料液密度：。=807*1/+997*/=92W8/川3工藝所需正常的體積流量為：/=/=/h泵的流量Q=*=/h工藝估算所需的揚程80M,泵的揚程H=*80=88M折合成泵的壓力P=pHg=88*921*/106=泵的選型查文獻一，JD-1000/型計量泵的流量為1000L/h,壓力為，轉速為115r/min,電機功率為，滿足要求。離心泵的選型吸收劑循環泵已知條件：碳酸丙烯酯吸收劑的用量為/人溫度為40℃,密度為1100kg/m3,由吸收塔出口出來經泵送到吸收塔，選擇離心泵作為吸收劑的輸送泵。工藝所需正常的體積流量為：/h。泵的流量Q=*=/h工藝估算所需的揚程30M泵的揚程H=*30=33M泵的選型：查文獻一，選用B型單級離心泵，BJ25-40型離心泵，流量為25m3/h,揚程為40m,轉速為2950r/min,電機功率，滿足要求。冷卻水泵。已知條件：冷凝水為循環水，采用中溫型冷水塔,溫差AT=10℃,用水量*104kg/h,溫度為常溫25℃,密度為997kg/m3,在冷凝器中進行換熱，采用B型單級離心泵。工藝上所需正常體積流量為*104/997=32m3/h泵的流量：Q=*32=/h工藝估算所需的揚程30M泵的揚程H=*30=33M泵的選型：查文獻一，選用B型單級離心泵8」50-40型離心泵，流量50m/h,揚程42m,轉速2950r/min,電機功率10KW,滿足要求。第四章設備布置圖設計設備布置方案本次設備布置方案，采用設備在室外布置，具體設備布置方案和尺寸清參加設備布置圖，比例為1:100。主要設備的尺寸代號V0V0102V0103T0T0102T0103R0E0E0102E0103計量泵甲醇計量泵純水計量泵原料液計量泵往復泵吸收劑循環泵冷卻水循環泵第五章管道布置設計3名稱甲醇儲罐純水儲罐原料液儲罐氣化塔吸收塔解析塔轉化器預熱器過熱器冷凝器高度mm1200120018006600660066005505357435743574直徑mm20002000200080020002000500219219219代號流量L/h壓力MPa轉速r/minJZ-500/500102JZ-400/400126JD-1000/1000n5電機功率KW代號流量L/h壓力MPa轉速r/min電機功率BJ25-4025402950BJ50-4050422950105、1管子選型脫鹽水管徑確定脫鹽水流量為/卜，密度為997kg/m3,流速取2m/s由V=/4*du得d===根據標準選用無縫鋼管，壁厚取為走甲醇管的管徑確定甲醇流量為/匕密度為807kg/m3,流速取為2m/s則d===根據標準選用DN15無縫鋼管，壁厚取原料輸送管原料液用量為/卜，密度為921kg/m3,流速取為2m/s則d==根據標準選用DN15無縫鋼管，壁厚度為進入吸收塔混合氣體所需管徑尺寸確定混合氣體質量為/匕密度/川3,流速35m/s則d==根據標準選用DN100無縫鋼管，壁厚度為4mm吸收液管子尺寸吸收液量為/匕密度為110kg/m3,流速/s則d==根據標準選用DN20無縫鋼管，壁厚度為3mm冷卻水管子尺寸冷卻水為*104卜8/卜，密度為997kg/m3,流速2m/s則d==75mm2根據標準選DN8-無縫鋼管，壁厚為3mm主要管道工藝參數匯總一覽表序號12345管道編號管內介質設計壓力MPa設計溫度℃管子規格材料DN0-20L1B脫鹽水5020DN0102-20L1B脫鹽水5020PL0-15L1B甲醇5020PL0102-15L1B甲醇5020PL0103-15L1B原料液50206PL0104-15L1B原料液1、6507PL0105-15L1B原料液1758PG0-100N1B原料氣1759PG0102-100N1B原料氣28010PG0103-100N1B原料氣28011PG0104-100N1B原料液22512PG0105-100N1B