甲醇合成塔设计说明书目录第一章：设计方案的确定与说明-3一、设计方案的确定............................................3二、方案说明..................................................31第二章：设计计算与校核..............................................4一、工艺计算..................................................4二、主要接管尺寸计算..........................................6三、合成塔的总体结构..........................................7第三章：设计计算结果................................................92第一章：设计方案的确定与说明-一、设计方案的确定传统的甲醇合成塔主要有一下几种：①三管并流合成塔②单管并流合成塔③I.C.I四段冷激式合成塔④三菱瓦斯的四段冷激式合成塔⑤多段径向甲醇合成塔⑥Lurgi式甲醇合成⑦轴径向甲醇合成塔三管并流合成塔,内件结构简单、操作稳定，但从气体并流换热的特点出发，能起到冷管作用的仅是外管，而内管只是担负了输送气体的任务。单管并流合成塔，冷管的输气管和冷管的端部都连接在环管上，而冷管与输气管的气量和传热情况都不相同，前者的温度要高得多，如不考虑膨胀，当受热后，冷管与环管的连接部位会因热应力而断裂，使合成塔操作恶化甚至无法生产。Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，合成甲醇所产生的反应热由管外的沸腾水带走，管外沸腾水与汽包维持自然循环，汽包是那个装有压力的控制器，以维持恒定的压力，因此管外沸腾水的温度是恒定的，于是管内催化剂的温度也几乎是恒定的，因此当操作条件发生变化时（如循环机故障等），催化剂也没有超温的危险，仍然可以安全运转。综合以上各甲醇合成塔的优缺点，选择Lurgi式合成塔作为甲醇合成的设备。二、方案说明Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，列管中装填C306型催化剂，合成气在列管中反应，合成甲醇所产生的反应热由管外的215℃，25bar的沸腾水带走。冷却水的流量通过流量调节阀进行调整，以精确控制反应器的温度，使其符合工艺要求。第3页共9页第二章：设计计算与校核一、工艺计算甲醇合成塔各物流流量和摩尔分率由前期采用AspenPlus软件进行的流程模拟计算得到。1、合成塔主要工艺参数根据Aspen模拟，进出甲醇合成塔的反应物和所生成物的物流表如下：项目温度℃压力bar摩尔流量mol/h质量流量kg/h摩尔分数反应物23020.455449.78668121.11生成物25019.955264.86868121.160.0940.1150.6050.1010.0080.0480.029CO0.106CO2H2CH4H2ON2CH3OH0.1120.620.0970.0070.0460.011上述反应所释放的反应热5167773kJ/h。进入合成塔的热水温度215oC，出口225oC，水流量2800KG／H。2.合成塔中反应管的设计选型(1)反应管选用无缝不锈钢管，材料为0Cr19Ni9第4页共9页取管长l=5.8m,内径r=34mm,外径R=38mm,壁厚d=2mm每根反应管的外侧面积s=0.619522㎡,容积V1=0.005266m3(2)选用催化剂为C306型，时空效率为1.2g/(ml.h)由流程模拟计算得甲醇的质量流量为4852kg/h,所需要的催化剂体积为V2=4852000÷1.2=4042972ml=4.04m3所需反应反应管数量为N1＝768（根）(3)传热计算校核①计算总传热系数Dm=36mmD内=34mmD外=38mmα内=3117kJ/(㎡·h·℃)α外=3561kJ/(㎡·h·℃)δ=3λ=64.85Rd=0.00012K=1/(Dm÷(α内×D内)+Dm÷(α外×D外)+δ÷λ+Rd)K=1333kg/（㎡·h·℃）②从流程模拟计算知道，Q=5167773kJ/h反应物进入塔内的温度为t01=230℃，生成物出塔的温度为t02=250℃，t11=215℃，出塔温度为t12=225℃t02-t12))/2=20℃循环冷却水进入塔的温度为所以，△m=(（01-11）+(ttt换热面积F=Q÷(K×△m)=193.8399㎡N2=F÷s=180(根)少于通过催化剂时空效率计算得出的反应管数量768根，故换热面积足够。（4）反应管的排列考虑到等边三角形排列的优点：管板的强度高、流体走短路的机会少、对流传热系数高、相同壳程内可排列更多的反应管，本合成塔采用等边三角形排列。排列间距t=1.5R=0.057m第5页共9页t3、塔径的计算：由《流体力学与传热》中的公式，D=t×(ne-1)+2b’计算壳体的内径。管中心距t=1.5d0=0.057m管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离...
