设备的工艺设计及化工设备图

化工厂设计

DesignofChemicalPlant15设备的工艺设计及化工设备图基本要求1)掌握化工设备的选用和设计的一般原则;2)熟练进行化工设备的选用(设计);3)熟练掌握化工设备图的绘制和阅读.25设备的工艺设计及化工设备图

化工设备选用及工艺设计的一般原则化工设备的选用非定型设备设计的主要程序化工设备图3§5-1化工设备选用及工艺设计的一般原则

化工设备类型：标准设备（定型设备）非标准设备（非定型设备）4选型和工艺设计的原则：(1)合理性。(2)先进性。(3)安全性。(4)经济性。5§5-2化工设备的选用一、泵的选用与设计程序1确定泵型。6通常把提升液体、输送液体或使液体增加压力,即把原动机的机械能变为液体能量从而达到抽送液体目的的机器统称为泵。泵的不同用途、不同的输送液体介质、不同流量、扬程的范围，泵的结构型式当然也不一样，材料也不同.2泵的分类73泵选型中考虑的问题

（1）耐腐蚀问题腐蚀就是化工设备最头痛的危害之一。据有关统计，化工设备的破坏约有60%是由于腐蚀引起的，因此在化工泵选型时首先要注意选材的科学性。通常有一种误区，认为不锈钢是“万能材料”，不论什么介质和环境条件都捧出不锈钢，这是很危险的。81）耐腐蚀问题1.硫酸:氟塑料具有较好的耐硫酸性能，采用衬氟泵是一种更为经济的选择。2.盐酸:内衬橡胶泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是输送盐酸的最好选择。3.硝酸:不锈钢是应用最广的耐硝酸材料，对常温下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性，对于高温硝酸，通常采用钛及钛合金材料。4.醋酸:不锈钢是优良的耐醋酸材料，高温高浓醋酸或含有其它腐蚀介质等苛刻要求时，可选用高合金不锈钢或氟塑料泵。91）耐腐蚀问题5.碱（氢氧化钠）:钢铁广泛应用于80℃以下、30%浓度内的氢氧化钠溶液，也有许多工厂在100℃、75%以下时仍采用普通钢铁，虽然腐蚀增加，但经济性好。对于高温碱液多采用钛及钛合金或者高合金不锈钢。6.氨:只有铜和铜合金不宜使用。7.盐水（海水）:普通钢铁在氯化钠溶液和海水、咸水中腐蚀率不太高，一般须采用涂料保护;各类不锈钢也有很低的均匀腐蚀率，但可能因氯离子而引起局部性腐蚀，通常采用316不锈钢较好。8.醇类、酮类、酯类、醚类:基本没有腐蚀性，常用材料均可适用.酮、酯、醚对多种橡胶有溶解性，在选择密封材料时避免出错。102）冷却问题题3）密封问题题4）粘度问题题在选材时切不不可随意和盲盲目，应多查查阅相关资料料或借鉴成熟熟经验。11(2)确定选选泵的流量和和扬程①流量的确定定和计算。选泵时以最大大流量为基础础。②扬程的确定定和计算。单位重量液体体通过泵所获获得的能量叫叫扬程。即用用来克服两端端容器的位能能差、两端容容器上静压力力差、两端全全系统的管道道（管件）和和装置的阻力力损失，以及及两端（进口口和出口）的的速度差引起起的动能差。。泵的扬程包括括吸程在内，，近似为泵出出口和入口压压力差。扬程程用H表示，，单位为米（（m）。12离心泵的安装装技术关键在在于确定水泵泵安装高度。。是指水源水面面到水泵叶轮轮中心线的垂垂直距离。不能与允许吸吸上真空高度度混为一谈，，水泵铭牌或或产品说明书书上标示的允允许吸上真空空高度并没有有考虑吸水管管道配套以后后的水流状况况。水泵安装高度度应该是允许许吸上真空高高度扣除了吸吸水管道损失失扬程以后，，所剩下的那那部分数值，，它要克服实实际地形吸水水高度。水泵安装高度度不能超过计计算值，否则则，水泵将会会抽不上水来来。影响计算值的的大小是吸水水管道的阻力力损失扬程，，因此，宜采采用最短的管管路布置，并并尽量少装弯弯头等配件，，也可考虑适适当配大一些些口径的水管管，以减管内内流速。确定泵的安安装高度13对正常运转的的泵，一般只只用一台，因因为一台大泵泵与并联工作作的两台小泵泵相当（指扬扬程、流量相相同）时，大大泵效率高于于小泵，故从从节能角度讲讲宁可选一台台大泵，而不不用两台小泵泵，但遇到下下列情况量，，可考虑两台台泵并联工作作：流量很大，一一台泵达不到到此流量。对于需要有50%的备用用率大型泵，，可改两台较较小的泵工作作，一台备用用（共三台））。(4)确定泵泵的台数和备备用率。14离心泵的轴功功率N是指电电机输入到泵泵轴的功率。。流体从泵获获得的实际功功率为泵的有有效功率Ne，由泵的流流量和扬程求求得有效功率与轴轴功率的比值值为离心泵的的效率(5)校核泵泵的轴功率15(6)确定冷冷却水或驱动动蒸汽的耗用用量。(7)选用电电动机。(8)填写写选泵规格表表16二、换热设备备的设计和选选用17一）换热器的的分类18一）换热器的的分类19一）换热器的的分类20二）换热器设设计的一般原原则1基本要求求满足工艺操作作条件能长期运转安全可靠不泄漏维修清洗方便便满足工艺要求求的传热面积积尽量有较高的的传热效率流体阻力尽量量小满足工艺布置置的安装尺寸寸等要求212介质流程程223终端温差差考虑换热器的的经济合理和和传热效率：：234流速流速较高，可可提高传热效效率，有利于于冲刷污垢和和沉积；但流速不能过过大。参见：常用流流速范围。24(5)传热系系数应设法增大传传热膜系数一一侧数值。计算传热面积积时，常以小小的一侧为准准。(6)污垢系系数在设计换热器器时要慎重考考虑流速和壁壁温的影响。。从工艺上降低低污垢系数，，如改进水质质，消除死区区，增加流速速，防止局部部过热等。(7)尽量选选用标准设计计和标准系列列25三）管壳式换换热器的设计计和系列选用用管壳式换热器器是一种传统统的标准换热热设备，它具具有制造方便便、选材面广广、适应性强强、处理量大大、清洗方便便、运行可靠靠、能承受高高温高压等优优点，是工厂厂中应用最广广泛的换热设设备。2627283设计与选选型的基本步步骤29三、贮罐容器器的选型和设设计按使用目目的的不不同，可分为贮贮存容器器的计量、回回流、中中间周转转、缓冲、混混合等工工艺容器器。30设计贮罐罐的一般般程序(1)汇汇集工艺艺设计数数据。包括物料料衡算和和热量衡衡算，贮贮存物料料的温度度、压力力，最大大使用压压力、最最高使用用温度、、最低使使用温度度，腐蚀蚀性、毒毒性、蒸蒸汽压、、进出量量、贮罐罐的工艺艺方案等等。(2)选选择容器器材料。。对有腐蚀蚀性的物物料可选选用不锈锈钢等金金属材料料，在温温度压力力允许时时可用非非金属贮贮罐、搪搪瓷容器器或由钢钢制压力力容器衬衬胶、搪搪瓷、衬衬聚四氟氟乙烯等等。(3)容容器型式式的选用用。尽量选择择已经标标准化的的产品。。(4)容容积计算算。容积计算算是贮罐罐工艺设设计和尺尺寸设计计的核心心，它随随容器的的用途而而异。31设计贮罐罐的一般般程序(5)确确定贮罐罐基本尺尺寸根据物料料密度、、卧式或或立式的的基本要要求、安安装场地地的大小小，确定定贮罐的的大体直直径。据据此计算算贮罐的的长度，，核实长长径比，，如长径径比太大大（即偏偏长）或或太小（（即偏圆圆），应应重新调调整，直直到大体体满意。。(6)选选择标准准型号根据计算算初步确确定它的的直径、、长度和和容积，，在有关关手册中中查出与与之符合合或基本本相符的的标准型型号。(7）开开口和支支座在选择标标准图纸纸之后，，要设计计并核对对设备的的管口。。(8)绘绘制设备备草图（（条件图图）标注尺寸寸，提出出设计条条件和订订货要求求。32四、塔器器的选型型与设计计塔设备是是一种应应用极为为广泛的的气液，，液液传传质设备备，主要要应用于于化工、、医药等等行业中中的吸收收、精馏馏、萃取取等工段段。331塔的的类型按接触方方式可分为连连续（微微分）接接触式（（填料塔塔）和逐逐级接触触式（板板式塔））两大类类，在吸吸收和蒸蒸馏操作作中应用用极广。。34填料塔在圆柱形形壳体内内装填一一定高度度的填料料，液体体经塔顶顶喷淋装装置均匀匀分布于于填料层层顶部上上，依靠靠重力作作用沿填填料表面面自上而而下流经经填料层层后自塔塔底排出出；气体体则在压压强差推推动下穿穿过填料料层的空空隙，由由塔的一一端流向向另一端端。气液液在填料料表面接接触进行行质、热热交换，，两相的的组成沿沿塔高连连续变化化。溶剂填料塔气体散装填料塑料鲍尔环填料规整填料塑料丝网波纹填料

35板式塔在圆柱形形壳体内内按一定定间距水水平设置置若干层层塔板，，液体靠靠重力作作用自上上而下流流经各层层板后从从塔底排排出，各各层塔板板上保持持有一定定厚度的的流动液液层；气气体则在在压强差差的推动动下，自自塔底向向上依次次穿过各各塔板上上的液层层上升至至塔顶排排出。气气、液在在塔内逐逐板接触触进行质质、热交交换，故故两相的的组成沿沿塔高呈呈阶跃式式变化。。板式塔溶剂气体DJ塔盘新型塔板板、填料料36填料塔和和板式塔塔的主要要对比新型填料料及规整整填料塔塔竞争力力较强。。372．塔型型选择基基本原则则①生产能能力大，，弹性好好。②满足工工艺要求求，分离离效率高高。③运转可可靠性高高，操作作、维修修方便。。④结构简简单，加加工方便便，造价价较低。。⑤塔压降降小。对于真空空塔或要要求塔压压降低的的塔来说说，压降降小的意意义更为为明显。。抓住主要要矛盾，，最大限限度满足足工艺要要求。383填料料塔设计计程序(1)汇汇总设计计参数和和物性数数据处理理。(2)选选用填料料。(3)确确定塔径径D(4)计计算填料料塔压降降。(5)验验算。(6)计计算填料料层高度度Z。(7)计计算塔塔的总高高度H(8)塔塔的其他他附件设设计和选选定①支撑板板。②液体喷喷淋装置置。③液体再再分布装装置。④气体分分布器。。⑤除雾器器。(9)绘绘制塔设设备结构构图.394板式式塔设计计程序(1)汇汇总设计计参数和和物性数数据。(2)选选择板式式塔的塔塔板结构构。(3)进进行工艺艺计算(4)塔塔径计算算(5)塔塔节上人人孔、手手孔的确确定。(6)塔塔高确定定。(7)塔塔内流体体力学核核算，作作负荷性性能图。。(8)辅辅助装置置选型设设计。(9)绘绘制塔设设备草图图和设备备设计条条件图包括支承承、开口口方位、、人孔、、手孔位位置等。。40五、反应应器的选选型和设设计1反应应器分类类方法(1)按反反应器的的几何构构形分类类管管式反应应器槽槽式反反应器塔塔式式反应器器41(2)按按反应应器内反反应物的的相态分分类均相反应应器气相均相相反应器器液相均相相反应器器非均相反反应器气固相反反应器固定床反反应器绝热式固固定床反反应器多段绝热热式反应应器列管式固固定床反反应器套管式固固定床反反应器流化床反反应器散式流化化床反应应器聚式流化化床反应应器气液相反反应器液液相反反应器气液固三三相反应应器42(3).按操作作方式分分类连连续式式反应器器间间歇式反反应器半半连连续反应应器43(4).按反应应器内物物流的流流动状态态分类理理想想平推流流反应器器理理想全混混流反应应器非非理想想流反应应器442反应应器设计计的基本本内容1）根据据化学反反应的动动力学特特性来选选择合适适的反应器型型式；2）结合合动力学学和反应应器两方方面特性性来确定操作作方式和和优化的的操作设设计；3）根据据给定的的产量对对反应装装置进行行设计计计算，确定反应应器的几几何尺寸寸并进行行经济评评价。453反应应器的设设计要点点(1)保保证物料料转化率率和反应应时间。。(2)满满足反应应的热传传递要求求。(3)设设计适当当的搅拌拌器或类类似作用用的机构构。(4)注注意材质质选用和和机械加加工要求求。464反应应釜设计计程序(1)确确定反应应釜操作作方式根据工艺艺流程的的特点，，确定反反应釜是是连续操操作还是是间歇操操作。(2)汇汇总设计计基础数数据工艺计算算依据如如生产能能力、反反应时间间、温度度、装料料系数、、物料膨膨胀比、、投料比比、转化化率、投投料变化化情况以以及物料料和反应应产物的的物性数数据、化化学性质质等。(3)计计算反应应釜体积积(4)确确定反应应釜设计计（选用用）体积积和台数数。(5)反反应釜直直径和筒筒体高度度、封头头确定。。(