設(shè)備管理_化工設(shè)備設(shè)計及設(shè)備圖

第五章化工設(shè)備設(shè)計及設(shè)備圖Chart5Thedesignofchemicalequipment 5 1概述5 2化工設(shè)備的選用和設(shè)計方法5 2 1物料輸送設(shè)備5 2 2貯罐5 2 3換熱設(shè)備5 2 4分離設(shè)備5 2 5傳質(zhì)設(shè)備5 2 6化學(xué)反應(yīng)器5 3化工設(shè)備圖 分離設(shè)備 5 1概述 化工設(shè)備的設(shè)計包括標準設(shè)備設(shè)計和非標準設(shè)備設(shè)計 一 化工設(shè)備設(shè)計分類 1 標準設(shè)備設(shè)計 常用標準設(shè)備 泵 風(fēng)機 冷凍機 過濾機 離心機 攪拌器 壓縮機等 生產(chǎn)廠家 型號都很多 可選擇范圍很大 標準設(shè)備設(shè)計 根據(jù)工藝要求 計算特征尺寸 查閱相關(guān)產(chǎn)品目錄或樣本手冊 列出設(shè)備的規(guī)格 型號 基本性能參數(shù)和廠家 選擇合適設(shè)備型號 標準設(shè)備選型 2 非標準設(shè)備設(shè)計 常用非標準設(shè)備 容器 中壓 低壓 高壓 換熱器 塔器 干燥設(shè)備 攪拌設(shè)備和除塵設(shè)備等 非標準設(shè)備設(shè)計 根據(jù)工藝要求 完成工藝計算 提出設(shè)備型式 材料 尺寸和其他要求 再經(jīng)過機械計算及設(shè)計 由相關(guān)工廠制造 必須遵循設(shè)備設(shè)計的相關(guān)標準和規(guī)定 化工設(shè)備設(shè)計向標準化推進 有些原來屬于非標準設(shè)備的化工裝置 已逐步走向系列化 定型化 已形成了一些標準圖紙 有些還有了定點生產(chǎn)廠家 如換熱器系列 容器系列 搪玻璃設(shè)備系列等 因此 在非標準設(shè)備設(shè)計時 應(yīng)盡量采用已標準化的圖紙 3 化工設(shè)備標準化 二 化工設(shè)備設(shè)計的原則 1 合理性 2 先進性 3 經(jīng)濟性 4 安全性 5 2典型化工設(shè)備的選用和設(shè)計方法 5 2 1泵的選用與設(shè)計程序 1 收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 介質(zhì)物性操作條件泵所在位置情況 1 泵的流量 考慮上限 2 揚程的確定和計算 2 確定泵的流量和揚程 3 選擇泵型及泵的具體型號 從工藝角度選擇泵類型 流量大 揚程不高時 可選單級離心泵 流程不大 揚程高時 宜選往復(fù)泵或多級離心泵 輸送有腐蝕介質(zhì) 選耐腐蝕泵 輸送昂貴液體 劇毒或放射性液體應(yīng)用完全不泄漏無軸封的屏蔽泵 當(dāng)要求精確進料時 應(yīng)選用計量泵或柱塞泵 輸送高溫介質(zhì)時可考慮選用熱油泵 4 核算泵的性能 若輸送液體的物理性質(zhì)與水有較大差異 則應(yīng)對泵的揚程 流量進行核算 并與工藝要求進行對比 確定所選泵是否可用 5 確定泵的安裝高度 6 計算泵的軸功率7 選定泵的材料和軸封8 確定冷卻水或加熱蒸汽耗量9 選用驅(qū)動裝置 電動機或蒸汽透平10 確定泵的臺數(shù)和備用率11 填寫泵規(guī)格表 作為泵訂貨依據(jù)和選泵過程中各項數(shù)據(jù)的匯總 流體輸送設(shè)備 離心泵 往復(fù)泵 轉(zhuǎn)子泵比較 離心泵 往復(fù)泵 轉(zhuǎn)子泵比較 5 2 2貯罐的選型和設(shè)計 一 貯罐的分類及存貯量的確定 根據(jù)用途 貯罐可分為 原料 成品 中間貯罐 回流罐 計量罐 緩沖罐 混合罐 閃蒸罐 包裝罐等 貯罐存貯量 即貯存物料總?cè)莘e 隨貯罐的用途而異 1 原料貯罐全廠性貯罐一般主張至少有1 3個月的耗用量貯存 車間的原料貯罐一般至少半個月的用量貯存 2 成品貯罐按工廠短期停車仍能保證滿足市場需求來確定存貯量 液體產(chǎn)品貯罐常按至少貯存一周的產(chǎn)品產(chǎn)量設(shè)計 液體貯罐的裝載系數(shù)一般取0 8 3 中間貯罐對連續(xù)過程視情況貯存幾小時至幾天的用量 對間歇生產(chǎn)過程 至少應(yīng)考慮存貯一個班的生產(chǎn)用量 4 計量罐一般考慮最少為10 15min 多則2h或4h產(chǎn)量 計量罐的裝料系數(shù)一般取0 6 0 7 刻度的使用度常為滿量程的80 85 5 回流罐一般考慮5 10min左右的液體保存量 作冷凝器液封之用 6 緩沖罐緩沖罐存貯量常是下游設(shè)備5 10min的用量 有時可超過15min用量 以備緊急時有充裕時間處理故障 調(diào)節(jié)流程或關(guān)停機器 7 汽化罐汽化罐的汽化空間通常是總?cè)莘e的一半 汽化空間的體積可根據(jù)物料汽化速度來估計 一般希望汽化空間足夠下游崗位3min以上的使用量 至少在2min左右 8 閃蒸罐液體在閃蒸罐的停留時間應(yīng)考慮使液體在罐內(nèi)有充分時間接近氣液平衡狀態(tài) 應(yīng)視工藝要求選擇液體在罐內(nèi)的停留時間 9 混合 拼料罐混拼罐的大小 根據(jù)工藝條件而定 考慮若干批的產(chǎn)量 裝料系數(shù)約70 10 包裝罐包裝罐可視同于中間貯罐 要根據(jù)工藝條件和要求 貯存條件等決定其有效容積 不同場合 裝料系數(shù)不一樣 一般為0 6 0 8 二 貯罐設(shè)計的一般程序 匯集工藝設(shè)計參數(shù)2 貯罐材質(zhì)的選擇3 貯罐型式的確定4 確定需要貯存的物料總體積5 確定貯罐的臺數(shù)和基本尺寸6 選擇標準型號7 貯罐的管口方位和支承方式的確定8 繪制設(shè)備草圖 標注尺寸 提出設(shè)計條件和訂貨要求 符合規(guī)定的工藝操作條件2 安全可靠3 安裝 操作及維修方便4 經(jīng)濟合理5 盡量選用標準設(shè)計和標準系列 5 2 3換熱設(shè)備的選用 一 換熱設(shè)備設(shè)計和選用的一般原則 二 管殼式換熱器的設(shè)計步驟 1 分析設(shè)計任務(wù) 匯總設(shè)計數(shù)據(jù)2 設(shè)計換熱流程3 選擇換熱器的材質(zhì)4 確定換熱器類型5 確定冷熱流體的流向6 計算平均傳熱溫差 tm7 計算熱負荷Q8 估計污垢熱阻系數(shù)9 初算總傳熱面積A10 參照標準系列 初選換熱器11 校核12 驗算換熱器的壓力降13 畫出換熱器設(shè)備草圖 例題 可以達到要求 5 2 4 1塔設(shè)備的選型與設(shè)計 一 塔設(shè)備設(shè)計的基本要求 生產(chǎn)能力大 氣液處理量大 具有較高的傳質(zhì) 傳熱效率 保證氣液兩相良好接觸 操作穩(wěn)定 操作彈性大 氣液負荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下穩(wěn)定操作 且能長期連續(xù)運轉(zhuǎn) 流體流動的阻力或壓力降小 降低生產(chǎn)中的動力消耗和經(jīng)常性的操作費用的要求 結(jié)構(gòu)簡單可靠 材料耗用量小 制造安裝容易 設(shè)備的投資費用低 耐腐蝕 不易堵塞 操作方便 易于檢修 抓住主要矛盾 最大限度滿足工藝要求 二 塔類型的選擇 填料塔和板式塔主要性能對比 新型填料及規(guī)整填料塔競爭力較強 三 填料塔設(shè)計程序 1 匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù) 2 選用填料 填料是填料塔內(nèi)汽一液接觸的核心元件 填料類型和填料層的高度直接影響傳質(zhì)效果 因而 選擇填料是填料塔設(shè)計的一個重要內(nèi)容 3 確定塔徑D 4 計算填料塔壓降 5 驗算 保證U Umin 負責(zé)重新調(diào)整計算 6 計算填料層高度Z 7 計算塔的總高度HH Hd Z n 1 Hf Hb 8 塔內(nèi)附件的設(shè)計和選定 支撐板 自由截面積 填料空隙率 支撐板強度足以支承填料重量 液體噴淋裝置 彎管式 多孔直管式 蓮蓬頭式 分布盤液體再分布裝置 截錐式和升氣管式分布器氣體分布器除霧器 折板除霧器 絲網(wǎng)除霧器 旋流板除霧器或干填料層 9 繪制塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 向設(shè)備專業(yè)提供工藝設(shè)計條件繪制塔設(shè)備簡圖 并標注必要的尺寸 注明各管口的位置等 1 匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù) 2 根據(jù)物料特性 分離要求確定塔板結(jié)構(gòu) 3 進行工藝計算 4 塔徑計算 四 板式塔設(shè)計程序 5 塔節(jié)上人孔 手孔的確定 6 塔高確定 7 塔內(nèi)流體力學(xué)核算 作負荷性能圖 8 輔助裝置選型設(shè)計 9 繪制塔設(shè)備草圖和設(shè)備設(shè)計條件圖 包括支承 開口方位 人孔 手孔位置等 5 2 4 2干燥設(shè)備的選型與設(shè)計 固體除濕方法機械除濕 物料濕分較多時 可先用離心過濾等機械分離方法以除去大量的濕分 吸附除濕 用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑 如CaCl2 硅膠等 與濕物料并存 使物料中的濕分相繼經(jīng)氣相而轉(zhuǎn)入干燥劑內(nèi) 供熱除濕 干燥 用熱空氣或其它高溫氣體為介質(zhì) 使之流過物料表面 介質(zhì)向物料供熱并帶走汽化的濕分 干燥的分類 按操作壓力分常壓干燥真空干燥 適于處理熱敏性及易氧化的物料 或要求成品中含濕量低的場合 按操作方式分連續(xù)式 生產(chǎn)能力大 產(chǎn)品質(zhì)量均勻 熱效率高 勞動條件好 間歇式 適于處理小批量 多品種 干燥時間長的物料 根據(jù)供熱方式不同 干燥可分為傳導(dǎo)干燥 間接加熱干燥 熱能通過壁面以傳導(dǎo)方式加熱物料 對流干燥 直接加熱干燥 干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸 并以對流方式加熱濕物料 輻射干燥 熱能以電磁波的形式輻射到濕物料表面 介電加熱干燥 將濕物料置于高頻電場內(nèi) 使其被加熱 干燥器的主要型式 1 箱式干燥器 板式干燥器 2 洞道式干燥器3 帶式干燥器4 轉(zhuǎn)筒干燥器5 氣流干燥器6 流化床干燥器 沸騰床干燥器 7 噴霧干燥器8 滾筒干燥器9 真空耙式干燥器 選擇干燥器大致可按以下三個步驟進行 考慮可操作性 列出能處理被干燥物料的各種干燥器 這就需要從濕物料的性能出發(fā) 參考各種干燥設(shè)備在工業(yè)中常使用的范圍來選擇 依據(jù)濕物料的特性 處理量以及對產(chǎn)品的質(zhì)量及其它特殊要求 篩選出最適宜的幾種干燥器 這一步需考慮一些具體因素 如物料的熱敏性 易碎性 對污染的要求 含水量的大小 濕法去除的難易程度等 對初選的設(shè)備形式依據(jù)其優(yōu)缺點及適應(yīng)性能作進一步篩選 同時依據(jù)處理量選定操作方式 一般處理量小于50kg h時 常采用間歇操作 當(dāng)大于1000kg h時 常采用連續(xù)裝置 估計干燥器的設(shè)備成本和操作費用 作最終的的選擇 5 2 5反應(yīng)器的選型與設(shè)計 一 反應(yīng)器分類 二 反應(yīng)器設(shè)計的基本內(nèi)容及設(shè)計要點 反應(yīng)器設(shè)計基本內(nèi)容 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)特性來選擇合適的反應(yīng)器形式 結(jié)合反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)器傳遞特性確定反應(yīng)器型式及操作方式 根據(jù)給定生產(chǎn)規(guī)模對反應(yīng)器進行設(shè)計 確定反應(yīng)器的幾何尺寸 反應(yīng)器設(shè)計要點 保證物料轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時間 滿足反應(yīng)的熱傳遞要求 設(shè)計適當(dāng)?shù)臄嚢杵骰蝾愃谱饔玫臋C構(gòu) 注意材質(zhì)選用和機械加工要求 三 釜式反應(yīng)器設(shè)計程序 1 根據(jù)工藝流程的特點 確定反應(yīng)釜操作方式 2 匯總設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模 反應(yīng)時間 溫度 裝填系數(shù) 物料性質(zhì)等 3 計算反應(yīng)釜體積 4 確定反應(yīng)釜設(shè)計 選用 體積和臺數(shù) 5 反應(yīng)釜直徑和筒體高度 封頭確定 6 傳熱面積計算和校核 夾套和加熱盤管 7 攪拌器設(shè)計 8 管口和開孔設(shè)計 9 畫出反應(yīng)器設(shè)計草圖 四 固定床反應(yīng)器設(shè)計 1 匯總物料衡算和物性數(shù)據(jù) 2 計算床體體積 3 計算床高和直徑 假設(shè)床層D 根據(jù)床層有效體積核算床層H 再估算催化劑堆積高度 驗算氣速 保證反應(yīng)的停留時間 如果假設(shè)不合理 重新假設(shè)再試算 4 驗算流體阻力和傳熱系數(shù)K 阻力 床層D 動力消耗 實踐中寧可增加催化劑體積 也不主張流體阻力偏大 以免影響整個操作體系 傳熱系數(shù)K一般取經(jīng)驗值或中試值 5 繪制反應(yīng)器設(shè)計條件圖 決定床層和床底 床頂?shù)拈_口方位 標注尺寸等 5 3化工設(shè)備圖 化工設(shè)備圖是化工設(shè)備制造 安裝 使用 維修的重要技術(shù)文件 也是進行技術(shù)交流 設(shè)備改造的工具 一 化工設(shè)備圖的分類 1 設(shè)備總圖 表示化工設(shè)備及附屬裝置全貌 組成和特性的圖樣 它應(yīng)表達設(shè)備各主要部分結(jié)構(gòu)特征 裝配連接關(guān)系 主要特征尺寸和外形尺寸 并寫明技術(shù)要求 技術(shù)特性等技術(shù)資料 2 裝配圖 表示化工設(shè)備的結(jié)構(gòu) 尺寸 各零部件間的裝配連接關(guān)系 并寫明技術(shù)要求和技術(shù)特性等技術(shù)資料的圖樣 3 部件圖 表示可拆或不可拆部件的結(jié)構(gòu)形狀 尺寸大小 技術(shù)要求和技術(shù)特性等技術(shù)資料的圖樣 4 零件圖 表示化工設(shè)備零件的結(jié)構(gòu)形狀 尺寸大小及加工 熱處理 檢驗等技術(shù)資料的圖樣 6 表格圖 用綜合列表方式表示結(jié)構(gòu)形狀相同 尺寸大小不同的化工設(shè)備 部件 零件的圖樣 7 標準圖 經(jīng)國家有關(guān)主管部門批準的標準化或系列化設(shè)備 部件或零件的圖樣 8 通用圖 經(jīng)過生產(chǎn)考驗 結(jié)構(gòu)成熟 能重復(fù)使用的系列化設(shè)備 部件和零件的圖紙 二 化工設(shè)備圖的基本內(nèi)容 1 標題欄 設(shè)計單位 設(shè)備 項目 名稱 圖紙名稱 圖號 設(shè)計階段 比例 圖紙張數(shù) 共 張 第 張 設(shè)計 制圖 校核 審核 審定等人的簽字及日期 2 明細表 說明組成本張圖紙的各部件 一般格式如下 3 管口表 將本設(shè)備各管口用英文小寫字母自上而下按順序填入表中 表明各管口的位置和規(guī)格等 4 技術(shù)特性表 將設(shè)備設(shè)計 制造 使用的主要參數(shù) 設(shè)計壓力 工作壓力 設(shè)計溫度 工作溫度 各部件的材質(zhì) 焊縫系數(shù) 腐蝕裕度 物料名稱 容器類別及專用化工設(shè)備的接觸物料的特性等 技術(shù)特性以列表方式表示 供施工 檢驗 生產(chǎn)中執(zhí)行 5 技術(shù)要求 以文字對化工設(shè)備的技術(shù)條件 應(yīng)該遵守和達到的技術(shù)指標等 逐條書寫清楚 6 注 常寫在技術(shù)要求的下方 用來補充說明技術(shù)要求范圍外 但又必須作出交待的問題 三 化工設(shè)備圖的繪制 繪制方法 對已有設(shè)備進行測繪 主要用于仿制已有設(shè)備或?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備進行革新改造 依據(jù)化工工藝人員提供的 設(shè)備設(shè)計條件單 進行設(shè)計和繪制 1 化工設(shè)備圖的視圖選擇 1 選擇主視圖 應(yīng)按設(shè)備的工作位置 使主視圖能充分表達其工作原理 裝配關(guān)系及主要零部件的形狀結(jié)構(gòu) 2 確定其他基本視圖 根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點 確定基本視圖數(shù)量及其他基本視圖 用以補充表達設(shè)備的主要裝配關(guān)系 形狀 結(jié)構(gòu) 3 選擇輔助視圖和表達方法 根據(jù)化工設(shè)備結(jié)構(gòu) 可采用局部放大圖 局部視圖及剖視 剖面等表達方法來補充表達基本視圖的不足 將設(shè)備各部分的形狀結(jié)構(gòu)表達清楚 2 化工設(shè)備圖繪制步驟 確定繪圖比例 選擇圖幅 布置圖面幅面代號為 A0 A1 A2 A3 A4 也允許用規(guī)定的加長幅面 2 確定視圖表達方案 畫出主要基準線 從主視圖畫起 左 俯 視圖配合一起畫 一般沿著裝配干線 先畫主體 后畫兩部件 先畫外件 后畫內(nèi)件 先定位 后畫形狀 基本視圖完成后 再畫局部放大圖等輔助視圖 3 標注尺寸 不論采用何種比例 圖樣中所標注的尺寸數(shù)值都必須是機件的實際尺寸 尺寸單位為毫米 4 編寫零部件序號和管口符號 組成設(shè)備的各零部件均需編號 5 填寫明細欄和接管表明細欄的零部件序號應(yīng)與圖中的零部件件號一致 接管表中管口符號與圖中接管符號應(yīng)一致 6 填寫技術(shù)特性表 編寫技術(shù)要求 填標題欄填寫技術(shù)特性表 填寫設(shè)計壓力 設(shè)計溫度 工作溫度 工作壓力 物料名