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管道设计
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20g无缝钢管，理由如下：
①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。
②温度——20g无缝钢管的最高工作温度可达475℃，温度符合要求。
③经济性——20g无缝钢管属于碳钢管，投资成本和运行维护均较低。
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
①导热油管道的规格和保温结构的确定
流量＝110035.3Kg/h＝0.028m3/s 流速范围0.5～2.0m/s 取为2.0m/s 则
Di＝＝133.5mm
壁厚t＝＝＝0.267mm
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φ159×4.5无缝钢管
流速校正 u==1.584m/s
保温层计算:
管道外表面温度T0=320,环境年平均温度Ta=20℃,年平均风速为2m/s,采用岩棉管壳保温,保温结构单位造价为750元/m3,贷款计息年数为5年,复利率为10%,热价为10元/106kJ.
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),
表面放热系数为
12 W/(m2.K)
保温工程投资偿还年分摊率
S==0.264
计算经济保温层经济厚度
=0.316
查表得保温层厚度δ=107mm.
计算保温后的散热量
=131.244W/m
计算保温后表面温度 ==29.4℃
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δ=107mm的保温层可以满足工程要求.
②甲醇原料管道的规格
流量＝1013.479Kg/h＝0.00036m3/s 一般吸水管中流速u1 =1m/s,出水管中流速u2=1.8m/s 则
Di＝＝21.4mm /15.96mm
故选择PL0101管道规格为φ25×2无缝钢管
选择PL0102管道规格为φ20×2无缝钢管
流速校正 u1==1.04m/s,合适 u2==1.79m/s
③脱盐水原料管道的规格
流量＝855.123Kg/h＝0.00024m3/s 计算过程同上
选择DNW0101管道规格为φ22×2无缝钢管
选择DNW0102管道规格为φ18×2无缝钢管
流速校正 u1==0.943m/s u2==1.56m/s
④甲醇水混合后原料管道的规格
流量＝1868.802Kg/h＝0.00060m3/s 计算过程同上
选择PL0103管道规格为φ32×2无缝钢管
选择PL0104 、PL0105管道规格为φ25×2无缝钢管
流速校正 u1==0.974m/s u2==1.732m/s
⑤吸收液碳酸丙烯酯管道的规格
流量＝42000Kg/h＝0.0012m3/s 计算过程同上
选择PL0106管道规格为φ48×4无缝钢管
选择PL0107 、PL0108管道规格为φ38×3无缝钢管
流速校正 u1==0.962m/s u2==1.39m/s
⑥冷却水管道的规格
流量＝95465Kg/h＝0.027m3/s 计算过程同上
选择CWS0101管道规格为φ159×4.5无缝钢管
选择CWS0102 、CWR0101管道规格为φ133×4无缝钢管
流速校正 u1==1.5m/s u2==2.2m/s
⑦PG0101、PG0102、PG0103、PG0104混合气管道的规格
流量＝1868.802Kg/h＝0.043m3/s 计算过程同上
200℃:壁厚t＝＝＝0.656mm
300℃:壁厚t＝＝＝0.8mm

选择PG0101、PG0102、PG0103、PG0104管道规格为φ89×4.5无缝钢管
流速校正 u1==8.55m/s
⑧其它管道规格尺寸
选择PG0105管道规格为φ73×4 PG0106管道规格为φ89×4.5
PG0107管道规格为φ89×4.5 PL0109管道规格为φ32×4

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
PG0106-80M1B
氢气
1.6
50
187.5
气相
8.2　
80　
20g
2
PG0101-80M1B
甲醇54.5% 水45.5%
200
1869
气相
8.6　
80　
20g
3
PG0102-80M1B-H
300
1869
气相
8.6　
80　
20g
4
PG0103-80M1B
H2 10% CO2 73% H2O 17%
300
1869
气相
8.6　
80　
20g
5
PG0104-80M1B-H
200
1869
气相
8.6　
80　
20g
6
PG0105-65M1B
H212% CO288%
50
1553
气相
5.4　
65　
20g
7
RO0101-150L1B-H
导热油
0.6
320
110035
液相
1.6　
150　
20g
8
RO0102-150L1B-H
导热油
0.6
320
110035
液相
1.6　
150　
20g
9
RO0103-150L1B-H
导热油
0.6
320
110035
液相
1.6　
150　
20g
10
RO0104-150L1B-H
导热油
0.6
320
110035
液相
1.6　
150　
20g
11
PL0101-20L1B
甲醇
常压
50
1013.5
液相
1.0　
20　
20g
12
PL0102-15L1B
甲醇
常压
50
1013.5
液相
1.8　
15　
20g
13
PL0103-32L1B
原料液
常压
50
1869
液相
1.0　
32　
20g
14
PL0104-20M1B
原料液
1.6
50
1869
液相
1.7　
20　
20g
15
PL0105-20M1B
原料液
1.6
200
1869
液相
1.7　
20　
20g
16
PL0106-40L1B
吸收液
0.4
50
4200
液相
1.0　
40　
20g
17
PL0107-32L1B
吸收液
0.4
50
4200
液相
1.4　
32　
20g
18
PL0108-32L1B
吸收液
0.4
50
42000
液相
1.4　
32　
20g
19
DNW0101-20L1B
脱盐水
0.3
50
855
液相
0.9　
20　
20g
20
DNW0102-15L1B
脱盐水
0.3
50
855
液相
1.6
15　
20g
21
CWS0101-150L1B
冷却水
0.3
50
95465
液相
1.5　
150　
镀锌管
22
CWS0102-125L1B
冷却水
0.3
50
95465
液相
2.2　
125　
镀锌管
23
CWR0101-125L1B
冷却水
0.3
80
95465
液相
2.2　
125　
镀锌管
24
PG0107-80L1B
食品二氧化碳
0.4
50
1366
气相
11
80　
0Cr18Ni9
25
PL0109-20M1B
工艺冷凝水
1.6
50
280
液相
0.3　
20　
20g

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1013.479kg/h。温度为25℃。密度为0.807kg/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
工艺所需正常的体积流量为：1013.479/0.807＝1255.86L/h
泵的流量Q＝1.05×1255.86＝1318.65L/h
工艺估算所需扬程80m,泵的扬程H＝1.1×80＝88m
折合程计量泵的压力：P=gh=807×9.81×88/106=0.697MPa
泵的选型：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855.123kg/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
工艺所需正常的体积流量为：855.123/0.997＝857.70L/h
泵的流量Q＝1.05×857.70＝900.58L/h
工艺估算所需扬程80m,泵的扬程H＝1.1×80＝88m
折合程计量泵的压力：P=gh=997×9.81×88/106=0.861MPa
泵的选型：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1868.802kg/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E0101
工艺所需正常的体积流量为：1868.802/0.860＝2173.03L/h
泵的流量Q＝1.05×2173.03＝2281.68L/h
工艺估算所需扬程80m,泵的扬程H＝1.1×80＝88m
折合程计量泵的压力：P=gh=860×9.81×88/106=0.742MPa
泵的选型：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:①吸收液的输送温度25℃,密度760Kg/m3.泵的正常流量为4200kg/h
②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.
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=1.05×4.20=4.41 m3/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=1.1×35=38.5
水泵选型，选用离心式水泵
查表得，40W－40型水泵最佳工况点：扬程40m,流量5.4 m3/h,转速2900r/min，电机功率为4.0KW。选用该型号泵较合适。

（5）.冷却水用泵P0105
已知条件:①水的输送温度25℃,密度997Kg/m3.泵的正常流量为95465kg/h
②操作情况,泵从水槽中吸入水,送入冷凝器E0103中换热，再冷却送回水槽，循环使用.
确定泵的流量及扬程
工艺所需的正常体积流量为95465/997=95.75 m3/h
泵的流量取正常流量的1.05倍:Q=1.05×95.75=100.54 m3/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=1.1×35=38.5
水泵选型，选用离心式水泵
查表得，IS100-65-200型水泵最佳工况点：扬程47m,流量120 m3/h,转速2900r/min，轴功率19.9KW，电机功率为22KW，效率77％。允许气蚀余量4.8m,选用该型号泵较合适。

3 阀门选型
从工艺流程图可以知道需用阀门的设计压力、设计温度和接触的介质特性，据此数据选择阀门的压力等级和型式，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
公称直径
阀门选型
连接形式
阀门型号
1
PG0106-80M1B
氢气
1.6
50
80
法兰
闸阀：Z41H-1.6C等，截止阀：J41H-1.6C
2
RO0101-150L1B-H
导热油
0.3
320
150
法兰
闸阀：Z41H-1.6C、Z41Y-1.6C等，截止阀：J41H-1.6C等
3
RO0104-150L1B-H
导热油
0.3
320
150
法兰
4
PL0101-20L1B
甲醇
常压
50
20
法兰
闸阀：Z41H-1.6C、Z41Y-1.6C、Z15W-1.0K（螺纹）等，截止阀：J41H-1.6C等 止回阀：H41H-1.6
5
PL0102-15L1B
甲醇
常压
50
15
法兰
6
PL0103-32L1B
原料液
常压
50
32
法兰、螺纹
7
DNW0101-20L1B
脱盐水
0.3
50
20
法兰、螺纹
Z15W-1.0T
8
PG0107-80L1B
食品二氧化碳
0.4
50
80
螺纹
闸阀：Z41H-1.6C等，截止阀：J41H-1.6C等
9
PL0107-32L1B
吸收液
0.4
50
32
法兰、螺纹
闸阀： Z15W-1.0T 止回阀：H41H-1.6
10
PL0109-20M1B
工艺冷凝水
1.6
50
20
法兰
Z15W-1.0T

4 管道法兰选型
根据各管道的工作压力、工作温度、介质特性和与之连接的设备、机器的接管和阀门等管件、附件的连接型式和尺寸等依据选择法兰，将本工艺管道的有关参数汇总于下表：

序号
所在管道编号
管内介质
设计压力
设计温度
公称直径
阀门公称压力等级
法兰选型
法兰类型
密封面型式
公称压力等级
1
PG0106-80M1B
氢气
1.6
50
80
2.5
带颈平焊法兰
凹凸面
2.5
2
PG0101-80M1B
混合气体
200
3
PG0102-80M1B-H
300
4.0
4.0
4
PG0103-80M1B
300
5
PG0104-80M1B-H
200
2.5
2.5
6
PG0105-65M1B
50
65
7
RO0101-150L1B-H
导热油
0.3
320
150
8
RO0102-150L1B-H
导热油
0.3
320
9
RO0103-150L1B-H
导热油
0.3
320
10
RO0104-150L1B-H
导热油
0.3
320
11
PL0101-20L1B
甲醇
常压
50
20
12
PL0102-15L1B
甲醇
常压
50
15
13
PL0103-32L1B
原料液
常压
50
32
14
PL0104-20M1B
原料液
1.6
50
20
15
PL0105-20M1B
原料液
1.6
200
20
16
PL0106-40L1B
吸收液
0.4
50
40
1.0
1.0
17
PL0107-32L1B
吸收液
0.4
50
32
18
PL0108-32L1B
吸收液
0.4
50
32
19
DNW0101-20L1B
脱盐水
0.3
50
20
1.0
突面
1.0
20
DNW0102-15L1B
脱盐水
0.3
50
15
21
CWS0101-150L1B
冷却水
0.3
50
150
22
CWS0102-125L1B
冷却水
0.3
50
125
23
CWR0101-125L1B
冷却水
0.3
80
125
24
PG0107-80L1B
食品二氧化碳
0.4
50
80
1.0
凹凸面
1.0
25
PL0109-20M1B
工艺冷凝水
1.6
50
20
1.6
突面
1.6