第四章設(shè)備工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖

1、第四章設(shè)備工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖第一頁，共164頁。第一節(jié) 化工設(shè)備選用及工藝設(shè)計的一般原則 從化學(xué)工程與工藝角度出發(fā)，化工設(shè)備一般包括物料輸送及加工設(shè)備、換熱設(shè)備、分離設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備及儲罐；從化工設(shè)計角度出發(fā)化工設(shè)備一般分為定型設(shè)備和非定型設(shè)備兩類。第一類、定型設(shè)備：是成批系列生產(chǎn)的設(shè)備，可直接購買。 定型設(shè)備有產(chǎn)品目錄或手冊樣本，有各種型號，有不同生產(chǎn)廠家。工藝設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)需要，計算并選擇某種型號，以便訂貨。第二頁，共164頁。 化工設(shè)備的工藝設(shè)計和選擇是化工設(shè)計的重要組成部分，大致包括以下內(nèi)容：1、結(jié)合工藝流程設(shè)計確定單元操作所用設(shè)備的類型。如液、固分離采用過濾機還是離心機；氣、固

2、催化反應(yīng)采用固定床還是流化床。2、根據(jù)操作條件（T、P、介質(zhì)性質(zhì)）和對設(shè)備的工藝要求確定設(shè)備的材質(zhì)。第二類、非定型設(shè)備：需專門設(shè)計的設(shè)備。 根據(jù)工藝要求，通過工藝計算，提出型式、材料、尺寸及其他要求，再由化工設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員進行機械設(shè)計，由有關(guān)工廠制造。第三頁，共164頁。3、通過工藝流程設(shè)計、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝計算確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)。4、據(jù)設(shè)計參數(shù)確定定型設(shè)備的型號和臺數(shù)。5、對非標(biāo)準設(shè)備應(yīng)向設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員提出設(shè)計條件和設(shè)備草圖，由他們進行機械設(shè)計，再由有關(guān)廠家進行制造。6、編制工藝設(shè)備一覽表第四頁，共164頁。設(shè)備選型原則：1、合理性：即設(shè)備必須滿足工藝要求，設(shè)備與工藝流程、

3、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)備的生產(chǎn)能力。2、先進性：運轉(zhuǎn)可靠、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率要盡可能達到先進水平。3、安全性：要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無事故隱患。工人操作時勞動強度小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備附件附料。第五頁，共164頁。 4、經(jīng)濟性：設(shè)備投資省，易于加工、維修、更新，運行費用少。引進先進設(shè)備應(yīng)考察設(shè)備的性能是否符合國情，避免盲目性。 5、系統(tǒng)性：化工過程是一個完整的系統(tǒng)，設(shè)備設(shè)計時不能僅關(guān)注單一設(shè)備，要通盤考慮，保留適當(dāng)余量。思考題 1、定型設(shè)備和非定型設(shè)備的設(shè)計方法。 2、化工設(shè)備的工藝設(shè)計和選擇包括哪

4、些內(nèi)容? 3、設(shè)備選型和工藝設(shè)計的原則有那些?第六頁，共164頁。第二節(jié) 化工設(shè)備設(shè)計及選用（一）泵的分類旋渦泵多級泵管道泵液下泵齒輪泵屏蔽泵 第七頁，共164頁。1、據(jù)結(jié)構(gòu)分類：離心泵： 在輸送溫度下介質(zhì)粘度不宜過大； 流量小、揚程高的不宜選用一般離心泵，可選多級泵。 介質(zhì)中溶解或夾帶氣體量大于5%時不宜選用離心泵； 介質(zhì)中含有固體顆粒在3%以下的，可選用一般離心泵，超過3%時要選特殊結(jié)構(gòu)的離心泵。第八頁，共164頁。旋渦泵： 適用于流量較小、揚程高、黏度不大的液體，或介質(zhì)中夾帶氣體大于5%的液體。容積式泵： 夾帶或溶解氣體大于5%時，可選用容積式泵；流量較小、揚程高的宜選用往復(fù)泵。第九頁，

5、共164頁。表4-1 泵的特性指標(biāo)葉片式容積式離心式軸流式旋渦式活塞式回旋式液體排出狀態(tài)流率均勻有脈沖流率均勻液體品質(zhì)均一液體（或含固體的液體）均一液體均一液體均一液體均一液體允許吸入真空度，m482.574545揚程范圍大,10600m(多級)低,220m較高，單級可達100m以上范圍大，排出壓力高，為0.29458.8MPa體積流量m3/h范圍大,530000較大,大約60000較小,0.420范圍較大,1600 流量與揚程關(guān)系流量減小，揚程增大；反之流量增大，揚程減低同離心式 同離心式,但增率和減率較大（即曲線較陡）流量增減排出壓力不變，壓力增減，流量近似為定值第十頁，共164頁。構(gòu)造特

6、點 轉(zhuǎn)速高，體積小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)?；A(chǔ)小，設(shè)備維修較易與離心式基本相同，但葉輪較離心式的葉片簡單，制造成本低轉(zhuǎn)速低，排液量小，設(shè)備外形龐大，基礎(chǔ)大.同離心式 體積 流量與軸功率關(guān)系流量減少，軸功率減少流量減少，軸功率增加流量減少，軸功率增加當(dāng)排出壓力定值時，流量減少，軸功率減少同活塞式第十一頁，共164頁。2、據(jù)用途分類清水泵：應(yīng)用最廣的離心泵，用來輸送各種工業(yè)用水及物、化性質(zhì)類似于水的其它液體。油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，油易燃易爆，要求有良好的密封性。耐腐蝕泵：與腐蝕性介質(zhì)接觸的部件用耐腐蝕材料制造。液下泵：安裝在液體貯槽內(nèi),對軸封要求不高。常用于輸送各種腐蝕性液體。第十二頁，共164頁。屏蔽泵：

7、是一種無泄露泵，其葉輪和電機連為一體密封在同一泵殼內(nèi)，用來輸送易燃易爆及有毒液體。隔膜泵：借彈性薄膜將活柱與被輸送液體隔開，用于輸送腐蝕性液體。計量泵：用來輸送流量恒定的液體或按比例輸送幾種液體，用于要求輸液量十分準確又便于調(diào)節(jié)的場合。齒輪泵：泵殼中有一對相互嚙合的齒輪，齒輪旋轉(zhuǎn)時液體被強行壓出，多用來輸送粘稠液體。第十三頁，共164頁。確定泵型時應(yīng)注意: 1) 輸送易燃、易爆、易揮發(fā)、貴重液體、有毒介質(zhì)時要求密封性可靠，應(yīng)選無軸封不泄漏的磁力驅(qū)動泵或屏蔽泵。2) 輸送腐蝕性介質(zhì)時應(yīng)選耐腐蝕泵 化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學(xué)性。（二）泵的選用與

8、設(shè)計程序 1、確定泵型 第十四頁，共164頁。硫酸：氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵是一種最為經(jīng)濟的選擇。 鹽酸：內(nèi)襯橡膠泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是輸送鹽酸的最好選擇。硝酸：不銹鋼是應(yīng)用最廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，對于高溫硝酸，通常采用鈦及鈦合金材料。 醋酸 ：不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時，可選用高合金不銹鋼或氟塑料泵。第十五頁，共164頁。氨：只有銅和銅合金不宜使用。堿（氫氧化鈉） ：鋼鐵廣泛應(yīng)用于80以下、30%濃度內(nèi)的氫氧化鈉溶液，其他情況也有采用，雖然腐蝕增加，但經(jīng)濟性好。對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或

9、者高合金不銹鋼。鹽水（海水) ：普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水水中腐蝕率不高，一般須采用涂料保護 ;各類不銹鋼具有很低的均勻腐蝕率，通常采用316不銹鋼。 醇、酮、酯、醚類：基本沒有腐蝕性，常用材料均可適用。酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時避免出錯。第十六頁，共164頁。輸送易汽化的液體應(yīng)選低溫泵。 易汽化液體指沸點低的液體，如液態(tài)烴、液化天然氣、液態(tài)氧、液態(tài)氫等，這些介質(zhì)的溫度通常在-30 -160，易汽化液體的特點如下： 泵入口壓力高，易汽化液體在常溫、常壓下為氣態(tài)，只有在一定壓力和低溫下為液態(tài)，故入口壓力較高。 汽化壓力隨溫度變化顯著，一般當(dāng)溫度變化25%時，氣體壓力可變化10

10、0-200%。 對泵軸封要求高，大部分此類液體有腐蝕性和危險性，不允許泄露；故對密封要求很嚴。第十七頁，共164頁。4) 當(dāng)要求精確進料時，應(yīng)選用計量泵或柱塞泵。5) 流量大，揚程不高時，可選單級離心泵；流量不大，揚程高時，宜選往復(fù)泵或多級離心泵。2、 確定泵的流量和揚程 流量的確定和計算： 選泵時應(yīng)以最大流量為基礎(chǔ)，如果數(shù)據(jù)是正常流量，則應(yīng)乘1.11.2的安全系數(shù) 揚程的確定： 泵的揚程近似為泵出口和入口的壓力差。先算出所需的揚程，一般放大5 10% 。第十八頁，共164頁。3、確定泵的安裝高度為避免水泵打不上液體，泵的安裝高度應(yīng)比計算出來的允許吸上高度低0.51m。4、確定泵的臺數(shù)和備用臺

11、數(shù)： 一般情況下只設(shè)一臺泵，一些重要崗位的泵、高溫操作或其他苛刻條件下使用的泵應(yīng)設(shè)備用泵。第十九頁，共164頁。5、校核泵的軸功率： 離心泵的軸功率N是指電機輸入到泵軸的功率。泵樣本上給定的功率是用水測得的，當(dāng)輸送密度與水相差較大的液體時，需用以下公式校正軸功率：6、確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量。7、選用電動機：依據(jù)是軸功率。8、填寫泵的規(guī)格表。第二十頁，共164頁。思考題：1、簡述泵的選用與設(shè)計程序。 2、據(jù)結(jié)構(gòu)分類泵可分為哪些類型？各用于什么情況？ 3、據(jù)用途分類泵可分為哪些類型？各用于什么情況？ 4、輸送不同的腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選擇什么材料的泵? 5、簡述泵的設(shè)計程序。 6、確定泵的流量、揚程

12、、安裝高度時應(yīng)注意那些問題？第二十一頁，共164頁。二、換熱設(shè)備的設(shè)計與選用第二十二頁，共164頁。（一）換熱器的分類及結(jié)構(gòu)特點1、按換熱器作用原理分類（1）直接接觸式換熱器 換熱時冷熱流體發(fā)生接觸和混合。如涼水塔、噴射冷凝器。第二十三頁，共164頁。（2）間壁式換熱器： 傳熱時冷熱流體由固體壁面隔開，流體不發(fā)生接觸和混合，是應(yīng)用最廣的換熱器。如管殼式換熱器、板式換熱器。第二十四頁，共164頁。（3）蓄熱式換熱器： 將兩種溫度不同的流體輪流通過同一種固體填料表面，使填料相應(yīng)的被加熱和被冷卻。第二十五頁，共164頁。2、按傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類（1）管式換熱器 冷熱流體通過管子壁面進行傳熱。如：管

13、殼式、套管式、蛇管式換熱器。（2）板式換熱器 冷熱流體通過板面進行傳熱。如：平板式、螺旋板式、板翅式換熱器第二十六頁，共164頁。換熱器的結(jié)構(gòu)特點1管殼式換熱器 優(yōu)點:能承受高溫高壓，在有限的空間內(nèi)可安置較大的傳熱面，適用于流體的處理量大及需要較大傳熱面積的場合. 缺點:換熱效率較小，單位傳熱面積所需的金屬量大。第二十七頁，共164頁。 2. 夾套式換熱器 廣泛用于反應(yīng)物料的加熱或冷卻優(yōu)點:構(gòu)造簡單，缺點:傳熱面積及傳熱系數(shù)小，一般加攪拌來提高傳熱系數(shù)。第二十八頁，共164頁。3. 管式換熱器有蛇管式和套管式。 優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；缺點:可拆連接處容易造成泄漏；單位傳熱面所需的金屬量與外

14、廓尺寸均比其他換熱器要大；清洗檢修比較麻煩。第二十九頁，共164頁。4板式換熱器由許多板片平行組合而成，板片表面具有波紋或溝槽，其作用是增加有效傳熱面，提高剛性和強度，促進湍流。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊，檢修清理方便；缺點：板片難以壓緊故操作壓力不能高；受密封材料的限制，操作溫度也不宜太高.熱流體進口熱流體出口冷流體出口冷流體進口第三十頁，共164頁。5螺旋板式換熱器由兩張平行的薄鋼板卷制而成，構(gòu)成互相隔開的螺旋形通道，冷、熱流體以螺旋板為傳熱面進行熱量傳遞。 優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高。缺點:不易檢修，操作壓力和溫度不能太高。第三十一頁，共164頁。(1)基本要求 滿足工藝操作條件能長期運轉(zhuǎn)安全可靠不

15、泄漏維修清洗方便滿足工藝要求的傳熱面積盡量有較高的傳熱效率流體阻力盡量小滿足工藝布置的安裝尺寸等要求 （二）管殼式換熱器設(shè)計的一般原則第三十二頁，共164頁。 腐蝕性介質(zhì) 降低對外殼材質(zhì)的要求 有毒性介質(zhì) 泄漏幾率小 易結(jié)垢的介質(zhì) 便于清洗 壓力高的介質(zhì) 減小對殼體機械強度的要求 溫度高的介質(zhì) 可改變管子材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求 粘度大 可加折流板提高傳熱系數(shù) 流量小 可加折流板提高傳熱系數(shù) 雷諾數(shù)小 阻力小，p下降 飽和蒸汽 便于排出凝液 被冷卻物料 便于散熱管程 殼程 （2）介質(zhì)流程: （以固定管板式換熱器為例） 何種介質(zhì)走管程,何種介質(zhì)走殼程,可按下列情況確定：第三十三頁，共164頁。（3）終

16、端溫差 換熱器的終端溫差通常由工藝過程的需要而定。一般認為范圍如下：a、換熱器的高溫端溫差應(yīng)大于20以上；b、用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻時，低溫端溫差可以小一些，但不要低于5；c、當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時，冷卻劑的進口溫度應(yīng)高于工藝流體中易結(jié)冰組分的冰點5以上；d、冷凝含有惰性氣體的物料時，冷卻劑出口溫度至少比工藝物料的露點低5。第三十四頁，共164頁。（4）流速 在換熱器內(nèi)，一般希望采用較高的流速，這樣可以提高傳熱效率，有利于沖涮污垢和沉積。但流速過大，磨損嚴重，影響操作和使用壽命，能量消耗增加。因此，須選擇適宜的流速。流體種類管程流速(m/s)殼程流速(m/s)一般液體易結(jié)垢液體氣體0.5-3

17、15-300.2-1.50.53-15第三十五頁，共164頁。（5）壓力降 一般隨操作壓力不同而有一個大致的范圍。壓力降的影響因素很多，但通常希望換熱器的壓力降在以下參數(shù)范圍內(nèi)或附近。操作壓力p/MPa壓力降 MPa操作壓力p/MPa壓力降MPa00.1(絕壓）0-0.07（表壓）0.07-1.0（表壓） =p/10 =p/2 =0.035 1.03.03.08.0 =0.035-0.18 =0.07-0.25第三十六頁，共164頁。（6）管子尺寸及排列A、管徑：為滿足壓降要求，一般選用19mm以上的管子；對易結(jié)垢的物料，為方便清洗宜選用25mm以上的管子；對有氣液兩相物流的情況一般選用大直徑

18、（如32mm）的管子；對于直接火焰加熱的情況多采用76mm的管子。B、管長：無相變的換熱器一般選26m的長管。C、管子的排列和管心距：三角形排列有利于殼程物流的湍流，正方形排列有利于殼程的清洗。管心距一般選管外徑的1.251.5倍。第三十七頁，共164頁。（7)傳熱系數(shù)：傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)1和2相差很大時，值較小的一側(cè)是控制傳熱效果的主要因素，應(yīng)設(shè)法增大該側(cè)的傳熱膜系數(shù)。計算傳熱面積時常以小的一側(cè)為準。增加的方法是： a、縮小通道截面積，以增大流速； b、增設(shè)擋板或促進產(chǎn)生湍流的插入物； c、管壁上加翅片，可提高湍流程度且增大傳熱面積； d、糙化傳熱表面，對于冷凝、沸騰等有相變的傳熱過程，

19、用溝槽或多孔表面可獲得大的膜系數(shù)。第三十八頁，共164頁。（三）管殼式換熱器設(shè)計與選用方法：1、匯總設(shè)計數(shù)據(jù)、分析設(shè)計任務(wù) 根據(jù)物料衡算和物料的特性，獲得物料流量、溫度、壓力和物性參數(shù)，取得有關(guān)設(shè)備的負荷等數(shù)據(jù)。2、設(shè)計換熱流程 確定哪種流體走管內(nèi)，哪種走管外，以利于充分利用熱量和熱源。3、選擇換熱器的材質(zhì) 根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性和其它有關(guān)性能，按照操作壓力、溫度、材料規(guī)格和制造價格，合理選擇。第三十九頁，共164頁。4、選擇換熱器的類型5、確定換熱器中冷熱流體的流向 據(jù)熱載體的性質(zhì)、換熱任務(wù)和換熱器的結(jié)構(gòu)，決定采用并流、逆流或錯流、折流等。6、確定和計算平均溫差tm 在無相變的逆流或并流換熱器或一

20、側(cè)為恒溫的其他流向的換熱器中，其平均溫差等于對數(shù)平均溫度差。第四十頁，共164頁。8、估計污垢熱阻系數(shù)并初算傳熱系數(shù)K 流體的給熱膜系數(shù)可用可用準數(shù)方程計算，K的計算： 以圓管外表面積A2為基準時：以圓管內(nèi)表面積A1為基準時：7、計算熱負荷Q A、流體無相變時：Q=wCp(t2-t1) B、流體發(fā)生相變時：Q=w H第四十一頁，共164頁。10、選用系列換熱器 取1025%的安全系數(shù)，確定換熱面積A。選擇換熱器并確定臺數(shù)。12、驗算壓力降 若壓降不在工藝允許的范圍內(nèi)應(yīng)重選換熱器。13、對非定型設(shè)備，畫出換熱器設(shè)備草圖，再由設(shè)備機械設(shè)計人員完成換熱器的詳細設(shè)計。9、算出傳熱面積 A第四十二頁，共

21、164頁。思考題 1、.常用的換熱器有那些結(jié)構(gòu)形式?各有什么特點? 2、.管殼式換熱器設(shè)計的一般原則有哪些? 3、.在確定列管式換熱器介質(zhì)流程時應(yīng)注意哪些問題? 4、選擇管子直徑時應(yīng)考慮那些因素？ 5、增大換熱器傳熱膜系數(shù)的方法有那些？ 6、簡述管殼式換熱器的設(shè)計和選用的步驟.第四十三頁，共164頁。三、儲罐的選型和設(shè)計第四十四頁，共164頁。(一) 儲罐的標(biāo)準系列 用于儲存氣體、液體的容積設(shè)備，國內(nèi)已形成了標(biāo)準系列，這些標(biāo)準系列包括：（1）鋼制立式圓筒形固定頂儲罐系列HG-21502.1-92。（2）鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂儲罐系列HG-21502.2-92。（3）玻璃鋼儲罐標(biāo)準系列HG-215

22、04.1-92。（4）拼裝式玻璃鋼儲罐標(biāo)準系列HG-21504.2-92。（5）鋼制低壓濕式氣柜HG-20517-92。第四十五頁，共164頁。 （二）設(shè)計貯罐的一般程序 儲罐可分為：計量、回流、中間周轉(zhuǎn)、緩沖、混合等工藝容器。按工藝生產(chǎn)使用目的不同進行選擇。(1)匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù) 包括貯存物料的溫度、壓力，最大使用壓力、最高、最低使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、進出物料量等。(2) 選擇容器材料 對有腐蝕性的物料可選用不銹鋼等金屬材料，在溫度壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氟乙烯等。第四十六頁，共164頁。(3) 貯罐型式的選用 我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了

23、系列化和標(biāo)準化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標(biāo)準化的產(chǎn)品。(4) 容積確定 容積計算是貯罐工藝設(shè)計和尺寸設(shè)計的核心，它隨容器的用途不同進行選擇。 單純用于貯存原料和成品的儲罐 全廠性原料庫房貯存一般要有一個月的儲存量； 車間性貯存一般要有半個月的儲存量； 液體產(chǎn)品至少有一個星期的儲存量； 待包裝最多考慮半個月的儲存量； 儲罐的裝載系數(shù)通常達80。第四十七頁，共164頁。中間儲罐： 中間儲罐的設(shè)置是考慮生產(chǎn)中前面某一工序臨時停車仍能維持后面工段的正常生產(chǎn)。 對連續(xù)化生產(chǎn)可儲存幾個小時至幾天的用量； 對間歇生產(chǎn)至少應(yīng)考慮儲存一個班的用量。 計量罐： 容積按最少1015min，多則2小時的產(chǎn)量（

24、或原料量）儲存，其裝載系數(shù)為6070。第四十八頁，共164頁。 回流罐： 回流罐一般考慮510min左右的液體保有量做冷凝器的液封之用。 緩沖罐：緩沖罐的作用是使氣體有一定量的積累，保持壓力穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量穩(wěn)定。其容量通常為下游設(shè)備5-10min的用量。 氣柜：一般可設(shè)計儲存兩天或略多時間的產(chǎn)量。第四十九頁，共164頁。（5）確定儲罐的臺數(shù)和基本尺寸 先確定儲罐的適宜體積，需儲存物料的總體積除以儲罐的適宜體積就是所需的臺數(shù)；再根據(jù)物料密度，臥式或立式的基本要求，安裝場地大小確定儲罐的大體直徑，選擇國家規(guī)定的筒體與封頭，防止偏長或偏圓。（6）選擇標(biāo)準型號 據(jù)初步確定的貯罐直徑、長度和

25、容積及工作溫度、工作壓力、介質(zhì)的腐蝕性等條件盡量在手冊中查出符合要求的型號。若查不到相符的規(guī)格，也應(yīng)從中選擇一個相近的規(guī)格，對尺寸、管口作一些調(diào)整后使用。第五十頁，共164頁。（7）核對標(biāo)準系列儲罐的管口和支座 選擇標(biāo)準圖紙后要設(shè)計并校對設(shè)備的管口，如果標(biāo)準圖紙的管口方位不符合工藝要求，應(yīng)利用標(biāo)準系列型號在訂貨時加以說明并附有管口方位圖。（8）設(shè)計非標(biāo)準設(shè)備 若在標(biāo)準系列中沒有符合要求的設(shè)備，可提出設(shè)備的設(shè)計條件，繪制設(shè)備草圖，標(biāo)注尺寸，由設(shè)備專業(yè)人員設(shè)計非標(biāo)準設(shè)備。第五十一頁，共164頁。思考題：1、簡述設(shè)計貯罐的一般程序2、常用貯罐有那些種類？3、確定貯罐容積時需考慮哪些問題?第五十二頁，

26、共164頁。四、塔器選型與設(shè)計 塔設(shè)備是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液，液液傳質(zhì)設(shè)備，主要應(yīng)用于化工、醫(yī)藥等行業(yè)中的物理、化學(xué)吸收、精餾、萃取等工段。塔的類型： 按接觸方式可類可分為： 連續(xù)接觸式（填料塔） 逐級接觸式（板式塔）兩大類。第五十三頁，共164頁。填料塔 塔內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋而下；氣體自下而上由塔頂排出。氣液在填料表面接觸進行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。 溶劑填料塔氣體散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料 塑料絲網(wǎng)波紋填料 第五十四頁，共164頁。板式塔 在塔內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板，氣體由下向上依次穿過各塔板上的液層上升。氣、

27、液在塔內(nèi)逐板接觸進行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。板式塔溶劑氣體新型塔板第五十五頁，共164頁。板式塔填料塔壓降較大小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小空塔氣速較大小尺寸填料較??；大尺寸填料及規(guī)整填料較大塔效率較穩(wěn)定，效率較高傳統(tǒng)填料低；新型亂堆及規(guī)整填料高持液量較大較小液氣比適應(yīng)范圍較大對液體噴淋量有一定要求安裝檢修較易較難材質(zhì)常用金屬材料金屬及非金屬材料均可造價大直徑時較低新型填料投資較大1、板式塔和填料塔的比較：第五十六頁，共164頁。2、塔設(shè)備選擇的一般原則 生產(chǎn)能力大，彈性好。 滿足工藝要求，分離效率高。 運轉(zhuǎn)可靠、操作、維修方便。 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價低 塔壓降

28、小。 以上原則在選塔型時通常未必能完全滿足，故應(yīng)抓主要矛盾，最大限度的滿足工藝要求。具體注意事項如下：第五十七頁，共164頁。1）系統(tǒng)的物性腐蝕性：當(dāng)被處理的物料具有腐蝕性時，以選填料塔為好。液體的發(fā)泡性能：對易起泡的物料，當(dāng)處理量不大時以選填料塔為宜，填料層能將泡沫破碎。含有固體粒子的物系:應(yīng)選液流通道較大的塔型，如：大孔篩板、舌形塔板等。對過程中有吸熱和放熱的系統(tǒng):選板式塔為宜，因塔板上有較多的持液量，可在液體中放置換熱管。處理熱敏性物料:可采用減壓操作以降低沸點，減壓操作宜選填料塔。第五十八頁，共164頁。2）與流體流動有關(guān)的因素對流量大、直徑大的塔宜用板式塔，直徑小的塔宜選填料塔（小于

29、0.8m） ，因小板式塔安裝檢修困難，小填料塔的造價也比板式塔相對低一些。液氣比很小的系統(tǒng)宜選板式塔，因填料表面得不到完全潤濕，會使傳質(zhì)效果降低。3）與操作方式有關(guān)的因素 對分批操作的物料，易揮發(fā)產(chǎn)品，價格較貴要求回收的系統(tǒng)以選填料塔為宜，因塔內(nèi)持液量少，可減少產(chǎn)品損失。當(dāng)要求有側(cè)線出料時應(yīng)選板式塔便于液體引出。第五十九頁，共164頁。3 、填料塔的設(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)氣液接觸的核心元件，要求如下：a、比表面積大；b、空隙率應(yīng)盡可能大；c 、填料表面液體分布均勻、潤濕性好、塔徑和填料直徑之比適當(dāng)，防止壁流和溝流；d 、汽體通過填料層的阻力要??；e

30、、制造容易，價格適當(dāng)；f 、有足夠的機械強度，不與塔內(nèi)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)穩(wěn)定性好。第六十頁，共164頁。散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料 塑料絲網(wǎng)波紋填料 拉西環(huán)、十字環(huán)、螺旋環(huán)鋼制鮑爾環(huán)階梯環(huán)、矩鞍環(huán)第六十一頁，共164頁。（3）確定塔徑 4V u 式中：v氣體的體積流量。M3/s; u操作氣速。m/s 工程設(shè)計先計算填料塔的泛點氣速，泛點率（空塔氣速與泛點氣速之比）通常取0.60.8，易起泡的物料取0.5，然后計算操作氣速u，算出的塔徑要根據(jù)國家公稱直徑的標(biāo)準系列進行圓整。再根據(jù)實際塔徑重新計算實際空塔速度。D=第六十二頁，共164頁。（4）計算填料塔壓降 以?？颂兀‥ckert）通用關(guān)

31、聯(lián)圖計算填料塔壓降P。一般正常壓降P147-490Pa/m填料，真空操作下P78.5Pa/m填料。若壓降超出工藝要求的范圍應(yīng)反求u再重新計算塔徑。（5）驗算塔內(nèi)噴淋密度 按實際塔徑驗算塔內(nèi)噴淋密度U是否大于最小噴淋密度Umin，如果太小，將不能保證塔填料充分潤濕，需進行調(diào)整，重新計算塔徑。（LW)min 最小潤濕速率，a1 填料的比表面第六十三頁，共164頁。（6）計算填料層高度Z 對吸收、解吸、萃取等過程中填料塔的設(shè)計多采用“傳質(zhì)單元法”；而對精餾過程中填料塔的設(shè)計習(xí)慣用“等板高度法”。（7）計算塔總高度H H=Hd+Z+(n-1)Hf+Hb Hd塔頂空間高度（不包括封頭）,m Hf液體再分

32、布器的空間高度,m Hb塔底空間高度。 n填料層數(shù)。 經(jīng)驗公式：H=1.2Z+Hd+Hb第六十四頁，共164頁。（8）塔的其它附件設(shè)計和選用 支承板： 為防止支承板處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求支承板的自由截面積應(yīng)大于75%，不小于填料的空隙率；支承板強度要滿足支承填料的重量，常用的有柵板型和升氣管式。第六十五頁，共164頁。液體噴淋裝置： 常用的有彎管式、缺口式、蓮蓬頭式、溢流管式等；第六十六頁，共164頁。 液體再分布器： 液體經(jīng)填料向下流動時有壁流趨勢，每隔一定距離要安置再分布器以克服壁流現(xiàn)象，對小塔兩再分布器之間的距離對拉西環(huán)取(2.5-3)D，對大塔一般不大于6m. 常用的有截錐式、開

33、孔式。第六十七頁，共164頁。 氣體分布器：為保證氣體分布的均勻性，對于直徑500mm以下的小塔，進氣管可伸至塔中心。末端成45度向下，使氣流轉(zhuǎn)折而上；對大塔，可以制成向下開孔式或盤管式。第六十八頁，共164頁。 除霧器： 有折板除霧器、絲網(wǎng)除霧器，或者液相噴淋裝置與氣體出口之間裝一段干填料實施填料除霧等。（9）繪制塔設(shè)備圖，標(biāo)注尺寸注明各管口方位。第六十九頁，共164頁。思考題1、選板式塔還是填料塔需考慮那些因素?2、選擇精餾塔塔型時應(yīng)考慮那些問題？3、常用的填料種類有那些？選擇填料應(yīng)注意那些問題？4、常用支承板的結(jié)構(gòu)形式，對支承板有那些要求？5、常用液體噴淋裝置的形式，適用場合。6、液體再

34、分布器的作用，常用的結(jié)構(gòu)形式，怎樣選擇兩 分布器之間的間距？7、常用的塔頂除霧器有那些形式？8、簡述填料塔的設(shè)計程序。第七十頁，共164頁。板式塔設(shè)計程序(1) 匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)。(2) 選擇板式塔的塔板結(jié)構(gòu)：常根據(jù)物料特性、分離要求來確定塔板結(jié)構(gòu)。 有溢流和無溢流塔板 在有溢流的塔板上，液體橫向流過塔板，與自塔板小孔上升的氣體接觸后自降液管流往下一塔板，在板上兩相以錯流的方式接觸；在無溢流的塔板上，氣液兩相逆流通過板上的小孔，無降液管和溢流堰，板上液層高度靠氣流托住，操作彈性小。第七十一頁，共164頁。 塔板上的氣液接觸元件A、泡罩： 由固定于塔板上的升氣管和支持于升氣管頂部的泡罩組成

35、，操作彈性大、效率高；但造價高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壓降大。第七十二頁，共164頁。B、篩板：氣體通過篩孔在板上液層中鼓泡傳質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但操作彈性小。C、浮閥：板上開以閥孔，閥孔上覆以可升降的浮閥，浮閥具有可升降的特性，操作彈性大，鼓泡性能良好。第七十三頁，共164頁。（3）確定實際塔板數(shù) 據(jù)分離要求通過物料衡算確定塔頂、塔釜產(chǎn)品的組成。 初定塔頂、塔釜的操作壓力。 進行全塔的物料衡算，列出全塔的物料平衡表。 據(jù)氣液平衡關(guān)系驗算操作壓力，并估算塔頂、塔釜溫度。 選定進料狀態(tài)，確定進料溫度。第七十四頁，共164頁。求最小回流比，確定實際回流比。 由恩德伍德公式求出最小回流比，對易分離的物系取R=

36、(1.2-2)Rmin；對難分離物系取R=(3-5)Rmin。求理論塔板數(shù) 先由芬斯克公式求出最小理論塔板數(shù)，再由吉利蘭圖確定理論板數(shù)，或采用逐板計算法。進行全塔熱量衡算及塔釜再沸器和塔頂冷凝器的熱量衡算驗算塔頂、塔釜溫度。求出板效率，確定實際塔板數(shù).第七十五頁，共164頁。（4）塔徑計算 U可由史密斯法求取，先由下式求最大允許空塔速度： 取空塔氣速U=(0.6-0.8)Umax ，算出D后應(yīng)按我國化工通用系列標(biāo)準加以圓整。 塔徑核算：據(jù)所選塔板形式計算霧沫夾帶量，若不符合要求再作必要的調(diào)整。第七十六頁，共164頁。（5）塔節(jié)上人孔、手孔的確定： 為方便檢修通常在大型塔的頂、底各開一個人孔，再

37、每隔6-8塊板開一人孔，物料臟需經(jīng)常清洗時每隔3-4塊板開一人孔；直徑900mm以下的塔開手孔，原則與人孔同。（6）塔高的確定第七十七頁，共164頁。（7）塔內(nèi)流體力學(xué)核算，作負荷性能圖。 氣相負荷下限線線 霧沫夾帶線 液相負荷下限線 液相負荷上限線 液泛線（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。第七十八頁，共164頁。1冷凝方案的設(shè)計 整體式 優(yōu)點:占地面積小，節(jié)省塔頂或冷凝器封頭；缺點:塔頂結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，檢修不便。此種設(shè)計多用于冷凝器傳熱面積較?。ㄒ话阈∮?0），或凝液難以用泵以及用泵輸送有危險的場合。五、塔設(shè)備的冷凝器、再沸器方案

38、的設(shè)計第七十九頁，共164頁。 自流式 有類似整體式特點，凝液借重力自流入塔，可通過改變回流液的液位差來調(diào)節(jié)回流的速度。此方案采用較多。第八十頁，共164頁。 強制循環(huán)式 適用于生產(chǎn)規(guī)模較大，塔頂冷凝器太大而塔頂附近難以安裝或維修的場合，但它必須提供合適的泵。 塔頂冷凝器采用哪種方案，一般由塔頂出料狀態(tài)來決定，若頂產(chǎn)品在后續(xù)加工過程中以氣態(tài)使用，可采用分凝。若要求得到液態(tài)產(chǎn)品，則應(yīng)采用全凝。第八十一頁，共164頁。2、再沸器方案的設(shè)計（1）立式再沸器： 圖()是一種立式虹吸循環(huán)型再沸器.優(yōu)點:釜液在加熱區(qū)停留時間短，釜液通過管內(nèi)容易清洗；再沸器與塔釜的配管短，壓力損失小；裝置緊湊，占地面積小。

39、缺點:為使釜液具有足夠的循環(huán)壓頭必須使裙座提高很多。第八十二頁，共164頁。（2）臥式再沸器：圖()、()是臥式熱虹吸循環(huán)型再沸器。優(yōu)點：有效壓頭較立式再沸器大，從而可增大循環(huán)量。缺點:占地面積大，釜液通過管間清洗困難，不適用于釜液中有污染和粘結(jié)性的場合。第八十三頁，共164頁。（3）內(nèi)插入再沸器： 如下圖所示。它不需要再沸器的殼體和循環(huán)系統(tǒng)的配管、無釜液泄漏、小塔可采用蛇管。缺點是再沸器熱負荷受到限制，塔釜內(nèi)部要裝管束支架，為抽出管束需開大口徑人孔或手孔。第八十四頁，共164頁。（4）強制循環(huán)型再沸器 ： 如下圖所示。優(yōu)點是能通過泵實行強制循環(huán)，改善傳熱條件；缺點是需增加泵設(shè)備的投資，操作和

40、檢修費用較高。此種方案一般在自然循環(huán)不能操作的情況下才采用。第八十五頁，共164頁。思考題1、簡述板式塔的設(shè)計程序.2、常用的板式塔的氣液接觸元件與那些？各有什么特點？3、簡述確定實際塔板數(shù)的步驟。4、塔頂冷凝器有幾種結(jié)構(gòu)形式?各有什么特點?5、塔底再沸器有幾種結(jié)構(gòu)形式?各有什么特點?第八十六頁，共164頁。五、反應(yīng)器的選型和設(shè)計1、化學(xué)反應(yīng)器的分類（1）按相態(tài)分類 均相反應(yīng)器 氣相均相反應(yīng)器 液相均相反應(yīng)器 固定床反應(yīng)器 絕熱式固定床反應(yīng)器 氣固相反應(yīng)器 多段絕熱式反應(yīng)器 列管式固定床反應(yīng)器 套管式固定床反應(yīng)器非均相 反應(yīng)器 流化床反應(yīng)器 散式流化床反應(yīng)器 聚式流化床反應(yīng)器 氣液相反應(yīng)器 液

41、液相反應(yīng)器 氣液固三相反應(yīng)器第八十七頁，共164頁。（2）按物料流動狀態(tài)分類 平推流、全混流和非理想流型；（3）按操作方式分類 間歇、半間歇和連續(xù)式；（4）按傳熱特征分類 等溫式、絕熱式及換熱式反應(yīng)器；（5）按構(gòu)造形式分類 管式反應(yīng)器 釜式反應(yīng)器 塔式反應(yīng)器第八十八頁，共164頁。2、化學(xué)反應(yīng)器的工藝特點（1）釜式反應(yīng)器：特點：可間歇操作也可連續(xù)操作；可用于液-液相反應(yīng)、氣-液相反應(yīng)、氣-液-固催化反應(yīng)。第八十九頁，共164頁。 外盤管式反應(yīng)釜 電加熱不銹鋼反應(yīng)鍋 廠家：廣州市豐源化工機械有限公司第九十頁，共164頁。（2）管式反應(yīng)器：特點：返混程度小,完成同樣反應(yīng)所需VR ??；傳熱面積較大，

42、傳熱系數(shù)較高，耐高壓、高溫，結(jié)構(gòu)簡單。第九十一頁，共164頁。（3）固定床反應(yīng)器 固定床反應(yīng)器優(yōu)缺點 固定床中催化劑不易磨損； 床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式的反應(yīng)器相比，可用較少量的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力。 由于停留時間可以嚴格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，因此特別有利于達到高的選擇性和轉(zhuǎn)化率，在大規(guī)模的化工生產(chǎn)中尤為重要。 固定床中的傳熱較差； 催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。 第九十二頁，共164頁。列管式固定床反應(yīng)器第九十三頁，共164頁。（4）流化床反應(yīng)器： 優(yōu)點：比固定床反應(yīng)器傳熱系數(shù)高，床層溫度均勻,便于連續(xù)化和自動化生產(chǎn)。 缺點：返混嚴重，轉(zhuǎn)化率、選擇性低

43、；氣固間的劇烈碰撞易造成催化劑磨損。第九十四頁，共164頁。反應(yīng)器設(shè)計的基本內(nèi)容 1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)特性選擇合適的反應(yīng)器形式； 2）結(jié)合動力學(xué)和反應(yīng)器兩方面的特性確定操作方式和優(yōu)化操作設(shè)計； 3）根據(jù)給定的產(chǎn)量對反應(yīng)裝置進行設(shè)計計算，確定反應(yīng)器的幾何尺寸并進行經(jīng)濟評價。第九十五頁，共164頁。滿足反應(yīng)傳熱的要求 化學(xué)反應(yīng)都有熱效應(yīng)，及時移出或加入適量的熱是反應(yīng)器設(shè)計的特點之一，必須保證足夠的傳熱面積，并有一套適應(yīng)的傳熱方式和溫度測控系統(tǒng)。選擇合適的攪拌裝置3、反應(yīng)器的設(shè)計要點和選型原則（1）設(shè)計要點： 保證物料的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時間 根據(jù)物料的轉(zhuǎn)化率和必要的反應(yīng)時間，選擇反應(yīng)器的有效容積，確

44、定長徑比及其他基本尺寸，決定設(shè)備臺數(shù)。材質(zhì)的選用和機械加工要求 反應(yīng)釜的材質(zhì)要根據(jù)工藝介質(zhì)有無腐蝕性、產(chǎn)物有無防止鐵離子進入等要求選擇。第九十六頁，共164頁。（2）反應(yīng)器的選型原則反應(yīng)器的設(shè)計的一般原則 合理性、先進性、安全性、經(jīng)濟性氣固相反應(yīng)器 若反應(yīng)熱效應(yīng)較小，要求轉(zhuǎn)化率、選擇性高可選固定床，對強放熱反應(yīng)應(yīng)選流化床。氣液相反應(yīng)器 決定反應(yīng)器性能的重要參數(shù)有持液量、氣液相界面積。對反應(yīng)速度較慢的反應(yīng)宜選持液量大的攪拌釜、鼓泡塔；對反應(yīng)速度較快的反應(yīng)宜選持液量小的填料塔、噴霧塔。第九十七頁，共164頁。4、反應(yīng)釜的設(shè)計程序（1）確定反應(yīng)釜的操作方式 根據(jù)工藝流程的特點，確定是連續(xù)操作還是間歇

45、操作。間歇釜適用于產(chǎn)量小、產(chǎn)品種類多的生產(chǎn)過程，連續(xù)釜適用于大規(guī)模的生產(chǎn)過程。（2）匯總設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：生產(chǎn)能力、溫度、裝料系數(shù)、物料膨脹比、投料比、轉(zhuǎn)化率及物料的物性數(shù)據(jù)等。（3）計算反應(yīng)釜體積第九十八頁，共164頁。（4）確定反應(yīng)釜的體積和臺數(shù) 計算的反應(yīng)釜體積是理論計算值，應(yīng)根據(jù)規(guī)定的反應(yīng)釜體積加以圓整。（5）反應(yīng)釜直徑和筒體高度、封頭的確定 反應(yīng)釜直徑D，筒體高H，高徑比r（r=H/D）。對于反應(yīng)釜的設(shè)計一般取r=1-3。r越小，釜型越矮，單位體積消耗的鋼材越少；r越大，傳熱面積越大，可減少返混，對有氣體參加的反應(yīng)有利，但鋼材耗費多，攪拌支承難度大。第九十九頁，共164

46、頁。（6）傳熱面積的計算和校核 反應(yīng)釜最常見的換熱裝置是夾套，它制造方便，但傳熱面積小。若夾套傳熱面積不夠，可在釜內(nèi)再設(shè)置盤管、列管以增大傳熱面積。傳熱面積的計算方法同一般換熱器。（7）攪拌器設(shè)計：據(jù)液體粘度、釜的容積等選擇攪拌器的形式.（8）管口和開孔設(shè)計（9）畫設(shè)計草圖（條件圖）或選擇型號。第一百頁，共164頁。附:攪拌器簡介1、攪拌的作用(1) 使物料均勻混合互溶液體乳濁液懸浮液泡沫液(3) 強化傳熱提高對流傳熱系數(shù)(2) 強化傳質(zhì)增大相際接觸面積降低液膜阻力第一百零一頁，共164頁。2.常見攪拌器攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)(1) 攪拌裝置(2) 軸封(3) 攪拌槽傳動裝置攪拌軸攪拌器槽體附件第一百

47、零二頁，共164頁。（1）小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器 推進式攪拌器一般D葉輪 0.20.5 D釜常用轉(zhuǎn)速為100500rpm，葉端圓周速度可達515ms-1。第一百零三頁，共164頁?？傮w循環(huán)流動 總體循環(huán)流動：使液體沿軸向循環(huán)流動,起到混合液體的作用切向分速度:使釜內(nèi)液體產(chǎn)生圓周運動, 不利于液體的混合第一百零四頁，共164頁。特點和應(yīng)用常用于低粘度(2Pas)液體以及固液比較小的懸浮、溶解等過程。液體循環(huán)量較大湍動程度不高適合于大尺寸的調(diào)勻總體流動沖向釜底有利于固體顆粒的懸浮第一百零五頁，共164頁。渦輪式攪拌器 (a)直葉圓盤葉輪(b)彎葉圓盤葉輪第一百零六頁，共164頁。葉輪直徑為釜徑的 0.

48、20.5倍,轉(zhuǎn)速10500rpm,葉端圓周速度可達 410ms-1。（c）直葉渦輪(d)彎葉渦輪 第一百零七頁，共164頁。總體循環(huán)流動使液體以很高的絕對速度沿徑向流出，流向壁面，形成上、下兩條回路流入攪拌器總體循環(huán)流動： 使釜內(nèi)液體產(chǎn)生圓周運動, 不利于液體的混合切向分速度: 第一百零八頁，共164頁。特點和應(yīng)用常用于低粘度和中等粘度(50Pas)的液體攪拌.液體循環(huán)量較大湍動程度高適合于小尺寸均勻流體有兩個回路不利于易分層的物料第一百零九頁，共164頁。(1)大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器 槳式攪拌器旋轉(zhuǎn)直徑為釜徑的 0.350.8倍常用轉(zhuǎn)速為1100rpm葉端圓周速度為15ms-1 (a) 平槳式(

49、b) 斜槳式 (c) 多斜槳式第一百一十頁，共164頁。特點和應(yīng)用槳式攪拌器的徑向攪拌范圍大，可用于較高粘度液體的攪拌。(b) 斜槳式 槳葉可分成24、45 或60傾角 軸向和徑向運動 (a) 平槳式切向和徑向運動可用于簡單的 固液懸浮釜內(nèi)液位較高時(c) 多斜槳式 第一百一十一頁，共164頁。錨式和框式攪拌器旋轉(zhuǎn)直徑可達釜徑的 0.90.98倍，轉(zhuǎn)速n=1100rpm葉端圓周速度15 ms-1(a) 錨式(b)框式(c) 帶橫梁和豎梁的攪拌器第一百一十二頁，共164頁。特點和應(yīng)用錨式和框式攪拌器常用于中、高粘度液體的攪拌一般在層流狀態(tài)下操作主要使液體產(chǎn)生水平環(huán)向流動,基本不產(chǎn)生軸向流動。在槳

50、上增加橫梁和豎梁難以保證軸向混合均勻第一百一十三頁，共164頁。螺帶式攪拌器目的：提高軸向混合效果旋轉(zhuǎn)直徑為釜徑的0.90.98倍，常用轉(zhuǎn)速為0.550rpm，葉端圓周速度2 ms-1螺帶式攪拌器特點和應(yīng)用一般在層流狀態(tài)下操作液體將沿著螺旋面上升或下降形成軸向循環(huán)流動，常用于高粘度液體的混合第一百一十四頁，共164頁。（1）打旋現(xiàn)象及其消除 危害:各層液體之間幾乎 不發(fā)生軸向混合，當(dāng)物料為多相體系時， 還會發(fā)生分層或分離現(xiàn)象。攪拌效率下降3、提高攪拌效果的措施第一百一十五頁，共164頁。消除的方法:裝設(shè)擋板 目的：破壞釜內(nèi)的圓周運動作用：釜內(nèi)液面的下凹現(xiàn)象基本消失提高了混合效果第一百一十六頁，

51、共164頁。（2）導(dǎo)流筒既提高了循環(huán)流量和混合效果，又有助于消除短路與流動死區(qū)。（a）推進式攪拌（b）渦輪式攪拌第一百一十七頁，共164頁。攪拌器選型1、低粘度均相液體的混合 推進式的循環(huán)流量較大且動力消耗較少，是最適用的。 漿式的結(jié)構(gòu)比較簡單，在小容量液體混合中有著廣泛的應(yīng)用，但當(dāng)液體容量較大時，其循環(huán)流量不足。2、高粘度液體的混合L在0.11Pas時，采用錨式攪拌器。L在110Pas時，采用框式攪拌器。L在2500Pas時，可采用螺帶式攪拌器。第一百一十八頁，共164頁。攪拌器選型攪拌過程主要控制因素攪拌器型式混合(低粘度均相液體)循環(huán)流量推進式、渦輪式，要求不高時用漿式混合(高粘度液體)

52、1.循環(huán)流量 2.低轉(zhuǎn)速渦輪式、錨式、框式、螺帶式、帶橫擋板漿式分散(非均相液體)1.液滴大小(分散度) 2.循環(huán)流量渦輪式溶液反應(yīng) (互溶體系)1.湍流強度 2.循環(huán)流量渦輪式、推進式、漿式第一百一十九頁，共164頁。攪拌器選型攪拌過程主要控制因素攪拌器型式固體懸浮 1.循環(huán)流量 2.湍流強度按固體顆粒的粒度、含量及比重決定采用漿式、推進式或渦輪式固體溶解 1.剪切作用 2.循環(huán)流量渦輪式、推進式、漿式氣體吸收 1.剪切作用 2.循環(huán)流量 3.高轉(zhuǎn)速渦輪式結(jié)晶 1.循環(huán)流量 2.剪切作用 3.低轉(zhuǎn)速按控制因素采用渦輪式、漿式或漿式的變形傳熱 1.循環(huán)流量 2.傳熱面上 高流速漿式、推進式、渦

53、輪式第一百二十頁，共164頁。5、固定床反應(yīng)器的設(shè)計 設(shè)計主要任務(wù)是催化劑體積和用量，床層堆積方案，床徑和高度，傳熱面積。其設(shè)計步驟如下：（1）匯總物料衡算和物性數(shù)據(jù)，按工藝要求的年產(chǎn)量計算每小時進料量Vh。（2）計算床層體積常用經(jīng)驗法設(shè)計，據(jù)經(jīng)驗確定催化劑的空速SV，則催化劑的體積VR.第一百二十一頁，共164頁。 床層無內(nèi)部構(gòu)件時，先由經(jīng)驗數(shù)據(jù)假設(shè)氣體空床線速度u0求床層直徑: 再計算催化劑堆積高度: H=VR/At 驗算氣速，保證反應(yīng)的停留時間。（3）計算床高和直徑第一百二十二頁，共164頁。(4) 計算并校核傳熱面積熱量衡算求；計算傳熱系數(shù)（同換熱器）；求平均溫度差；求所需傳熱面積A=

54、Q/Ktm 據(jù)此設(shè)計換熱管，對列管式固定床反應(yīng)器要與實際換熱面積比較，實際 要大于所需。第一百二十三頁，共164頁。（5）驗算流體阻力 阻力大說明床徑太小，動力消耗偏大，要求床層壓降不大于15%P.（）繪制反應(yīng)器設(shè)計條件圖 確定床層和床底、床頂?shù)拈_口方位，標(biāo)注尺寸。第一百二十四頁，共164頁。思考題1、常用的化學(xué)反應(yīng)器有哪些類型？各有什么特點？2、簡述反應(yīng)器的設(shè)計要點。3、簡述釜式反應(yīng)器的設(shè)計程序。4、常用的攪拌器有那些類型？各適用于何種場合？5、經(jīng)驗空速的概念，怎樣由經(jīng)驗法確定催化劑床層體積。6、簡述固定床反應(yīng)器的設(shè)計步驟。第一百二十五頁，共164頁。第四節(jié) 化工設(shè)備圖一、化工設(shè)備圖的基本知

55、識 按圖紙的用途可將化工設(shè)備圖分為工程圖和施工圖兩類。、工程圖是表示設(shè)備的化工工藝特性、使用特性、制造要求的圖紙。用于基礎(chǔ)工程設(shè)計審核、設(shè)備詢價、訂貨和制造及向相關(guān)專業(yè)提出設(shè)計條件。、施工圖是供設(shè)備制造、安裝、生產(chǎn)使用的圖紙。由以下幾部分組成。第一百二十六頁，共164頁。（）裝配圖：表示設(shè)備的全貌、組成和特性的圖樣表示設(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。（）部件圖：表示由若干零件組成的非標(biāo)準部件的結(jié)構(gòu)、尺寸及零件之間的裝配關(guān)系、技術(shù)特性和技術(shù)要求等資料的圖樣。（）零件圖：表示組成設(shè)備的標(biāo)準零件之外的各零件的形狀、尺寸、加工及熱處理和檢驗等資料的

56、圖樣。（4）管口方位圖：表示化工設(shè)備管口方向位置，管口與支座、地腳螺栓、梯子及銘牌的相對位置的簡圖。第一百二十七頁，共164頁。（）表格圖：對于那些結(jié)構(gòu)形狀相同，尺寸大小不同的部件、零件，用綜合列表的方式表達各自的尺寸大小的圖樣。（6）標(biāo)準圖（或通用圖）：經(jīng)國家有關(guān)主管部門批準的標(biāo)準化或系列化設(shè)備、部件或零件圖樣。（7）梯子平臺圖：表示支撐于設(shè)備外壁上的梯子、平臺結(jié)構(gòu)的圖樣。（8）預(yù)焊件圖：表示設(shè)備外壁上保溫、梯子、平臺、管線支架等安裝前在設(shè)備外壁上需預(yù)先焊接的零件的圖樣。 第一百二十八頁，共164頁。、圖紙的幅面和文字（）圖紙的幅面：工程圖一般為A2和A3；施工圖一般為A0、A1、A2、A3

57、、A4，盡量不用加長或加寬幅面。（）圖樣的比例：應(yīng)符合GB/T 14609的規(guī)定常采用1:5、1:10、1:20的比例。（）文字、符號、代號的字體第一百二十九頁，共164頁。 文字 漢字為仿宋體，基本要求：字體工整、筆畫清楚、間隔均勻、排列整齊。 英文字母為B型直體。 阿拉伯?dāng)?shù)字為B型直體； 放大圖序號為羅馬數(shù)字、； 焊縫序號為阿拉伯?dāng)?shù)字； 剖視圖、向視圖符號以大寫英文字母表示：如-、-。第一百三十頁，共164頁。3、常用繪圖工具和儀器的使用方法 圖板：用作鋪放圖紙的墊板。 丁字尺：畫水平線及作為三角板移動時的導(dǎo)向。 三角板：與丁字尺配合可畫出一系列的與水平線分別成15o倍數(shù)的直線。 圓規(guī)和分

58、規(guī) 繪圖鉛筆 圖紙、擦圖片及其它。第一百三十一頁，共164頁。第一百三十二頁，共164頁。二、化工設(shè)備圖的基本內(nèi)容 設(shè)計數(shù)據(jù)表明細欄第一百三十三頁，共164頁。 一份完整的化工設(shè)備圖，除繪有設(shè)備本身的各種視圖外，還應(yīng)有標(biāo)題欄、明細欄、管口表等基本內(nèi)容，除“技術(shù)要求”用文字說明外，其余內(nèi)容基本上是以表格形式列出。 1、明細表中用數(shù)字表明各部件序號，而在管口表中用字母表明各管口序號。2、在較完善的設(shè)備圖中，將“技術(shù)特性表”和“技術(shù)要求”合并為“設(shè)計數(shù)據(jù)表”第一百三十四頁，共164頁。1、 標(biāo)題欄：本欄主要為說明本張圖紙的主題. 包括：設(shè)計單位名稱； 項目名稱； 本張圖紙名稱，圖號，資質(zhì)等級，比例；

59、 圖紙張數(shù)（共張、第張）等。（1）圖紙標(biāo)題欄第一百三十五頁，共164頁。裝置/工區(qū) 設(shè)備圖一般不填。圖名 一般分兩行填寫，上行填設(shè)備名稱、規(guī)格及圖名（裝配圖、零件圖），下行填設(shè)備位號。（）標(biāo)題欄的填寫資質(zhì)等級及證書編號 是經(jīng)建設(shè)部批準發(fā)給設(shè)計單位資格證書規(guī)定的等級和編號，無者不填。項目欄：本設(shè)備所在的項目名稱。第一百三十六頁，共164頁。2、 明細欄：說明組成本張圖紙的各部件的詳細目錄，一般繪制在標(biāo)題欄上方。（1）裝配圖及零件圖明細欄第一百三十七頁，共164頁。（2）明細欄的填寫件號欄： 按設(shè)備圖形上件號的順序從下而上填寫，若位置不夠，可將明細欄分段畫在標(biāo)題欄的左方。圖號或標(biāo)準號欄： 填寫零部

60、件所在圖紙的圖號或填寫標(biāo)準零部件的標(biāo)準號。不繪圖樣又不是標(biāo)準零部件的此欄不填。名稱欄： 標(biāo)準零部件按相關(guān)標(biāo)準規(guī)定填，如：封頭DN100010 ；不繪圖的零件應(yīng)在名稱后寫出其規(guī)格或?qū)嶋H尺寸，如：筒體DN1000，H=2000。第一百三十八頁，共164頁。3、管口表：是將本設(shè)備的各管口用英文大寫字母自上而下按順序填入表中，以表明各管口的位置和規(guī)格等。第一百三十九頁，共164頁。4、設(shè)計數(shù)據(jù)表：它替代了以往的“技術(shù)要求”和“技術(shù)特性表”，將設(shè)備的設(shè)計、制造、使用的主要參數(shù)、技術(shù)特性以列表的方式供施工、檢驗、生產(chǎn)中執(zhí)行。第一百四十頁，共164頁。5、 技術(shù)要求：對裝配圖在設(shè)計數(shù)據(jù)表中未列出的技術(shù)要求需