【精品】甲醇制氢生产装置计算说明

甲醇制氢生产装置

计 算 书 说 明

1 / 45

书资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

甲醇制氢生产装置

计

算

书

说

明

2 / 45

书资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

甲醇制氢生产装置

计

算

书

说

明

3 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

目录

前言——-—----——-—-————-—---—----———--————--—----—-

设计任务书-—-————--——--————--————-----—--——————--

第一章工艺设计——--—-————--———-——--—--—---—----—--—-

1。1物料衡算

1.2热量衡算

第二章设备设计计算和选型—-过热器---—-——--—-----—-—--—

第三章机器选型——---—--—-—--——-—--——--—————-——--——

3。1计量泵的选型

3。2离心泵的选型

第四章设备布置图设计————-——-————--——------——----————--

4.1设备布置方案

4.2主要设备的尺寸

2 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

第五章管道布置设计---—--—---—-——-——--—---—-——-———--—--

5。1管子选型

5。2主要管道工艺参数汇总一览表

5。3管道上阀门的选型

5.4管件选型 5.5管道布置图 5.6管道空视图 5。7法兰选型

5。8筒体保温材料一览表 5。9管道仪表流程图

第六章自动控制方案设计-—————————--————------———----——

第七章工程项目的经济评价——--------———-——--—-------—-

7.1甲醇制氢装置的投资估算 7.2总成本费用的估算与分析 7.3甲醇制氢项目的财务评价

第八章数据校核—--———-—----———--—-——-—-——----——-—--——

课程设计总结—-———--——--———---—---——-—--—-—----————————— 致谢参考文献

3 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

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。

3 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

错误!未指定书签。错误!未指定书签。

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：

CH3OH—→CO↑+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1.5MPa,醇水投料比1：1。5(mol)。

(2）投料量计算 代如转化率数据

CH3OH—→0.99CO↑+1。982H2↑+0.01CH3OH CO+0。99H2O —→0.99CO2↑+0。99H2↑+0。01CO↑ 合并得到

CH3OH+0。9801H2O—→ 0.9801CO2↑+2.9601H2↑+0.01CH3OH+0.0099CO 氢气产量为： 2900m³/h=129.464kmol/h

甲醇投料量为： 129.464/2.9601＊32=1399.564kg/h 水投料量为： 129.464/2.9601＊1.5＊181180。882kg/h

（3）原料储液槽（V0101）

进：甲醇1399。564kg/h，水1180.882kg/h. 出：甲醇1399.564kg/h,水1180.882kg/h。

（4） 换热器（E0101),汽化塔(T0101)、过热器（E0102) 没有物流变化

（5） 转化器（R0101)

进：甲醇1399。564kg/h,水1180。882kg/h，总计2580。446kg/h 出：生成CO2 129.464/2。9601*0。9801＊44=1886。104kg/h H2 129.464/2。9601*2。9601＊2=258。928kg/h CO 129。464/2.9602*0。0099*28=12.124kg/h 剩余甲醇 129。464/2.9601*0.01*32=13。996kg/h

剩余水 1180.882—129。464/2。9601＊0。9801＊18=409。294kg/h

4 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

总计 2580。446kg/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。77m³。

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: 11．77-2．32=9.45

0.4MPa压力下ρCO2=pM/RT=4＊44/[0。082＊（273.15+25）］=7。20kg/m³ CO2体积重量VCO2=1886。104/7.20=261.959m³/h 据此,所需吸收液的量为261.959/9.45=27。721m³/h

考虑吸收塔效率以及操作弹性需要，取吸收液量为27。721*3=83。163m³/h 系统压力降至0.1MPa时，析出CO2量为261。959m³/h=1886。104kg/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。6p水=1。5MPa

初设T=170℃ p甲醇=2.19MPa;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49.66kj/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＊10kj/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，如必定压热容与温度的关系,可得： Cp320℃=4.1868*0。68=2.85kj/(kg．K)，Cp300℃=2.81kj/（kg．K) 取平均值 Cp=2.83kj/（kg．K)

则导热油的用量w=Q反应/（CpΔt）=5.190＊10 /（2.83＊5)=3。668＊10kg/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。

5

4

5

5 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

气体升温所需热量为:

Q=ΣCpmΔt=（1。90＊337.828+4.82*285.042）＊(280—175)=2。117＊10kj/h 导热油Cp=2.825kj/（kg．K），于是其温度降为

Δt=Q/（Cpm）=2。117＊10/(2。86＊3。668*10）=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。2kj/kg水H=2031kj/kg

Q=337.828*727。2+2031*285。042=8。246＊10kj/h 以300℃导热油Cp计算Cp=2。76kj/（kg．K)

Δt=Q/（Cpm)=2。36*10/2.76*3。668＊10)=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ΔT=320-304.812=15.2℃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=ΣcpmΔt=(337.828*3.14+285.042*4.30）＊(175-25)=3。430*10kj/h 管程：

取各种气体的比定压热容为： CpCO2≈10。47kj/(kg．K) CPH2≈14.65kj/(kg．K） CPH20≈4.19kj/(kg．K） 则管程中反应后其体混合物的温度变化为：

Δt=Q/（Cp*m）=3。430＊10/(10.47＊455.267+14。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） ①CO2、CO、H2的冷却

Q1=ΣcpmΔt=（10。47＊41886.104+14.65＊258。928+4。19*12。124)＊（223。736-40)=4。

6

335*10kJ/h

②压力为1.5MPa时水的冷凝热为：

H=2135kj/kg,总冷凝热Q2=H＊m=2135＊409.294=8.74＊10kJ/h 水显热变化Q3=cpmΔt=4.19*409.294*（223.736—40）=3。15＊10kj/h Q=Q1+Q2+Q3=5。524*10kJ/h

冷却介质为循环水,才用中温型凉水塔，则温差ΔT=10℃

6 / 45

6

5

5

5

5

6

4

5

5

4

5

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

用水量w=Q/(cpΔt）=5.524*10/(4。19＊10)=1。318*10kg/h

错误!未指定书签。

错误!未指定书签。

3。1计量泵的选择

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,水为285。041kg/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337.826kg/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℃

65

7 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

，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

工艺所需正常的体积流量为:1399.564/0.807=1734。280L/h 泵的流量Q=1。05＊1734。280=1820。994L/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=ρHg=0。807*8.81＊10—3*33=0。261Mpa 泵的选型，查文献一，JZ-1000/0.32型计量泵的流量为1000L/h,压力为0.32Mpa,转速为126r/min，进出口管径为24mm，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：1180。882/0。997=1184.435L/h 泵的流量Q=1。05＊1184.435=1243。657L/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=Hρg=33*997＊9.81/10=0。323Mpa

泵的选型：查文献一，JZ—630/0.5型计量泵的流量为630L/h，压力为0。5Mpa,转速为126r/min,进出口管径为24mm，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：ρ=807＊1/(1+1.5）+997＊1.5/(1+1.5）=921kg/m

工艺所需正常的体积流量为：（1399。564+1180。882）/(0。921）=2801。79L/h 泵的流量Q=1。05＊2801.79=2941。88L/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=ρHg=88＊921＊9。81/10=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80.29m/h，温度为40℃,密度为1100kg/m，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:80。29m/h。 泵的流量Q=1。05＊80。29=84。304m/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IS型单级离心泵，IS100-65-200型离心泵,流量为100m/h，

8 / 45

3

33

3

3

6

3

6

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

扬程为50m，转速为2900r/min，电机功率17.9KW，满足要求。

9 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

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ΔT=10℃，用水量3。19＊1180.882kg/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＊1180.882/997=32m/h 泵的流量:Q=1.05*32=33。6m/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/h，扬程42m，

转速2950r/min,电机功率10KW，满足要求

错误!未指定书签。错误!未指定书签。

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 V0101 V0102 V0103 T0101 T0102 T0103 R0101 E0101 E0102 E0103

计量泵 甲醇计量泵 纯水计量泵 原料液计量泵

往复泵

吸收剂循环泵 冷却水循环泵

代号

JZ-1000/0.32 JZ-630/0.5 JD-1000/1。3

流量L/h 1000 630 1000

压力MPa 0.32 0.5 1.3

转速r/min 126 126 115

电机功率KW 1.1 1。1 2。2 电机功率 17.9 10

名称 甲醇储罐 纯水储罐 原料液储罐 气化塔 吸收塔 解析塔 转化器 预热器 过热器 冷凝器

高度mm 1200 1200 1800 6600 6600 6600

4505

直径mm 2000 2000 2000 800 2000 2000 500

3

3

3

代号 流量L/h 压力MPa 转速r/min IS100—65-200 100 65 2900 BJ(B)50-40 50 40 2950

9 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

错误!未指定书签。错误!未指定书签。

5．1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1180.882kg/h，密度为997kg/m,流速取2m/s，由V=Л/4*du得d=14。5mm

根据标准选用DN15无缝钢管,壁厚取为2。5mm 5.1.2走甲醇管的管径确定

甲醇流量为1399。564kg/h,密度为807kg/m，流速取为2m/s。同样由V=Л/4*d2*u=8.61mm，得d=22.3mm

根据标准选用DN25无缝钢管，壁厚取2。5MM 5.1。3原料输送管

原料液用量为2580.446kg/h,密度为921kg/m,流速取为2m/s。则d=22.3mm 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2157.156kg/h,密度0.557kg/m,流速35m/s.则d==197。8mm 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83.163m3/h，密度为110kg/m,流速2.5m/s。则d=10.3mm 根据标准选用DN15无缝钢管，壁厚度为2。5mm 5.1。6冷却水管子尺寸

冷却水为3.19＊1180.882kg/h，密度为997kg/m,流速2m/s.则d==25。8mm 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

管道编号 管内介质 DN0101-15L1B 脱盐水 DN0102—15L1B 脱盐水 PL0101-20L1B 甲醇 PL0102—20L1B 甲醇 PL0103—25L1B 原料液 PL0104-25L1B 原料液 PL0105—25L1B 原料液 PG0101-225N1B 原料气 PG0102—225N1B 原料气 PG0103—225N1B 原料气 PG0104-225N1B 原料液

设计压力MPa 0.3 0。3 0.3 0。3 0。3 1．6 1。6 1。6 1.6 1。6 1.6

设计温度℃ 50 50 50 50 50 50 175 175 280 280 225

管子规格

材料 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

3

3

33

33

2＊

10 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 PG0105-225N1B 原料气 1。6 H0101—100N1B 氢气 1。6 PL0106-20N1B 碳酸丙烯1。65

酯

PL0107-20N1B 碳酸丙烯1。65

酯

PL0108-20N1B 碳酸丙烯1.65

酯

PG0106—80N1B 食品二氧0．4

化碳

R00101—125L1B 导热油 0。6 R00102-125L1B 导热油 0。6 R00103—125L1B 导热油 0.6 R00104-125L1B 导热油 0.6 CWS0101-30L1B 冷却水 0。3 CWR0101-30L1B 冷却水 0.3

50 50 50 50 50 50 320 320 320 320 50 50

20 20 20 20 20 0Cr18Ni9Ti 20 20 20 20 镀锌管 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

管道编号 设计压力MPa 公称直径DN/MM 连接形式 阀门型号 DN0101—15L1B 0.3 15 法兰 闸阀Z15W-1.0T DN0102-15L1B 0。3 15 法兰、螺纹 闸阀Z15W-1。0T PL0101-20L1B 0.3 PL0102—20L1B 0。3 PL0103-25L1B 0。3 PL0104—25L1B 1.6 PL0106-20N1B 1。65 PL0108-20N1B 1.65 R00101-125L1B 0。6 R00104—125L1B 0。6 CWS0101—80L1B 0。3 CWE0101-80L1B 0。3 H0101-100N1B 1.6 PG0106—80N1B 0。4

20 20 25 25 20 20 125 125 80 80 100 80

法兰

法兰、螺纹 法兰

法兰、螺纹 法兰、螺纹 法兰 法兰 法兰 法兰 法兰 法兰 法兰

Z20W-1.0K Z20W—1.0K Z25W-1。0OK Z15W-1.0K Z15W-1.0T Z15W-1.0T Z41H—1。6C Z41H-1.6C Z15W-1.0T Z15W-1.0T Z41H—1。6C Z41H-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。

11 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

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

管内介设计压力 公称直径 阀门公称法兰类型 质 压力等级

(MPa）

H0101-100N1B 氧气 1。6 100 2。5 带颈平焊 PG0101-225N1B 原料气 1。6 225 2。5 带颈平焊 PG0102-100N1B 原料气 1.6 225 4.0 带颈平焊 PG0103—100N1B 氢气1。6 225 4.0 带颈平焊

10％

PG0104—100N1B 二氧化1。6 225 4.0 带颈平焊

碳73％

PG0105—100N1B 水17% 1。6 225 2.5 带颈平焊 PG0106-80N1B 食品二0。4 80 1.6 带颈平焊

氧化碳

R00101—125L1B 导热油 0。6 125 1。6 带颈平焊 R00104—125L1B 导热油 0.6 125 1。6 带颈平焊 PL0101-15L1B 甲醇 0.3 20 1.6 带颈平焊 PL0102—15L1B 甲醇 0。3 20 1.6 带颈平焊 PL0103-15L1B 原料液 0．3 25 2.5 带颈平焊 PL0104—15L1B 原料液 1．6 25 2．5 带颈平焊 PL0106—20N1B 吸收液 1.65 20 2。5 带颈平焊 PL0107-20N1B 吸收液 1。65 20 2。5 带颈平焊 PL0108-20N1B 吸收液 1.65 20 2.5 带颈平焊 DN0101-20L1B 脱盐水 0.3 15 1。0 带颈平焊 DN0102-20L1B 脱盐水 0。3 15 1。0 带颈平焊 CWS0101-80L1B 冷却水 0.3 30 1.0 带颈平焊 CWR0101-80L1B 冷却水 0。3 30 1.0 带颈平焊 （表5—3)

5.8筒体保温材料一览表 序号 1

管道编号

DN0101—15L1B

设计温度℃ 50

保温层厚度mm 80

保温材料 岩棉

密封面形公称压力等式 级（MPa) 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凹凸面 凸面 凸面 凸面 凸面

2.5 2。5 4.0 4.0 4.0 2。5 1.6 1。6 1.6 1.6 1.6 1．6 2．5 2。5 2.5 2.5 1。0 1.0 1.0 1。0

12 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 DN0102—15L1B PL0101-20L1B PL0102-20L1B PL0103—25L1B PL0104-25L1B PL0105—25L1B PL0106—20L1B PL0107—20L1B PL0108-20L1B PG0101—225N1B PG0102-225N1B PG0103—225N1B PG0104—225N1B PG0105—225N1B H0101-1001B PG0106-80N1B R00101-125L1B R00102-125L1B R00103-125L1B R00104-125L1B CWS0101-80L1B CWR0101—80L1B 50 50 50 50 50 175 50 50 50 175 280 280 225 50 50 50 320 320 320 320 50 50 80 80 80 80 80 100 80 80 80 100 100 100 100 80 80 80 100 100 100 100 80 80 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 岩棉 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：

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。

错误!未指定书签。错误!未指定书签。

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E0101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. 6．2换热器温度控制系统

错误!未指定书签。错误!未指定书签。

7。1甲醇制氢装置的投资估算 7.11单元设备价格估算

13 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

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（V0103),原料液储槽（V0101，常温常压），导热油(V0104）. 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）。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）。 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，k2=1。2528，k3=1.0483,k4=1.0277，k5=1.0930，k6=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 设备安装费=B—A 管道工程费率C=k2B 管道工程费=C-B 电气工程费率D=k3C 电气工程费=D—C 仪表工程费率E=k4D 仪表工程费=E—D 建筑工程费率F=k5E 建筑工程费=F—E 装置工程建设费率G=k6F 装置工程建设费=G—F 总投资H=Kt．G

7。2总成本费用的估算与分析 (1)外购原材料 (2)外购燃料 (3)外购动力 (4)工资 (5)职工福利 (6)固定资产折旧费 (7)修理费 (8)租贷费 (9)摊销费用 (10)财务费用 (11)税金 (12)其他费用

14 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

(13)固定成本与变动成本 7．3甲醇制氢项目的财务评价 7。3。1盈利能力分析 7。3。2清偿能力分析

7.3。3盈亏平衡分析

第八章数据校核

15 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

固定管板换热器设计计算 壳程 设计压力ps 设计温度ts 壳程圆筒内径Di 材料名称 设计计算条件 管程 2.0 295 400 16MnR（正火） MPa 设计压力pt 设计温度tt Di 2.0 320 MPa C C mm 管箱圆筒内径400 材料名称 mm 16MnR（正火) 简图 计算内容 壳程圆筒校核计算 前端管箱圆筒校核计算 前端管箱封头（平盖)校核计算 后端管箱圆筒校核计算 后端管箱封头(平盖)校核计算 膨胀节校核计算 开孔补强设计计算 管板校核计算 前端管箱法兰计算 窄面整体(或带颈松式)法兰计算

16 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

前端管箱筒体计算 计算条件 计算压力Pc 设计温度t 内径Di 材料 试验温度许用应力 设计温度许用应力t 试验温度下屈服点s 钢板负偏差C1 腐蚀裕量C2 焊接接头系数 计算单位 筒体简图 MPa 1。50 295.00 C mm 400.00 16MnR（正火)(板材) MPa 170。00 MPa 163.56 MPa 345。00 mm 0。00 mm 1。00 0.85 厚度及重量计算 =2[]tP=2。71 cPcDi 计算厚度 mm 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 e=n-C1—C2=5。00 n=6.00 8.98 mm mm Kg 压力试验时应力校核 液压试验 PT=1。25P[]=1。9488(或由用户输入) []tMPa MPa T0。90s=310.50 T=pT.(Die)=115.78 2e.MPa TT 合格 压力及应力计算 2e[]t(Die)最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论 [Pw］=t==2。75299 MPa MPa Pc(Die)2e=75.75 MPa 139。03 t≥t 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格 17 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

前端管箱封头计算 计算条件 计算压力Pc 设计温度t 内径Di 曲面高度hi 材料 试验温度许用应力 设计温度许用应力t 钢板负偏差C1 腐蚀裕量C2 焊接接头系数 椭圆封头简图 MPa 1。50 320.00 C mm 400。00 mm 125.00 16MnR（正火)(板材) MPa 170。00 MPa 163.56 mm 0。00 mm 1。00 0.85 厚度及重量计算 形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量 K=1=D2i62hi2=1。0000 KPcDi2[]t0.5Pc=2.70 mm mm mm mm Kg e=n-C1—C2=5。00 min=0。75 n=6。00 满足最小厚度要求 14。58 压力计算 [Pw］=2[]teKDi0.5e最大允许工作压力 结论 =2。76669 MPa 合格

18 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

后端管箱筒体计算 计算条件 计算压力Pc 设计温度t 内径Di 材料 试验温度许用应力 设计温度许用应力t 试验温度下屈服点s 钢板负偏差C1 腐蚀裕量C2 焊接接头系数 计算单位 筒体简图 MPa 1。50 295。00 C mm 400.00 16MnR(正火)(板材） MPa 170。00 MPa 163.56 MPa 345.00 mm 0。00 mm 1.00 0。85 厚度及重量计算 =2[]tP=2。71 cPcDi 计算厚度 mm 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 e=n-C1—C2=5.00 n=6.00 29。95 mm mm Kg 压力试验时应力校核 液压试验 PT=1。25P[]=1.9488（或由用户输入) []tMPa MPa T0。90s=310。50 T=pT.(Die)=115.78 2e.MPa TT 合格 压力及应力计算 2e[]t(Die)最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论

［Pw］=t==2.75299 MPa MPa Pc(Die)2e=75.75 MPa 139.03 t≥t 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm，合格 19 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

后端管箱封头计算 计算条件 计算压力Pc 设计温度t 内径Di 曲面高度hi 材料 试验温度许用应力 设计温度许用应力t 钢板负偏差C1 腐蚀裕量C2 焊接接头系数 椭圆封头简图 MPa 1。50 295。00 C mm 400。00 mm 125。00 16MnR（正火）(板材） MPa 170.00 MPa 163.56 mm 0。00 mm 1。00 0.85 厚度及重量计算 形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量 K=1=D2i62hi2=1。0000 KPcDi2[]t0.5Pc=2.70 mm mm mm mm Kg e=n-C1-C2=5.00 min=0。75 n=6。00 满足最小厚度要求 14.58 压力计算 ［Pw］=2[]teKDi0.5e最大允许工作压力 结论 =2。76669 MPa 合格

20 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

壳程圆筒计算 计算条件 计算压力Pc 设计温度t 内径Di 材料 试验温度许用应力 设计温度许用应力t 试验温度下屈服点s 钢板负偏差C1 腐蚀裕量C2 焊接接头系数 计算单位 筒体简图 MPa 1。50 320。00 C mm 400。00 16MnR(正火）(板材) MPa 170.00 MPa 170.00 MPa 345.00 mm 0。00 mm 1。00 0。85 厚度及重量计算 =2[]tP=0。17 cPcDi 计算厚度 mm 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 e=n-C1-C2=5.00 n=6。00 336.92 mm mm Kg 压力试验时应力校核 液压试验 PT=1.25P[]=1。9488（或由用户输入） []tMPa MPa T0.90s=310。50 T=pT.(Die)=7。43 2e.MPa TT 合格 压力及应力计算 2e[]t(Die)最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论

[Pw]=t==2。86139 =5。05 MPa MPa Pc(Die)2eMPa 144。50 t≥t 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6。00mm，合格 21 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

U型膨胀节设计计算 计算条件 设计内压力p 设计外压力pe 设计温度t 简图 MPa MPa 上限操作温度下弹性模量EbH mm 波长W=200。00 mm 波纹管层数m=1 mm 波数n=8 mm 成型前一层有效厚度Se=5.00 mm 加强圈有效厚度Sc= mm 加强圈弹性模量Ec= 加强圈长度LC= Dm=D0'+h=632。00 DbSPDm121。50 ℃ 320.00 设计要求的循环次数 次 0 波 材料 16MnR(正火） 纹 腐蚀裕量C2 1。00 Mm 管 MP170.00 t许用应力 a 直 常温下弹性模量Eb 2.058e+05 MPa 边 设计温度下弹性模量2。052e+05 MPE a 段 MP337.50 设计温度下屈服点s a 下限操作温度下弹性模量MP Ebc a 几何尺寸 直边段与波纹内径Db=500.00 直边段长度L4=20.00 tb MPa mm 波高h=120.00 成型前一层名义厚度S=6.00 波纹管直边段平均直径Db+mS=506。00 加强圈平均直径DC=Db+2mS+SC= 加强圈材料 波纹管平均直径Dm 成型后波纹管一层最小有效厚度SP mm mm MPa mm mm Se5。00 mm 系数计算 系数k 疲劳寿命的温度修正系数Tf 修正系数 系数 系数 系数 kL415.Db.S0。24 (当k时,取k） 11TfEbc EbHWDmSP室温条件下Tf=1 横坐标值2h0。83 按W,按W,按W,W2h2.2DmSpW2h2.2DmSpW右端纵坐标曲线值2.21。71 查图6—2得：Cp0.35 查图6—3得：Cf0.48 查图6-4得：Cd1。46 22 / 45 W2h2.2DmSp资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

23 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

23 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

刚度及位移计算 一个波轴向钢度K 总体轴向刚度 轴向力F tSCmDEp257679.61 K1.7mbChf3 N/mm N/mm K28839.81 KnnF=152940.99 应力计算 N 一个波的轴向位e=F/K=2。65 移 许用值 mm 直边段周向 内 薄膜应力z 加强圈周向 压 薄膜应力c 应 波纹管周向 力 薄膜应力1 波纹管经向 薄膜应力2 波纹管经向 弯曲应力3 2tpDLEk04b1。03 ztt2(mSELDSkELD)b40cccct170.00 170.00 t MPa MPa 2tpDLEkccc ctt2(mSELDSkELD)b40cccc1pD13。57 m2mS0.5712h/Wpt170。00 t170.00 MPa 2ph1。20 2mSpMPa MPa MPa ph3Cp9.96 2mSp42ESCb(p2)e2轴波纹管经向 向 薄膜应力4 位 波纹管经向移 弯曲应力5 组 计算p 2hCf311.90 55E(SC)e259。89 bp223hCdt1.5s MPa MPa MPa 11。16 p23271。78 d45506.25 合 计算d 应 计算所有组力 合最大值R 0.7279。59 Rpd疲劳寿命校核 2st675.00 MPa t对于奥氏体不锈钢膨胀节,当R2s时,需要进行疲劳校核 疲劳破坏时的循环次数N 疲劳寿命安全系数nf 许用循环次数N 校核条件 平面失稳应力 2t14.mSPs=1.88 psh2CP12820N370TfR34. （按GB151－1999，nf15) nf NNn f设计要求的操作循环次数N 24 / 45 MPa P〈=Ps平面失稳压力校核通过 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

25 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

延长部分兼作法兰固定式管板 设计计算条件 设计压力ps 设计温度Ts 平均金属温度ts 装配温度t0 设计温度下许用应力［]t 简图 壳 材料名称 程 平均金属温度下弹性模量Es 圆 筒 管 箱 平均金属温度下热膨胀系数s MPa 2。0 C 320 280 C 15 C 16MnR（正火） Mpa 170 2.058e+0Mpa 5 1.094e—mm/mm05 C 壳程圆筒内径Di 壳程圆筒名义厚度s 壳程圆筒有效厚度se 壳体法兰设计温度下弹性模量Ef' 壳程圆筒内直径横截面积A=0。25Di2 壳程圆筒金属横截面积As=s（Di+s) 设计压力pt 设计温度Tt 500 6 5 2。052e+05 1.963e+05 7933 1。5 200 mm mm mm MPa mm2 mm2 MPa C 圆 材料名称 筒 换 设计温度下弹性模量Eh 管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值）h 管箱圆筒有效厚度he 管箱法兰设计温度下弹性模量Ef\" 材料名称 管子平均温度tt 设计温度下管子材料许用应力t t16MnR（正火) 1。932e+05 MPa 17 16 1.932e+05 20g(正火） 132 117 186。8 mm mm MPa C MPa MPa 设计温度下管子材料屈服应力s 热 设计温度下管子材料弹性模量na/Al 平均金属温度下管子材料弹性模量Et 平均金属温度下管子材料热膨胀系数t 26 / 45 管 管子外径d MPa 1.846e+05 MPa 1.897e+05 1。175e—05 mm/mmC mm 25 mm 2 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

管子根数n 换热管中心距S 换热管长度L 管子有效长度（两管板内侧间距）L 管束模数Kt= (d)换 一根管子金属横截面积attC 104 32 144.5 2000 1900 2044 8.162 1900 139.7 539.1 3.135 mm mm2 mm mm MPa mm mm MPa MPa 22管子回转半径i0.25d(d2t) 热 管子受压失稳当量长度 管 t系数Cr=2Ett/s 比值lcri 2管子稳定许用压应力(Clcr)[]=Et r2(lcri)2itl管子稳定许用压应力（Crcr)s1lcri i22Cr 管 材料名称 设计温度tp 设计温度下许用应力r t16MnR（正火） 200 C 144.5 1.932e+05 2 50 46 30 0.4 0.4 2.756 焊接 3。5 58。51 MPa MPa mm mm mm mm2 mm MPa MPa 设计温度下弹性模量Ep 管板腐蚀裕量C2 管板输入厚度n 管板计算厚度 隔板槽面积(包括拉杆和假管区面积）Ad 板 管板强度削弱系数 管板刚度削弱系数 D管子加强系数KK 21.318iEnaE/Ltp管板和管子连接型式 管板和管子胀接(焊接）高度l 胀接许用拉脱应力［q］ 焊接许用拉脱应力［q］ 27 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

管 材料名称 管箱法兰厚度f\" 法兰外径D fm16MnR（正火) mm 38 mm 640 2.14e+07 Nmm 1。795e+07 Nmm 箱 基本法兰力矩M 管程压力操作工况下法兰力M p法兰宽度b (DD)/2ffi比值f\"/Di 系数C\"（按h/Di，f”/Di，查<>图25） 法 比值h/Di兰 系数”（按h/Di,”f/Di,查<〈GB151-1999〉>图26） \"21\"\" 旋转刚度KfE]f[h12DbDifi\"2Ebff370 0。032 0。076 0。00 0.006061 111.5 mm MPa 壳 体 兰 材料名称 壳体法兰厚度f 法兰外径Df 法兰宽度b (DD)/2ffi比值 s/Di系数C，按h/Di,f\"/Di,查〈>图25 系数，按h/Di，”f/Di，查<〈GB151—1999>>图26 ''E212fbff'旋转刚度K E']f[si12DbifD316MnR（正火) mm 50 640 70 0。01 0。1 0。00 0.0007144 45。86 mm mm MPa 法 比值f'/Di 法兰外径与内径之比K DDfi壳体法兰应力系数Y（按K查〈〈GB150－1998>〉表9-5） 旋转刚度无量纲参数KE2cr1.28 8.005 0。01762 2.884e+04 N/mm ~f Kf 4Kt膨胀节总体轴向刚度 28 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

管板第一弯矩系数（按K,Kf查<〈GB151-1999〉>图27)m1 m1KKf~~0。2201 4.531 1.742 2。754 38。19 mm2系 系数 系数(按KtKf查<>图28（a)或（b））31.18 m2 系数(带膨胀节时Qex代替Q）M1m1 2K(QG)20.0009999 0。03158 0.3582 计 系数(按K，Q或Qex查图30）G3 算 法兰力矩折减系数 KKG)f(f3管板边缘力矩变化系数~~2E/tt~t s1。3 0.5345 1.158e+05 1.455e+05 '\"法兰力矩变化系数 MMKKfff~A-0。25nd2 管 管板开孔后面积Al板 管板布管区面积 2 参 (三角形布管)A0.866nSAtd(正方形布管）数 2 AnSAtd mm2管板布管区当量直径Dt系数 Al/A4At/ 430。4 0。59 0。2046 4。218 66.22 0.8607 0。3838 mm 系 系数na/Al数 系数0.40.6(1Q)/ s 计 系数(带膨胀节时Qex代替Q）0.4(1)(0.6Q)/t 算 管板布管区当量直径与壳体内径之比Dtt/Di 管板周边不布管区无量纲宽度k=K( 1t)29 / 45

换热管与壳程圆筒热膨胀变形差 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况(Pt=0) 不计温差应力 计温差应力

s0.0 30 / 45 0.001266 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

壳'f体法~兰应力Di2 YM(wsPa')4f换热管轴向应力GQ 12PPtcaQG249.01 8.237 1。5 tr39.27 3tr 433.4 MPa 216。7 tt 117 cr3。135 (1) 壳程圆筒轴向应力APcaAQGs(2) t3t -0。8885 351。1 cr3。135 3c tMPa 0。7675 4.33 c t18.84 0.4671 MPa 换热管与管板连接拉脱应力q=ta dl144。5 [q］ 58。51 433.5 3[q］焊接 MPa ［q］胀接 175.5 仅有管程压力Pt作用下的危险组合工况（Ps=0） 换热管与壳程圆筒热膨胀变形差 不计温差应力 计温差应力 0。0 0.001266 31 / 45 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

32 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

管板布管区周边 处径向应力系数 管板布管区周边 处剪切应力系数 r=3~m(1) 4K(QG2)-0.001504 -0。004443 11 =4QG2~0.006172 0.006086 ~~壳体法兰力矩系数M MMwsp1—0。002117 计算值 许用值 -0。003211 计算值 许用值 MPa 管板径向应力r2D irPa~88。67 56.65 -8。461 1。5tr 216.7 66.75 52。22 3tr 433.4 3tr 433.4 管板布管区周边处径向应力 2~'D Pkk2ai'1(2m)rrm2m管板布管区周边剪切应力~DPappt 1。5m1m2m1 MPa 216.7 0.5tr 72.24 1.5tr 216.7 —4。216 1。5tr 59.8 8.44 MPa D2 '壳体法兰应力YM(i)wsP~f78.02 18.92 4a'f216。7 3tr 433.4 3t tMPa MPa 换热管轴向应力GQ 12PPtcaQG2tt 117 cr3.135 351。1 cr3.135 19.28 3c t壳程圆筒轴A(1) PP]c[taAs(QG2)向应力1.311 9。945 mm c tMPa 换热管与管板连接拉脱应力q=ta dl144.5 ［q］ 58.51 计算结果 管板名义厚度n 50 433.5 3［q]焊接 MPa 4。437 ［q]胀接 175。5 管板校核通过 32 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

前端管箱法兰计算 设计条件 设计压力p 计算压力pc 设计温度t 轴向外载荷F 外力矩M 壳 材料名称 体 许用应力 []tn MPa MPa C N N.mm MPa MPa MPa MPa MPa mm mm 个 Do D外 LA N 1a，1b 640。0 544.0 28.0 20。0 D内 h m b 504。0 25.0 3.50 8.00 简图 1.500 1.500 200。0 0。0 0。0 163.6 16MnR(正火) 157.0 144。5 40Cr 196.0 163.6 20。0 17。3 24 Di Db Le 500。0 600.0 20。0 软垫片 16MnR（正火） 法 材料名称 许用 []f 材料名称 应力 [］tb 螺栓根径d1 数量n mm 材料类型 压紧面形状 b0>6.4mmb=2.53b0兰 应力 ［］tf 螺 许用 []b 栓 公称直径dB 垫 结构尺寸 δ0 δ1 y DG 12。0 22。0 44.8 528.0 片 b0≤6.4mmb=b0 b0≤6。4mmDG=(D外+D内)/2 b0〉6。4mmDG=D外-2b 螺栓受力计算 Wa=πbDGy=594540。0 N N mm2 mm2 预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa 操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp 所需螺栓总截面积Am 实际使用螺栓总截面积Ab Wp=Fp+F=467778。3 Am=max（Ap,Aa)=3033.4 nd12Ab=4=5637.6 力矩计算 FD=0。785Di2pc 操 =294375.0 FG=Fp 作 =139274。8 FT=F-FD Mp =33891。8 预W=849751.6 紧Ma N LD=LA+0。5δ1 =39。0 LG=0。5（Db—DG） =36.0 LT=0。5(LA+1+LG) =43。0 mm MD=FDLD =11480625。0 MG=FGLG =5013968。5 MT=FTLT =1457356。4 Nmm N.mm N.mm N.mm Nmm Nmm 。。。N N mm mm 外压：Mp=FD(LD-LG)+FT（LT-LG）;内压:Mp=MD+MG+MTMp=17951950。0 N LG=36。0 33 / 45 [][]off中大者Mo=28151996.0 计算力矩Mo=Mp与Mtmm Ma=W LG=30591524.0 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

34 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

螺栓间距校核 实际间距 最小间距 最大间距 DbLnLminLmaxmm =78。5 mm mm K=Do/DI=1.280 1。8 1046.0(查GB150—98表9-3） 97.0 形状常数确定 h0Di077。46 由K查表9-5得 整体法兰 松式法兰 h/ho=0.3 T=1。806 Z=4。133 Y=8。005 VI=0.30827 VL=0.00000 U=8。797 eFhI0查图9—3和图FI=0。86670 9—4 查图9—5和图FL=0.00000 9—6 f=1。64327 0.01119 eFhL00。00000 查图9-7 由10得 ψ=δfe+1=1。43 =/T==0。79 U2U2h00d1h003fVIVL整体法松式法d10。2 兰=318301。2 兰=0.0 =0。96 4d1e13f1.57 剪应力校核 预紧状态 1WDil0.00 Wp计算值 MPa MPa 许用值 0.81n 结论 操作状态 2Dil0。00 t20.8n 输入法兰厚度δf=38.0mm时，法兰应力校核 应力 性质 轴向 应力 径向 应力 切向 应力 MY计算值 许用值 15.[]tf=216.7或 结论 0RT2ZfDi198。80 MPa 25.[]tn=408。9(按整体法兰设计.[]n) 的任意式法兰，取15t校核合格 RM02fDi63.54 MPa []tf=144。5 校核合格 MY0ZT2R。4954 fDiMPa []tf=144.5 校核合格 0.5(),0.5())综合 max(HRHT=1MPa 应力 31.17 []tf=144.5 校核合格 校核合格 法兰校核结果 35 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

35 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

窄面整体（或带颈松式)法兰计算 设计条件 设计压力p 计算压力pc 设计温度t 轴向外载荷F 外力矩M 壳 材料名称 体 许用应力 []tn MPa MPa C N Nmm MPa MPa MPa MPa MPa mm mm 个 Do D外 LA N 640.0 544。0 28。0 20.0 。 简图 D内 h m b 504.0 25.0 3。50 8.00 1。500 1.500 200。0 0。0 0。0 16MnR(正火） 163.6 16MnR(正火） 157.0 144.5 40Cr 196.0 163.6 20.0 17。3 24 Di Db Le 500.0 600.0 20。0 软垫片 法 材料名称 许用 ［］f 材料名称 应力 []tb 螺栓根径d1 数量n mm 材料类型 压紧面形状 b0〉6。4mmb=2。53兰 应力 ［]tf 螺 许用 ［]b 栓 公称直径dB 垫 结构尺寸 δ0 δ1 y DG 12。0 22.0 44.8 528。0 1a,1b b0片 b0≤6。4mmb=b0 b0≤6.4mmDG=(D外+D内)/2 b0〉6.4mmDG=D外—2b 螺栓受力计算 Wa=πbDGy=594540。0 N N mm2 mm2 预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa 操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp 所需螺栓总截面积Am 实际使用螺栓总截面积Ab Wp=Fp+F=467778。3 Am=max(Ap,Aa）=3033.4 nd12Ab=4=5637.6 力矩计算 FD=0。785Di2pc 操 =294375。0 FG=Fp 作 =139274.8 FT=F-FD Mp =33891。8 N LD=LA+0.5δ1 =39。0 LG=0.5(Db—DG) =36。0 LT=0。5(LA+1+LG) =43.0 mm MD=FDLD =11480625。0 MG=FGLG =5013968。5 MT=FTLT =1457356.4 Nmm N.mm Nmm Nmm Nmm Nmm 。。。。。N N mm mm 外压:Mp=FD（LD—LG）+FT（LT—LG）;内压：Mp=MD+MG+MTMp=17951950。0 N LG=36.0 36 / 45 t预W=849751.6 紧Ma mm Ma=W LG=30591524.0 [][]off中大者Mo=28151996。0 计算力矩Mo=Mp与M资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

螺栓间距校核 实际间距 最小间距 最大间距 DbLnLminLmaxmm =78.5 46。0(查GB150—98表9—3) 97。0 形状常数确定 K=Do/DI=1。280 1.8 10mm mm h0Di077.46 由K查表9—5得 整体法兰 松式法兰 查图9-7 由1h/ho=0.3 T=1。806 Z=4。133 Y=8.005 VI=0.30827 VL=0.00000 U=8。797 eFhI0查图9—3和图FI=0。86670 9—4 查图9-5和图9-6 FL=0。00000 f=1.64327 0。01119 eFhL00.00000 0得 ψ=δfe+1=1.43 =/T==0。79 U2U2h00d1h003fVIVL整体法松式法d10.2 兰=318301.2 兰=0.0 =0.96 4d1e13f1.57 剪应力校核 预紧状态 1计算值 WDil0。00 Wp许用值 MPa MPa 0.81n 结论 操作状态 2Dil0.00 t20.8n 输入法兰厚度δf=38.0mm时,法兰应力校核 应力 性质 轴向 应力 径向 应力 切向 应力 MY计算值 许用值 15.[]tf=216.7或 结论 0RT2ZfDi198。80 MPa 25.[]tn=408.9(按整体法兰设计的.[]n） 任意式法兰,取15t校核合格 RM02fDi63。54 MPa []tf=144.5 =144。5 校核合格 MY0ZT2R。4954 fDiMPa []tf校核合格 0.5(),0.5())综合 max(HRHT=1MPa 应力 31。17 []tf=144。5 校核合格 校核合格 法兰校核结果

37 / 45

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

课程设计总结：

通过为期一个月的课程设计，我学到了很多专业方面的知识，如过热器的设计过程及步骤。更重要的是让我体会到了团队合作的价值,自己的设计部分的好坏直接会影响到别人的进度和质量。当然，我也有很多不足的地方,例如：图中有些线形没有统一。 错误!未指定书签。：

在完成这次课程设计中，我非常感谢各位指导老师细心的辅导，以及本组同学的热情帮助.

错误!未指定书签。

1。黄振仁，魏新利。《过程装备成套技术设计指南（M）》。北京：化学工业出版社，2001 2.黄振仁，魏新利.《过程装备成套技术（M）》。北京：化学工业出版社,2000 3.时钧等。化学工程手册（1。化工基础数据）（M)。北京：化学工业出版社，1989 4。GB150—1998《钢制压力容器》

5。JB/T4700—4707—2000《压力容器法兰》

6。HG20592-20635-2009《钢制管兰、垫片、紧固件》 7.JB/T4712。1-2007《鞍式支座》

38 / 45