化工設(shè)備選型及設(shè)計(jì)計(jì)算

1、化工設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)4化工設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)計(jì)算天津科技大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院本章主要內(nèi)容4.1概述4. 2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型4. 3非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算4.4非標(biāo)設(shè)備工藝條件圖的繪制本章重點(diǎn):泵的選型貯槽的設(shè)計(jì)、蒸發(fā)器選型及設(shè)計(jì)非標(biāo)設(shè)備工藝條件圖的繪制化工設(shè)備是組成化工裝置的基本單元，是指在化工生產(chǎn)中常用的泵、風(fēng)機(jī)、罐、釜、塔器、換熱器、 貯槽（罐）等。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（定型設(shè)備）：是成批按系列生 產(chǎn)的，并可以從設(shè)備生產(chǎn)廠家買到，可以從產(chǎn)品目錄或樣本中查閱其規(guī)格及牌號(hào)。例如：泵、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)等。非標(biāo)設(shè)備（非定型設(shè)備）：是化工過(guò)程中 需要專門設(shè)計(jì)的特殊設(shè)備。例如蒸發(fā)器、 J 塔器等。一、化工設(shè)備工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)

2、：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：根據(jù)工藝要求，計(jì)算并選擇某種型號(hào)，以便 訂貨。對(duì)于非標(biāo)設(shè)備：根據(jù)根據(jù)工藝要求，通過(guò)工藝計(jì)算，提出型 式、材料、尺寸和其他一些要求。再由化工設(shè)備專業(yè)進(jìn)行 機(jī)械設(shè)計(jì)，由有關(guān)工廠制造。二、化工設(shè)備工藝設(shè)計(jì)的成果的表達(dá)：1、設(shè)備一覽表；2、設(shè)備工藝條件圖或設(shè)備總圖。三、化工設(shè)備選型和工藝設(shè)計(jì)的原則：(1) 合理性設(shè)備必須滿足工藝一般要求，設(shè)備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件 工藝控制水平相適應(yīng)，又 能充分發(fā)揮設(shè)備的能力。(2) 先進(jìn)性 要求設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、 效率等要盡可能達(dá)到先進(jìn)水平。(3) 安全性 要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無(wú)事故隱患。對(duì)工藝和建筑、地基

3、、廠房等無(wú)苛刻要求；工人在操 作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的附件附料。(4) 經(jīng)濟(jì)性 設(shè)備投資省，易于加工、維修、更新少，沒(méi)有特殊 的維護(hù)要求，運(yùn)行費(fèi)用少。引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，考察設(shè)備性價(jià)比, 考慮是否易于被國(guó)內(nèi)消化吸收和改進(jìn)利用。(5) 結(jié)構(gòu)要求強(qiáng)度：合理的強(qiáng)度，保證設(shè)備的安全運(yùn)行剛度：設(shè)備及其構(gòu)件在外壓的作用下，保持原有狀況的能力 耐久性：設(shè)備的使用年限，一般化工設(shè)備的使用年限為10-12 年，高壓設(shè)備為20-25年密封性：根據(jù)有毒物質(zhì)在車間內(nèi)允許的濃度來(lái)確定。它對(duì)處理易燃易爆及有毒介質(zhì)非常重要 用材和制造：盡量少用貴重材料，避免復(fù)雜的加工工序操作和檢修：考慮操作

4、、安裝和日常維修的方便運(yùn)輸方便：尺寸與形狀設(shè)計(jì)時(shí)要注意運(yùn)輸方便與否，設(shè)備 的直徑、長(zhǎng)度、重量要符合公路、鐵路、水運(yùn)的運(yùn)輸規(guī)一、定型設(shè)備的選擇方法及原則根據(jù)物料性質(zhì)、工藝要求、使用環(huán)境等等確定設(shè)備的形式根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目規(guī)定的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)，設(shè) 備選型依據(jù)有關(guān)手冊(cè)和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄在選用設(shè)備同時(shí)，要注意設(shè)備備件的供應(yīng)情況，對(duì)供應(yīng)緊張 的備件，最好在訂貨時(shí)也訂購(gòu)備件A定型設(shè)備的選擇，按其生產(chǎn)能力，一般偏高一個(gè)等級(jí)選用， 也可以按工廠的近期發(fā)展要求選配4.1泵的選型單吸收泵、雙吸收泵 單級(jí)泵、多級(jí)泵離心泵 蝸殼式泵、分段式泵立衣棗、臥金隸屏蔽泵廠葉片式泵旋渦泵閉式泵、開(kāi)式泵單級(jí)泵、多級(jí)泵

5、離心旋渦泵往復(fù)泵單動(dòng)泵、雙動(dòng)泵:電動(dòng)泵、：三聯(lián)泵、計(jì)量泵L隔膜泵容積式泵蒸汽直接作用泵轉(zhuǎn)子泵齒輪泵、螺桿泵、滑板泵J渝體動(dòng)力泵噴射泵、酸蛋等單級(jí)離心泵水環(huán)真空泵立式軸流泵泵的用步驟(1) 確定泵的型式依據(jù)物料的性質(zhì)如溫度、粘度、揮發(fā)性、毒性 化學(xué)腐蝕性、溶解性和物料是否均一等因素來(lái)確定泵的基本型式。例 如：水一清水泵，鹵水一化工泵。油類油泵等等；流 量大而揚(yáng)程不高時(shí)可選用單級(jí)離心泵；流量不大而揚(yáng)程高的 宜選往復(fù)泵或多級(jí)離心泵；輸送有腐蝕性介質(zhì)，選耐腐蝕泵;輸送昂貴液體、劇毒或具有放射性能的液體選用完全不泄漏、無(wú)軸封的屏蔽泵；當(dāng)要求精確進(jìn)料時(shí)應(yīng)選用計(jì)量泵或柱塞泵等。(2) 確定選泵的流量和揚(yáng)程流

6、量的確定和計(jì)算選泵時(shí)以最大流量為基礎(chǔ)。如果數(shù)據(jù) 是正常流量，則應(yīng)在正常流量的基礎(chǔ)上乘以1. 1-1. 2的 安全系數(shù)。揚(yáng)程的確定和計(jì)算先計(jì)算出所需要的揚(yáng)程，即用來(lái)克服 兩端容器的位能差，兩端容器上靜壓力差，兩端全系統(tǒng)的 管道、管件和裝置的阻力損失，以及兩端(進(jìn)口和出口)的 速度差引起的動(dòng)能差。揚(yáng)程值用柏努利方程計(jì)算，用米液 柱表示。計(jì)算出的揚(yáng)程一般要放大5%10%。(3) 確定泵的安裝高度。計(jì)算(4) 確定泵的臺(tái)數(shù)和備用。一般只設(shè)一臺(tái)泵，在特殊情況下, 也可采用兩(多)臺(tái)泵同時(shí)串聯(lián)或并聯(lián)操作。輸送泥漿 或含有固體顆粒及其他雜質(zhì)的泵和一些重要操作崗位用 泵應(yīng)設(shè)有備用泵。對(duì)于大型的連續(xù)化流程，可適

7、當(dāng)提高 泵的備用率，而對(duì)于間歇操作，泵的維修簡(jiǎn)易，操作很 成熟的常常不考慮備用泵。(5) 校核泵的軸功率。泵的樣本上給定的功率和效率都是用清水試驗(yàn)出來(lái) 的，輸送介質(zhì)不是清水時(shí)，應(yīng)考慮密度、粘度等對(duì)泵的 流量、揚(yáng)程性能的影響。(6) 確定冷卻水或驅(qū)動(dòng)蒸汽的耗用量。(7) 選用電動(dòng)機(jī)。(8) 填寫(xiě)選泵規(guī)格表。非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)程序(1) 工藝流程上確定設(shè)備的類型：例如真空制鹽需要蒸發(fā)設(shè) 備、固液分離設(shè)備等；(2) 確定設(shè)備材質(zhì)(3) 匯集設(shè)計(jì)條件：根據(jù)物料衡算和熱量衡算，確定設(shè)備負(fù) 荷、轉(zhuǎn)化率和效率要求，確立設(shè)備的工藝操作條件如溫度、 壓力、流量、流速、投料方式和投料量、卸料、排渣形式、 工作周期等；

8、(4) 選定設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)型式根據(jù)各類設(shè)備的性能、使用特點(diǎn)和適用的范圍，依據(jù)各類規(guī)范、樣本和說(shuō)明書(shū)、進(jìn) 行權(quán)衡比較，確定該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)型式。例如確定是用 重力沉降、離心沉降等等；(5) 設(shè)計(jì)設(shè)備的基本尺寸：確定基本外形尺寸，如外徑、高 度、攪拌器主要尺寸等；確定設(shè)備的各種工藝附件，如進(jìn) 出料口、排料裝置等；(6) 向設(shè)備制造設(shè)計(jì)(機(jī)械設(shè)計(jì))專業(yè)提出設(shè)計(jì)條件如材質(zhì)、 溫度、壓力、裝載系數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)周期、維修安裝要求和設(shè)備 開(kāi)口、支承等等和設(shè)備草圖，由設(shè)備設(shè)計(jì)專業(yè)人員根據(jù)各 種規(guī)范進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì) 強(qiáng)度設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)，提出施工圖等。(7) 匯總列出設(shè)備一覽表。4.3.1貯槽的選型及設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)中原料、中間物

9、料、產(chǎn)品都需要貯存。用于氣體、 液體的容積設(shè)備，國(guó)內(nèi)己形成了系列標(biāo)準(zhǔn)。貯槽設(shè)計(jì)方法：(1) 匯集工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包括物料衡算和熱量衡算，貯存物料的溫度、壓力、最高使用溫度、最低使用溫度, 腐蝕性、毒性、蒸汽壓、壓力，最大使用進(jìn)出量、貯罐 的工藝方案等。(2) 選擇容器材料對(duì)有腐蝕性的物科可選用不銹鋼等金屬材料，在溫度壓力允許時(shí)可用非金屬貯罐、搪瓷容 器或由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氨乙烯等。(3) 容器型式的選用我國(guó)已有許多化工貯罐實(shí)現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。在貯罐型式選用時(shí)，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標(biāo) 準(zhǔn)化的產(chǎn)品。(4) 容積計(jì)算(核心) 單純用于貯存原料和成品的貯罐：全廠性的貯罐一般主 張至少有一個(gè)月的耗

10、用量貯存；車間的貯罐一般考慮至 少半個(gè)月的用量貯存。液體產(chǎn)品貯罐一般設(shè)計(jì)至少有一 周的產(chǎn)品產(chǎn)量。液體貯罐的裝載系數(shù)通常可達(dá)80%； 中間貯罐：一般考慮一晝夜的產(chǎn)量或發(fā)生量； 計(jì)量罐：計(jì)量罐的容積一般考慮最少為1015min,多則2h 的產(chǎn)量的儲(chǔ)存。計(jì)量耀裝載系數(shù)一般只考慮60%70%；一般儲(chǔ)槽計(jì)量槽取0. 8-0.9,攪拌反應(yīng)器取0. 7-0. 85, 對(duì)沸騰操作或易發(fā)泡的反應(yīng)器取0. 4-0. 6o高徑比 _ 般取 H: D 二 1 -2 緩沖罐、汽化罐：緩沖罐的目的是使氣體有一定數(shù)量的積累，保持壓力 比較穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量穩(wěn)定。其容量通常 是下游設(shè)備510min的用量，有時(shí)可以超

11、過(guò)15min的用量。汽化罐的物料汽化空間通常是貯罐總?cè)莘e的一半。汽 化空間的容積大小，通常根據(jù)物料汽化速度來(lái)估計(jì)，一 般希望汽化空間足夠下游崗位3min以上的使用量，至少 在2mi n左右。(5) 確定貯罐基本尺寸(6) 選擇標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)：如沒(méi)有則自行設(shè)計(jì)。(7) 開(kāi)口和支座 在設(shè)備上考慮進(jìn)料、出料、溫度、壓力 (真空)、放空、液面計(jì)、排液、放凈以及人孔、手孔、 吊裝等裝置，并留有一定數(shù)目的備用孔。立式或臥式裙座、鞍座、三角支座等(8) 繪制設(shè)備草圖(條件圖)，提出設(shè)計(jì)條件和訂貨要求繪制設(shè)備容器的外形輪廓，標(biāo)注一切有關(guān)尺寸，包括容器 管口的規(guī)格，井填寫(xiě)“設(shè)計(jì)條件表”，由設(shè)備專業(yè)的人員, 進(jìn)行非標(biāo)推

12、設(shè)備設(shè)計(jì)。例1、設(shè)計(jì)提漠廢液為原料蒸發(fā)法生產(chǎn)鹵片的保溫槽（蒸發(fā)與制片之間銜接）（1）蒸發(fā)過(guò)程為間歇操作，制片過(guò)程為連續(xù)操作;（2）蒸發(fā)器的裝料容積為15m3;（3）保溫溫度125C （考慮夾套蒸汽保溫）設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備 位號(hào)備稱規(guī) 設(shè)名及格型號(hào)材質(zhì)操作 參數(shù)單位數(shù)量重量來(lái)源備注溫度壓力1456789O1U U24. 3. 2蒸發(fā)器的選型及設(shè)計(jì)一、常用蒸發(fā)器的形式及工作原理匸戸次蒸汽蒸發(fā)室2- 加熱室3- 循環(huán)泵4- 下循環(huán)管5- 上循環(huán)管（沸騰段）二次裁汽蒸發(fā)室 沸騰段2 -加熱室4_循環(huán)管二、外加熱室強(qiáng)制蒸發(fā)器的工藝設(shè)計(jì)ISO.120425其3：8*jn3x023,技術(shù)要?dú)iI本設(shè)備按GBf

13、U501998鋼制焊接 霸壓容器技術(shù)條件進(jìn)UStffi.試段和駿收 2- fftt采用電燼所選用焊條魁勺為 奧132和結(jié)4223設(shè)備制適光申后盛水迖“4-律懐外&丸應(yīng)強(qiáng)灶丹二良S. 9HR支縄方位所示00 |025x2.5LL12131415-6ISC対l5-水“/25isj20:Kms；x iHtjt袂員l:*弱事人-斥auj化曙備圖：化工設(shè)備裝配表達(dá)7F計(jì)*it04. 4化工設(shè)備圖-、化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) -設(shè)備主殼體以回轉(zhuǎn)體為主，如6；-設(shè)備主體上有較多開(kāi)孔和接 管口，如2、5；-大量采用焊接結(jié)構(gòu)；-較多標(biāo)準(zhǔn)零部件，如2、4、8； -結(jié)構(gòu)尺寸相差懸殊。5接管6筒體7支瘞8封頭二、化工設(shè)備的

14、習(xí)慣表達(dá)方法-1、多次旋轉(zhuǎn)的表達(dá)方法-2.管口方位的表達(dá)方法-3、細(xì)部結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法-4、斷開(kāi)和分段表達(dá)方法 1、多次旋轉(zhuǎn)的表達(dá)方法-不平行于基本投影面的結(jié)構(gòu)-視圖、剖視圖例：液面計(jì)a、人孔b-注意：應(yīng)避免各結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)后 投影重疊+凸-Ujfci設(shè)備與工廠設(shè)也二圖例：接管d 2、管口方位的表達(dá)方法-用粗實(shí)線示意畫(huà)出設(shè)備管口-標(biāo)注管口符號(hào)及方位角圖例：a, b, c, dI好90 , 150 , 225 , 315 3、細(xì)部結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法-局部放大圖（節(jié)點(diǎn)圖）-必須標(biāo)注名稱和繪圖比例-常用在焊接接頭和法蘭聯(lián)接面圖例：設(shè)備底座支承圈采用兩個(gè)局部剖視進(jìn)行表達(dá)4、斷開(kāi)和分段的表達(dá)方法-斷開(kāi)縮短：設(shè)備過(guò)高

15、或過(guò)長(zhǎng)，又具有相同結(jié)構(gòu)圖例：填料塔斷開(kāi)處為規(guī)格、排列相同的填料-分段表達(dá)：不能用斷開(kāi)方法，但圖幅不夠圖例：填料塔三、化工設(shè)備的簡(jiǎn)化畫(huà)法-1、標(biāo)準(zhǔn)件的簡(jiǎn)化畫(huà)法 -2.管法蘭的簡(jiǎn)化畫(huà)法-3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化畫(huà)法 1、標(biāo)準(zhǔn)件的簡(jiǎn)化畫(huà)法-如電動(dòng)機(jī)、人孔、液面計(jì)等認(rèn)電動(dòng)機(jī)人孔心吧v粗實(shí)線 2、管法蘭的簡(jiǎn)化畫(huà)法帶頸對(duì)焊法蘭板式平焊法蘭環(huán)松套法蘭肓板法蘭 3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化畫(huà)法 -(1)螺孔和螺紋連接件只用中心線表示位置(2)規(guī)則排列的管子只畫(huà)出一根或幾根，其余用中心線表示。-(3)按規(guī)則排列的孔方法一：用細(xì)實(shí)線畫(huà)出孔的范圍及圓心的連接線；方法二：只畫(huà)出孔的范圍線，用局部放大圖表達(dá)孔的 具體大小、間距和排列。

16、往設(shè)備與工廠設(shè)也二（4）塔盤及其填充物塔盤：簡(jiǎn)化用粗實(shí)線表示。填充物：-同一規(guī)格、材料和堆放方法的填充物，在裝配圖的剖視圖 中，允許用細(xì)線“X”符號(hào)表示。-不同規(guī)格或堆放方法的填充物，必須分層表示。螺孔和螺紋連接件規(guī)則排列的管子按規(guī)則排列的孔塔盤品薜甌化工設(shè)備的習(xí)慣表達(dá)方法 -1、多次旋轉(zhuǎn)的表達(dá)方法 -2、管口方位的表達(dá)方法- 3、細(xì)部結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法- 4、斷開(kāi)和分段表達(dá)方法化工設(shè)備的簡(jiǎn)化畫(huà)法- 1、標(biāo)準(zhǔn)件的簡(jiǎn)化畫(huà)法 -2、管法蘭的簡(jiǎn)化畫(huà)法- 3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化畫(huà)法第三齊化壬殺備的尺慕徐建技 一、尺寸基準(zhǔn)的選擇-設(shè)備筒體和封頭的軸線或?qū)ΨQ中心線 -設(shè)備筒體和封頭焊接時(shí)所用的環(huán)焊縫 -化工容器中接管法蘭的密封面-設(shè)備安裝時(shí)所使用的支座底面尸常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的貝晶緘杠1、筒體-內(nèi)徑、壁厚和長(zhǎng)度2、封頭-內(nèi)徑、壁厚和高度3、接管徑向： 無(wú)縫鋼管：外徑x壁厚0133X4卷焊鋼管：內(nèi)徑、壁厚-伸出長(zhǎng)度全部相同：“所有接管仲出長(zhǎng)度為X毫米 大部分相同：T法律 DN700 PN101Q235MOI W26O#DN 125x62Q235HI2IP 107-文S , DNI2S PN620235HGJ45 199;49 PI33X4L-16C220Ife WDNTO45/-3241Q23SX罩板