甲醇制氢生产装置计算说明书 过程装备与控制工程课程设计.doc

甲醇制氢生产装置计算说明书姓名：单位：控制070408目录1. 前言2. 设计任务书3. 甲醇制氢工艺设计3.1 甲醇制氢工艺流程3.2 物料衡算3.3 热量衡算4. 机器选型及管道设计4.1 泵的选型4.2 管子选型4.3阀门选型4.4管道法兰选型5. 强度校核计算说明书6. 反应器控制方案设计7. 技术经济评价、环境评价8.参考文献附录：1.预热器装配图2.管道平面布置图3.管道空视图1 前言氢气是一种重要的工业产品，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都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大量高精产品的投产，对高纯度的需求量正逐步加大，等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。依据原料及工艺路线的不同，目前氢气主要由以下几种方法获得：电解水法；氯碱工业中电解食盐水副产氢气；烃类水蒸气转化法；烃类部分氧化法；煤气化和煤水蒸气转化法；氨或甲醇催化裂解法；石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。随着精细化工的行业的发展，当其氢气用量在2003000m3/h时，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。甲醇蒸气转化制氢具有以下特点：（1） 与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，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、贮存方便。（4） 可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。对于中小规模的用氢场合，在没有工业含氢尾气的情况下，甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率，同时在需要二氧化碳时，也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。2 设计任务书本次课程设计是设计生产能力为3000m3/h甲醇制氢生产装置。在设计中要经过工艺设计计算，典型设备的工艺计算和结构设计，管道设计，单参数单回路的自动控制设计，机器选型和技术经济评价等各个环节的基本训练。在设计过程中综合应用所学的多种专业知识和专业基础知识，同时获得一次工程设计时间的实际训练。课程设计的知识领域包括化工原理、过程装备设计、过程机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程。本课程设计是以甲醇制氢装置为模拟设计对象，进行过程装备成套技术的全面训练。设计包括以下内容和步骤：1、工艺计算。2、生产装置工艺设计。3、设备设计。分组进行。4、机器选型。5、设备不知设计。6、管道布置设计。7、绘制管道空视图。8、设计一个单参数、单回路的自动控制方案。9、对该装置进行技术经济评价。10、整理设计计算说明书。设计任务书一、题目：生产能力为3000m3/h甲醇制氢生产装置二、设计参数：生产能为3000m3/h三、计算内容：1、工艺计算：物料衡算和能量衡算。2、机器选型计算。3、设备布置设计计算。4、管道布置设计计算。5、技术经济评价计算。四、图纸清单：1、甲醇制氢装置物流图2、吸收塔设备图3、管板零件图4、管道仪表流程图5、设备布置图6、管道布置图7、管道空视图(PL0104-15L1B)8、管道空视图(PL0105-15L1B)3甲醇制氢工艺设计3.1 甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图12。流程包括以下步骤：甲醇与水按配比1：1.5进入原料液储罐，通过计算泵进入换热器（E0101）预热，然后在汽化塔（T0101）汽化，在经过换热器(E0102)过热到反应温度进入转化器(R0101)，转化反应生成H2、CO2的以及未反应的甲醇和水蒸气等首先与原料液换热器(E0101)冷却，然后经水冷器(E0103)冷凝分离水和甲醇，这部分水和甲醇可以进入原料液储罐，水冷分离后的气体进入吸收塔，经碳酸丙烯脂吸收分离CO2，吸收饱和的吸收液进入解析塔降压解析后循环使用，最后进入PSA装置进一步脱除分离残余的CO2、CO及其它杂质，得到一定纯度要求的氢气。图123.2 物料衡算1、依据甲醇蒸气转化反应方程式: CHOHCO+2H （1-1）CO+HOCO+ H （1-2）CHOH分解为CO转化率99%,反应温度280,反应压力1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol).2、投料计算量代入转化率数据,式(1-1)和式(1-2)变为:CHOH0.99CO+1.98H+0.01 CHOH （1-3）CO+0.99HO0.99CO+ 1.99H+0.01CO （1-4）合并式(1-3),式(1-4)得到:CHOH+0.981 HO0.981 CO+0.961 H+0.01 CHOH+0.0099 CO氢气产量为: 3000/22.4=133.929kmol/h甲醇投料量为: 133.928/2.960132=1447.828 kg/h水投料量为: 1447.828/32*1.5*18=1221.604 kg/h3、原料液储槽(V0101)进: 甲醇 1447.828kg/h , 水 1221.609kg/h出: 甲醇1447.828 kg/h , 水 1221.604 kg/h4、换热器 (E0101),汽化塔(T0101),过热器(E0103)，没有物流变化.5、转化器 (R0101)进 : 甲醇 1447.828kg/h , 水 1221.609 kg/h , 总计2669.147 kg/h出 : 生成 CO 1447.828/32*0.9801*44 =1951.147kg/hH 1447.828/32*2.9601*2 =267.857 kg/hCO 1447.828/32*0.0099*28 =12.542 kg/h剩余甲醇 1447.828/32*0.01*32 =14.479kg/h剩余水 1221.604-1447.828/32*0.9801*18=423.407 kg/h总计 669.423kg/h6、吸收塔和解析塔吸收塔的总压为15MPa,其中CO的分压为0.38 MPa ,操作温度为常温(25). 此时,每m 吸收液可溶解CO11.77 m.此数据可以在一般化工基础数据手册中找到。解吸塔操作压力为0.1MPa, CO溶解度为2.32,则此时吸收塔的吸收能力为:11.77-2.32=9.450.4MPa压力下 =pM/RT=0.444/0.0082(273.15+25)=7.20kg/ mCO体积量 V=1951.147/7.20=270.993 m/h据此,所需吸收液量为 270.993 /9.45=28.676 m/h考虑吸收塔效率以及操作弹性需要,取吸收量为 28.676 m/h=86.029 m/h可知系统压力降至0.1MPa时,析出CO量为270.993 m/h=1951.147kg/h.混合气体中的其他组分如氢气,CO以及微量甲醇等也可以按上述过程进行计算,在此,忽略这些组分在吸收液内的吸收。7、PSA系统略.8、各节点的物料量综合上面的工艺物料衡算结果,给出物料流程图及各节点的物料量,见图1一2.3.3 热量衡算1、汽化塔顶温确定在已知汽相组成和总压的条件下，可以根据汽液平衡关系确定汽化塔的操作温度甲醇和水的蒸气压数据可以从一些化工基础数据手册中得到：表1-3列出了甲醇的蒸气压数据水的物性数据在很多手册中都可以得到，这里从略。在本工艺过程中,要使甲醇水完全汽化,则其汽相分率必然是甲醇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+0.6p=1.5MPa初设 T=170 p=2.19MPa; p=0.824 MPap=1.3704Lguf=-0.8076uf=0.1557u=0.7*0.1557=0.109m/s2.3.2 塔径的计算m（优化得n=1.12）4 机器选型及管道设计4.1 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1230.653kg/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：1230.653/0.8071524.973L/h泵的流量Q1.051524.9731601.222L/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=8079.8188/106=0.697MPa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（2） 纯水计量泵P0101选型已知条件：水的正常投料量为1038.364kg/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：1038.364/0.9971041.488L/h泵的流量Q1.051041.4881093.562L/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=9979.8188/106=0.861MPa泵的选型：查表得，JD1250/1型计量泵的流量为1250L/h，压力1MPa，转速91r/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2269.017kg/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：2269.017/0.8602638.392L/h泵的流量Q1.052638.3922770.311L/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=0.742MPa泵的选型：查表得，JD3200/0.8型计量泵的流量为3200L/h，压力0.8MPa，转速91r/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73.125 m3/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.确定泵的流量及扬程工艺所需的正常体积流量为73.125 m3/h泵的流量取正常流量的1.05倍:Q=1.0573.125=76.781 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=1.135=38.5m水泵选型，选用离心式水泵泵的选型：查表得，选用100Y60A型离心泵，流量为90m3/h，扬程49 m，转速2950r/min, 允许气蚀余量4.5m,电机功率22kw,满足要求。（5）.冷却水用泵P0105已知条件:水的输送温度25,密度997Kg/m3.泵的正常流量为1.1610kg/h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1.1610/997=116.349m3/h泵的流量取正常流量的1.05倍:Q=1.05116.349=122.166m3/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=38.5m水泵选型，选用离心式水泵查表得，IS125-100-200型水泵最佳工况点：扬程50m,流量200m3/h,转速2900r/min轴功率33.6KW，电机功率为22KW，效率81。允许气蚀余量4.5m,选用该型号较合适。4.2 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：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导热油管道的规格和保温结构的确定流量133619Kg/h=0.047m3/s 流速范围0.52.0m/s 取为2.0m/s 则Di =172.336mm壁厚t0.324 mm查表选择RO0101、RO0102、RO0103、RO0104管道规格为1803.5无缝钢管流速校正 u= =2.00m/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 D0=180mm=0.180m =0.316解上式得 D1=0.398m=398mm保温层厚度为 =0.5（D1-D0）=0.5(398-180)=109mm根据GB 50264-97 的5.2.8.1节“绝热总厚度80mm时应分层敷设”及GBJ 126-89的规定，“当采用一种绝热制品，保温层厚度大于100mm时，应分为两层或多层，逐层施工，各层的厚度宜接近。”取保温层为两层，内层取55mm，外层取55mm,总厚度为110mm.计算保温后的散热量=110.877W/m2最大允许热损失量，查GB 50264-97附录B:T0=300时为186W/m2,320时的最大允许热损失量Q允186Q=110.877W/m2,满足要求。计算保温后表面温度 =29.24，计算出来的表面温度29.24略低于最初计算导热系数时假设的表面温度30,故=110mm的保温层可以满足工程要求.甲醇原料管道的规格流量1230.653Kg/h=0.000424m3/s 一般吸水管中流速u1 =1m/s,出水管中流速u2=1.8m/s 则Di23.24mm /17.33mm壁厚0.0145 mm0.0108mm查表故选择PL0101管道规格为271.8无缝钢管选择PL0102管道规格为211.8无缝钢管流速校正 u1=0.986m/s, 合适u2=1.784m/s ，合适脱盐水原料管道的规格流量1038.364Kg/h=0.000289m3/s 一般吸水管中流速u1 =1m/s,出水管中流速u2=1.8m/s 则Di=19.20mm/14.31mm壁厚0.036 mm0.027mm查表选择DNW0101管道规格为252无缝钢管选择DNW0102管道规格为192无缝钢管流速校正u1=0.835m/s, 合适u2=1.636m/s ，合适甲醇水混合后原料管道的规格流量2269.017kg/h=0.000684m3/s 一般吸水管中流速u1 =1m/s,出水管中流速u2=1.8m/s 则Di=29.53mm/22.01mm壁厚0.0185 mm=0.222mm选择PL0103管道规格为342.2无缝钢管选择PL0104 、PL0105管道规格为272.2无缝钢管流速校正u1=0.994m/s, 合适u2=1.706m/s ，合适吸收液碳酸丙烯酯管道的规格流量73.125m3/h=0.0203 m3/s 一般吸水管中流速u1 =1m/s,出水管中流速u2=1.8m/s 则Di=160.86mm/119.90mm壁厚0.302mm0.225mm选择PL0106管道规格为1683.5无缝钢管选择PL0107 、PL0108管道规格为1273.5无缝钢管流速校正 u1=0.998m/s u2=1.796m/s冷却水管道的规格流量1.1610Kg/h0.0323m3/s 一般吸水管中流速u1 =1m/s,出水管中流速u2=1.8m/s 则Di=202.91mm/151.24mm壁厚0.381mm0.284mm选择CWS0101管道规格为2194.5无缝钢管选择CWS0102 、CWR0101管道规格为1334无缝钢管流速校正 u1=0.933m/s u2=2.533m/sPG0101、PG0102、PG0103、PG0104混合气管道的规格流量2267.017Kg/h=0.3619m3/s 流速范围1540m/s 取为2.0m/s 则Di =123.96mm200:壁厚t1.016mm300:壁厚t1.240mm查表选择PG0101、PG0102、PG0103、PG0104管道规格为1334无缝钢管流速校正 u1=29.51m/s其它管道规格尺寸选择PG0105、PG0106管道规格为1334 PG0107管道规格为953.0PG0108管道规格为482 PL0109管道规格为252.5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1PG0107-351M1BH21.650227.678气相7.6735120g2PG0101-133M1B甲醇54.5% 水45.5%2002267.02气相29.513320g3PG0102-133M1B-H3002267.02气相29.513320g4PG0103-133M1BH2 10% CO2 73% H2O 17%3002267.02气相29.513320g5PG0104-133M1B-H2002267.02气相29.513320g6PG0105-133M1BH212% CO288%501886.152气相1.6213320g7RO0101-180L1B-H导热油0.3320133619液相2.018020g8RO0102-180L1B-H导热油0.3320133619液相2.018020g9RO0103-180L1B-H导热油0.3320133619液相2.018020g10RO0104-180L1B-H导热油0.3320133619液相2.018020g11PL0101-27L1B甲醇常压501230.65液相1.02720g12PL0102-21L1B甲醇常压501230.65液相1.82120g13PL0103-34L1B原料液常压502269.02液相1.03420g14PL0104-27M1B原料液1.6502269.02液相1.72720g15PL0105-27M1B-H原料液1.62002269.02液相1.72720g16PL0106-168L1B吸收液0.45073.125m3/h液相1.016820g17PL0107-127L1B吸收液0.45073.125m3/h液相1.812720g18PL0108-127L1B吸收液0.45073.125m3/h液相1.812720g19DNW0101-25L1B脱盐水0.3501038.36液相0.82520g20DNW0102-19L1B脱盐水0.3501038.36液相1.61920g21CWS0101-219L1B冷却水0.3501.1610液相0.9219镀锌管22CWS0102-133L1B冷却水0.3501.1610液相2.5133镀锌管23CWR0101-133L1B冷却水0.3801.1610液相2.5133镀锌管24PG0108-48L1B食品二氧化碳0.4501658.474气相10.2480Cr18Ni925PL0109-25M1B工艺冷凝水1.650372.204液相0.332520g4.3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1PG0106-95M1B氢气1.65095法兰闸阀：Z41H-1.6C等，截止阀：J41H-1.6C2RO0101-180L1B-H导热油0.3320180法兰闸阀：Z41H-1.6C、Z41Y-1.6C等，截止阀：J41H-1.6C等3RO0104-180L1B-H导热油0.3320180法兰4PL0101-27L1B甲醇常压5027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-1.65PL0102-21L1B甲醇常压5021法兰6PL0103-34L1B原料液常压5034法兰、螺纹7DNW0101-25L1B脱盐水0.35025法兰、螺纹Z15W-1.0T8PG0107-48L1B食品二氧化碳0.45048螺纹闸阀：Z41H-1.6C等，截止阀：J41H-1.6C等9PL0107-127L1B吸收液0.450127法兰、螺纹闸阀： Z15W-1.0T 止回阀：H41H-1.610PL0109-25M1B工艺冷凝水1.65020法兰Z15W-1.6才4.4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1PG0106-95M1B氢气1.650951331.6带颈平焊法兰凹凸面1.62PG0101-133M1B混合气体2003PG0102-133M1B-H3002.52.54PG0103-133M1B3005PG0104-133M1B-H2001.61.66PG0105-133M1B50657RO0101-150L1B-H导热油0.33201808RO0102-150L1B-H导热油0.33209RO0103-150L1B-H导热油0.332010RO0104-150L1B-H导热油0.332011PL0101-27L1B甲醇常压502712PL0102-21L1B甲醇常压502113PL0103-34L1B原料液常压503414PL0104-27M1B原料液1.6502715PL0105-27M1B原料液1.62002716PL0106-168L1B吸收液0.4501681.61.617PL0107-127L1B吸收液0.45012718PL0108-127L1B吸收液0.45012719DNW0101-25L1B脱盐水0.350251.0突面1.020DNW0102-19L1B脱盐水0.3501921CWS0101-219L1B冷却水0.35021922CWS0102-133L1B冷却水0.35013323CWR0101-133L1B冷却水0.38013324PG0107-48L1B食品二氧化碳0.450481.6凹凸面1.625PL0109-25M1B工艺冷凝水1.650251.0突面1.06反应器控制方案设计1. 被控参数选择化学反应的控制指标主要是转化率、产量、收率、主要产品的含量和产物分布等，温度与上述这些指标关系密切，又容易测量，所以选择温度作为反应器控制中的被控变量以进口温度为被控变量的单回路控制系统设计2. 控制参数选择影响反应器温度的因素主要有：甲醇水混合气的流量、导热油的流量。混合气直接进入干燥器，滞后最小，对于反应温度的校正作用最灵敏，但混合气的流量是生产负荷，是保证产品氢气量的直接参数，作为控制参数工艺上不合理。所以选择导热油流量作为控制参数。3. 过程检测仪表的选用根据生产工艺和用户的要求，选用电动单元组合仪表（DDZ-型）测温元件及变送器 被控温度在500以下，选用铂热电阻温度计。为了提高检测精确度，应用三线制接法，并配用DDZ-型热电阻温度变送器调节阀 根据生产工艺安全原则，若温度太高，将可能导致反应器内温度过高，引起设备破坏、催化剂破坏等等，所以选择气开形式的调节阀，正作用阀；根据过程特性与控制要求选用对数流量特形的调节阀；根据被控介质流量选择调节阀公称直径和阀芯直径的具体尺寸。Qmax=509 m3/h Qmin=31.8 m3/h P1=0.35Mpa P2=0.3 Mpar=0.816g/m3 管径159mm P1 P20.05 Mpa=0.49kgf/cm3Cvmax=1.167Q=1.167=766Cvmax=1.167Q=1.167=49.4据此选择Cv和调节阀的口径DN调节器 根据过程特性与工艺要求，选择PID控制规律；根据构成系统负反馈的原则，确定调节器为反作用。4. 温度控制系统流程图及其控制系统方框图温度控制系统流程图控制系统方框图5. 调节器参数整定 经验试凑：对于温度控制系统，一般取2060，T1=310min，TDT1/4 也可用临界比例度法或衰减曲线法进行参数整定。6如何实现控制过程的具体说明 当干扰发生时，例如甲醇水蒸汽流量加大，继续反应所需的热量增加，反应器温度降低，测量元件（铂热电阻温度计）检测到温度值，经变送器送给调节器和设定值比较，调节器（反作用）发出控制信号，加大调节阀的开度，调节阀正作用，导热油流量增大，反应器温度上升，克服干扰，达到控制目的。7技术经济评价、环境评价7.1甲醇制氢装置的投资估算（1）单元设备价格估算 在工艺流程和生产规模确定之后，经过物料衡算和初步工艺计算，可以初步确定设备的大小和型号。 本套装置共有储槽和分离容器4台，分别为：甲醇液储槽（V0101,常温常压）；脱盐水（V0102，常温常压）,原料液储罐(V0103, 常温常压);气液分离罐(V0104, T=40，P=1.5MPa)。根据装置生产能力，初步估算容器的容积分别为：V1= 3m3，V2=5m3，V3=V4=8m3其中，V2，V3，V4为平底平盖容器，计算其质量分别为WV1=750kg，WV3=WV4=1220kg。V4为立式椭圆封头容器，计算得WV4=1220kg 该套装置共有4台换热器，分别为换热器（E0101，P=1.5MPa），过热器（E0102，P=1.5Mpa），冷凝器（E0103，=1.5MPa），转化器（R0101， P=1.5Mpa）。根据热负荷初步估算个换热器的面积分别为：FE1=9.46m2，FE2=18.07m2,FE3=36.8m2,FR1=237.48m2。采用固定式换热器，252.5的换热管，计算其质量分别为：WE1=1845kg，WE2=1249kg,WE3=1644kg，WR1=7700kg。该套装置共有3台塔设备，分别为气化塔（T0101），吸收塔（T0102），解吸塔（T0103）。则T0101、T0102、T0103三个塔的质量分别为:1385kg, 5578kg, 5578kg。 材料均选碳钢，设容器及他设备为每公斤6元，换热器每公斤12元，则静设备总价值为：25.10万元。该套装置共有8台泵，经询价每台泵1. 2万元，因此，该套装置总设备约为：34.70万元。（2）总投资估算用系数连乘法求总投资，各系数由表查得：k11.059，1.2528，k31.0483，k41.0277，k51.0930，k61.0803，k711.3061。已知设备费A34.70万元，计算结果如下：设备安装工程费率Bk1A=1.055934.70=36.7473(万元)设备安装费=B- A=36.7473-34.70=2.0473(万元)管道工程C= k2B=1.252836.7473=46.04(万元)管道工程费=C-B=46.04-36.7473=9.29(万元)电气工程费率D= k3C=1.048346.04=48.26(万元)电气工程费=D-C=48.26-46.04=2.22(万元)仪表工程费率E= k4D=1.027748.26=49.60(万元)仪表工程费=E-D=49.60-48.26=1.34（万元)建筑工程费率F= k5E=1.09344.91=54.21(万元)建筑工程费=F-E=54.21-49.60=4.61(万元)装置工程建设费率G= k6F=1.080354.21=58.56(万元)费用定额规定得费用=G-F=58.56-54.21=4.35(万元)总投资H= k7G=1.306158.56=76.49(万元)故甲醇制氢装置的投资估算额为77万元7.2 总成本费用估算与分析（1）外购原材料 甲醇制氢装置的外购生产原材料主要是甲醇，消耗量为1230.653kg/h，一年按300天计算，年总用量8860吨，每吨按照2000元计算，则外购原材料为1772万元。 （2）外购燃料 甲醇制氢装置在加热导热油需燃料导热油用量为133619kg/h，温度由320降至170，年折合燃料费用为224万元 （3）外购动力 甲醇制氢装置的需水量为1038.364kg/h，年计7477吨，每吨按2元计，年用水费1.50万元，泵主要是耗电能，按42.2KW计算每年7200h，则年耗电能30.4万度，每度电按1.0元计，年电费为30.4万元，则外购动力费总计31.90万元 （4）工资 甲醇制氢装置定员为10人，每人工资按年薪4.5万元计，则每年工资总额为45万元。 （5）职工福利 项目评价时，职工福利费可按照职工工资总额的14%提取，所以甲醇制氢装置的职工年福利费为6.3万元。 （6）固定资产折旧费 用双倍余额递减法对甲醇制氢装置进行折旧，折旧年限为10年，则年折旧率为20%，年固定资产折旧金额为15.4 万元。（7）修理费 对甲醇制氢装置按固定资产原值的10%计算为7.7万元 。（8）租贷费 本装置不发生租贷费 （9）摊销费用 假设项目为专利技术，其专利使用费为20万元，按10年摊销，每年计入的总成本费用为2万元。 （10）财务费用 该装置固定资产投资全部使用贷款，即贷77万元，按每年贷款利率6%计算，总贷款复息计4.62万元 ,不计复利。 由以上几项费用计算可见，每年原材料费、燃料费、动力费、工资福利费、折旧修理费合计约2108.92万元，按每月周转一次，则需资金约费176万元，周转资金全部使用短期贷款，按年利率6%计算，则年短期贷款利息为10.54万元。 （11）税金 根据生产能力，该套装置的氢气产量为227.678kg/h，年产量为1639.28吨，每吨售价按照0.4万元计算，则氢气产品的的年销售入为655.71万元，该套装置的食品二氧化碳的产量为1658.474kg/h，年产量约为11941.06吨，每吨售价按照0.2万元计算，则食品二氧化碳产品的年销售收入为2388.212万元。两个产品合计年销售收入为3043.