60万吨年甲醇项目煤气化装置二级证空闪蒸冷凝器设备设计方案.doc

60万吨/年甲醇项目煤气化装置二级证空闪蒸冷凝器设备设计方案 第一章 工艺流程及设计方案简介 1.1、煤制甲醇基本的工艺及设备介绍 生产甲醇、二甲醚的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气，但随着时代的发展及人们的需要，石油焦、石油在人们生活的当地无资源，相比较而言，煤炭资源丰富，可以保证以煤为原料的甲醇生产厂的原料供应的可靠性。 此次合成甲醇为采用低压的方法合成甲醇 主要工艺装置包括： 气化（高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为气体残物和少量参渣过程） 在气化炉进行反应的主要方程有CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣经一系列降温冷却被水蒸汽饱和后出气化炉，最终进入变换工段。 然后通过一系列变换、空分、净化、低温甲醇洗、硫回收、制冷、压缩、甲醇合成（合成气经过压缩机压缩至4～5MPa，送入合成塔，经铜基催化合成甲醇），合成塔出来的含甲醇产物气体经过换热器与混合气换热后，通过冷却，冷凝，分离出粗加粗，分离出的粗甲醇进入下一工段，甲醇精馏。通过第一精馏塔、第二精馏塔、甲醇罐区、从第二精馏塔塔顶馏出来的馏出物经冷凝得到精甲醇，再次通过部分回流后得到精甲醇产品。。 变换装置工艺流程简述 本装置的主要任务是：为了生产合成甲醇所要求的含有一氧化碳一定组成的变换气。 通过采取配气流程，即水煤气在变换工段经水煤气废热锅炉冷凝分离为两股，一股进变换炉，一氧化碳含量约8%（V）(干)在变换炉出口的，经中温换热器后与上述第二股的水煤气混合使其一氧化碳含量20%（V）(干)左右，通过降温回收具有热量分离冷凝液成为所需要的合成甲醇变换气送至净化工段。同时产生的具有高温冷凝液经泵送至气化工段洗涤塔，低温冷凝液进入气提塔，用低压蒸汽进行气提，将气提后的冷凝液送至灰水处理工段，把不凝气分离冷凝水后送至火炬系统焚烧。 1.2 简图说明 第二章 换热器的工艺计算 2.1 设计任务 属于变换单元作用是利用高温高压变换气通过热交换产生装置的低压蒸汽发生器中所需要的原料蒸汽达到高效节能的目的。该设备为管壳式废热锅炉因塔具有其管程介质和工作环境情况 ，在设计上具有一些特殊性与带来的棘手 ，通过探讨研究高压换热器的选材设计计算结构设计及制造技术要求，以期为合成甲醇装置中高压换热器的设计总结出一套合理的设计方法。 2.2 设计参数 本课题的相关设计参数如下： 表2—1设计参数 2.3 换热器选型 根据给定的设计参数，为了造价成本及管束可以自由伸缩，考虑到管壳壁温差较大，再加上U型管式换热器结构简单，管程流较为清洁体、不易结垢承压能力强，等一系列优点，综合考虑选用U型管式换热器。 2.4 工艺结构尺寸 2.4.1确定物性参数 进出口平均温度：为水和气体低粘度流体，其温度值可以取流体进口和出口温度的平均值。 壳程混合气体的平均温度为 管程流体平均温度为 查找相关物性数据如下表： 物性数据 壳程（变换气）（158℃） 管程（粗煤气）（236.35℃） 密度 ρ1=33.60kg/m3 ρ2=30kg/m3 定比热容 cp1=1.12KJ/(kg℃) cp2=4.57KJ/(kg℃) 导热系数 λ1=0.0488Wm-1K-1 λ2=0.555Wm-1K-1 粘度 μ1=31.2×10-6Pa S μ2=98.2×10-6Pa S 表2-2 物性数据 2.5计算总传热系数 2.5.1热流量 在确定的物流进口条件下及工艺条件规定下换热器的热流量的出口温度使其达到规定的状态，通过得到的热交换流体的冷流体和热之间，或是冷流体和热流体的热量，它们是通过间壁所传递的。 在热损失的情况很小，可以忽略不计，因为没有相变工艺流流动的热交换器是由下面给出的公式确定 式中 氢气和一氧化碳合成甲烷的方程式： 2H2 + CO CH3OH 根据物料衡算（按照一年300天，一天二十四小时计算）可CO流量为m1=9.79kg/h，则 2.5.2平均推动力计算 对于列管式换热器，常见的流型有：并流、逆流及折流 本设计采用逆流流向流型方式，在对数平均温差两端的换热器的传热流体的温度之间的平均温度差，所述对数平均温差由已给条件可知， 变换气 T2 372←442 T1 粗煤气 t1 237→310 t2 则，平均传热温差为： 2.5.3加热剂用量 2.5.4总传热系数K 壳程传热系数