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1、5 管道设计5.1 管子选型1. 材料综合考虑设计温度、压力以及腐蚀性（包括氢腐蚀） ，本装置主管道选择 20 g 无缝钢管，理由如下： 腐蚀性本生产装置原料甲醇、导热油对材料无特殊腐蚀性；产品氢气对产品可能产生氢腐蚀，但研究表明碳钢在 220以下氢腐蚀反应速度极慢，而且氢分压不超过1.4MPa 时，不管温度有多高，都不会发生严重的氢腐蚀。本装置中临氢部分最高工作温度为 300，虽然超过 220，但转化气中氢气的分压远低于 1.4MPa。所以 20g 无缝钢管符合抗腐蚀要求。 温度20g 无缝钢管的最高工作温度可达 475，温度符合要求。 经济性20g 无缝钢管属于碳钢管，投资成本和运行维护均
2、较低。 注：二氧化碳用于食品，其管道选用不锈钢。2. 管子的规格尺寸的确定及必要的保温层设计导热油管道的规格和保温结构的确定流量 91872Kg/h0.033m 3/s 流速范围 0.52.0m/s 取为 2.0m/s 则vqDi 145.0mm uqv4壁厚 t 0.29mm itip232.081245.Sch.x=1000 =1000 =3.查表应选用 Sch.5 系列得管子故选择 RO0101、RO0102、RO0103、RO0104 管道规格为 1594.5 无缝钢管流速校正 u= =1.998m/s 24Dqv保温层计算:管道外表面温度 T0=320,环境年平均温度 Ta=20,年
3、平均风速为 2m/s,采用岩棉管壳保温,保温结构单位造价为 750 元/m 3,贷款计息年数为 5 年,复利率为 10%,热价为 10 元/10 6kJ.设保温层外表面温度为 30,岩棉在使用温度下的导热系数为0.0609W/(m.K),702018.42.表面放热系数为 12 W/(m2.K)361.361.s保温工程投资偿还年分摊率S= =0.2641.05计算经济保温层经济厚度=STaHPtD279.3ln0301 0.316 12069.264.75389.5.3查表得保温层厚度 =107mm. 计算保温后的散热量=131.244W/m1237.069159.20ln6.32ln110
4、 SaDTq计算保温后表面温度 = =29.4assTq1.4计算出来的表面温度 29.4略低于最初计算导热系数是假设的表面温度 30,故 =107mm 的保温层可以满足工程要求.甲醇原料管道的规格流量 844.566Kg/h0.000314m 3/s 一般吸水管中流速 u1 =1m/s,出水管中vq流速 u2=1.8m/s 则Di 19.99mm /14.90mmuqv4故选择 PL0101 管道规格为 252 无缝钢管选择 PL0102 管道规格为 20 2 无缝钢管流速校正 u 1= =0.91m/s,合适 u 2= =1.56m/s24qv 24Dqv脱盐水原料管道的规格流量 712.
5、603Kg/h0.00021m 3/s 计算过程同上v选择 DNW0101 管道规格为 222 无缝钢管选择 DNW0102 管道规格为 182 无缝钢管流速校正 u 1= =0.83m/s u2= =1.36m/s24Dqv24Dqv甲醇水混合后原料管道的规格流量 1557.169Kg/h0.00053m 3/s 计算过程同上vq选择 PL0103 管道规格为 32 2 无缝钢管选择 PL0104 、PL0105 管道规格为 252 无缝钢管流速校正 u 1= =0.86m/s u2= =1.53m/s24Dv24Dqv吸收液碳酸丙烯酯管道的规格流量 4200Kg/h0.0012m 3/s
6、计算过程同上vq选择 PL0106 管道规格为 159 4.5 无缝钢管选择 PL0107 、PL0108 管道规格为 1334 无缝钢管流速校正 u 1= =0.962m/s u2= =1.39m/s24Dv2Dqv冷却水管道的规格流量 82578Kg/h0.023m 3/s 计算过程同上vq选择 CWS0101 管道规格为 1594.5 无缝钢管选择 CWS0102 、CWR0101 管道规格为 1334 无缝钢管流速校正 u 1= =1.3m/s u2= =1.87m/s24Dv2DqvPG0101、PG0102、PG0103 、PG010 4 混合气管道的规格流量 1646.15Kg/
7、h0.038m 3/s 计算过程同上vq200:壁厚 t 0.656mmitip26.1802.300:壁厚 t 0.8mmitiD.选择 PG0101、PG0102 、PG0103、PG0104 管道规格为 894.5 无缝钢管流速校正 u 1= =7.56m/s 24qv其它管道规格尺寸选择 PG0105 管道规格为 734 PG0106 管道规格为 894.5 PG0107 管道规格为 894.5 PL0109 管道规格为 324类似以上管道规格的计算过程,将本工艺所有主要管道工艺参数结果汇总于下表：序号 所在管道编号 管内介质设计压力设计温度 流量 状态流速公称直径 材料1 PG010
8、6-80M1B 氢气 50 165.18 气相 8.2 80 20g2 PG0101-80M1B 200 1646.15 气相 8.6 80 20g3 PG0102-80M1B-H甲醇 54.5% 水 45.5% 300 1646.15 气相 8.6 80 20g4 PG0103-80M1B 300 1646.15 气相 8.6 80 20g5 PG0104-80M1B-HH2 10% CO2 73% H2O 17% 200 1646.15 气相 8.6 80 20g6 PG0105-65M1B H212% CO288%1.650 1636.38 气相 5.4 65 20g7 RO0101-1
9、50L1B-H 导热油 0.3 320 96940 液相 1.6 150 20g8 RO0102-150L1B-H 导热油 0.3 320 96940 液相 1.6 150 20g9 RO0103-150L1B-H 导热油 0.3 320 96940 液相 1.6 150 20g10 RO0104-150L1B-H 导热油 0.3 320 96940 液相 1.6 150 20g11 PL0101-20L1B 甲醇 常压 50 892.83 液相 1.0 20 20g12 PL0102-15L1B 甲醇 常压 50 892.83 液相 1.8 15 20g13 PL0103-32L1B 原料液
10、 常压 50 1646.15 液相 1.0 32 20g14 PL0104-20M1B 原料液 1.6 50 1646.15 液相 1.7 20 20g15 PL0105-20M1B 原料液 1.6 200 1646.15 液相 1.7 20 20g16 PL0106-40L1B 吸收液 0.4 50 4200 液相 1.0 40 20g17 PL0107-32L1B 吸收液 0.4 50 4200 液相 1.4 32 20g18 PL0108-32L1B 吸收液 0.4 50 4200 液相 1.4 32 20g19 DNW0101-20L1B 脱盐水 0.3 50 753.32 液相 0.
11、9 20 20g20 DNW0102-15L1B 脱盐水 0.3 50 753.32 液相 1.6 15 20g21 CWS0101-150L1B 冷却水 0.3 50 82578 液相 1.5 150 镀锌管22 CWS0102-125L1B 冷却水 0.3 50 82578 液相 2.2 125 镀锌管23 CWR0101-125L1B 冷却水 0.3 80 82578 液相 2.2 125 镀锌管24 PG0107-80L1B 食品二氧化碳 0.4 50 1203.2 气相 11 80 0Cr18Ni925 PL0109-20M1B 工艺冷凝水 1.6 50 261 液相 0.3 20
12、20g5.2 泵的选型整个系统有五处需要用泵:1.原料水输送计量泵 P0101 2.原料甲醇输送计量泵 P0102 3.混合原料计量泵 P0103 4. 吸收液用泵 P0104 5. 冷却水用泵 P0105（1） 甲醇计量泵 P0102 选型已知条件：甲醇正常投料量为 844.566kg/h。温度为 25。密度为 0.79kg/L；操作情况为泵从甲醇储槽中吸入甲醇，送入原料液储罐，与水混合a.确定泵的流量及扬程工艺所需正常的体积流量为：892.83/0.791130.16L/h泵的流量 Q1.051130.161186.67/h工艺估算所需扬程 80m,泵的扬程 H1.18088m折合程计量泵
13、的压力：P= gh=7909.8188/106=0.682MPab.水泵选型，选用计量泵：查表得，JD1600/0.8 型计量泵的流量为 1600L/h，压力 0.8MPa，转速115r/min，电机功率 2.2KW，满足要求（2） 纯水计量泵 P0101 选型已知条件：水的正常投料量为 753.32kg/h。温度为 25。密度为 0.997kg/L；操作情况为泵从纯水储槽中吸入水，送入原料液储罐，与甲醇混合a.确定泵的流量及扬程工艺所需正常的体积流量为：753.32/0.997755.59/h泵的流量 Q1.05755.59793.37L/h工艺估算所需扬程 80m,泵的扬程 H1.1808
14、8m折合程计量泵的压力：P= gh=9979.8188/106=0.861MPab.水泵选型，选用计量泵：查表得，JD1000/1.3 型计量泵的流量为 1000L/h，压力 1.3MPa，转速115r/min，电机功率 2.2KW，满足要求（3） 混合原料计量泵 P0103 选型已知条件：原料的正常投料量为 1557.169kg/h。温度为 25。密度为 0.860kg/L；操作情况为泵从原料液储槽 V0101 中吸入原料，送入预热器 E0101a.确定泵的流量及扬程 工艺所需正常的体积流量为：1557.169/0.8601914.13L/h泵的流量 Q1.051914.132009.83L
15、/h工艺估算所需扬程 80m,泵的扬程 H1.18088m折合程计量泵的压力：P= gh=8609.8188/106=0.742MPab.水泵选型，选用计量泵：查表得，JD2500/0.8 型计量泵的流量为 2500L/h，压力 0.8MPa，转速 115r/min，电机功率 2.2KW，满足要求（4） 吸收液用泵 P0104已知条件:吸收液的输送温度 25,密度 760Kg/m3.泵的正常流量为 4200kg/h操作情况,泵从吸收液储槽中吸入吸收液,送入 T0102 中，再回解析塔解析出 CO2，循环使用.a.确定泵的流量及扬程工艺所需的正常体积流量为 4200/1000=4.20 m3/h泵的流量取正常流量的 1.05 倍:Q=1.054.20=4.41 m 3/h所需工艺泵的扬程估算:因水槽和冷却器液面均为大气压,故估算扬程只需考虑最严格条件下的进出管道阻力损失和位高差，约为 35m.泵的扬程取 1.1 倍的安全裕度：H=1.135=38.5b.水泵选型
