化工設(shè)備的材料與選項

第四章設(shè)備的工藝設(shè)計與選型

分類：

1）一類稱標準設(shè)備或定型設(shè)備；

2）一類稱非標準設(shè)備或非定型設(shè)備。

化工設(shè)備工藝設(shè)計，對于定型和標準設(shè)備來說就是選型，對于非標準設(shè)備來說就是通過化工計算，提出型式、材料、尺寸和其它一些要求，由化工設(shè)備專業(yè)進行工程機械加工設(shè)計，由有關(guān)機械加工廠制造。

設(shè)備工藝設(shè)計與選型原則

1．合理性；

2．可靠性，先進性；

3．安全性：

4．經(jīng)濟性。

全面貫徹先進、適用、高效、安全、可靠、經(jīng)濟儉省的原則，審慎地研究，認真地設(shè)計。設(shè)備工藝設(shè)計的主要工作和方法第二節(jié)化工設(shè)備的材料和選材原則材料分類：

1．金屬；

2．非金屬；

3．復(fù)合材料。

第二節(jié)化工設(shè)備的材料和選材原則選材一般原則：

1．滿足工藝及設(shè)備要求；

2．材質(zhì)可靠，使用安全；

3．易于加工；

4．立足市場，立足國內(nèi)，立足當?shù)刭Y源；

5．綜合經(jīng)濟指標核算。我先愛，你隨意/info-342/第三節(jié)泵的設(shè)計與選型1.泵的分類；

各種泵的特性第三節(jié)泵的設(shè)計與選型2.泵的技術(shù)指標：

1．型號；

2．揚程；

3．流量；

4．必需汽蝕余量；

5．功率與效率。2、化工生產(chǎn)常用泵螺桿泵往復(fù)泵塑料泵噴射器（左左）液下泵泵（右）屏蔽泵屏蔽泵由于于沒有轉(zhuǎn)軸軸密封，可可以做到絕絕對無泄漏漏，因而在在化工裝置置中的使用用已愈來愈愈普遍。屏屏蔽泵的原原理和結(jié)構(gòu)構(gòu)特點普通通離心泵的的驅(qū)動是通通過聯(lián)軸器器將泵的葉葉輪軸與電電動軸相連連接，使葉葉輪與電動動機一起旋旋轉(zhuǎn)而工作作，而屏蔽蔽泵是一種種無密封泵泵，泵和驅(qū)驅(qū)動電機都都被密封在在一個被泵泵送介質(zhì)充充滿的壓力力容器內(nèi)，，此壓力容容器只有靜靜密封，并并由一個電電線組來提提供旋轉(zhuǎn)磁磁場并驅(qū)動動轉(zhuǎn)子。這這種結(jié)構(gòu)取取消了傳統(tǒng)統(tǒng)離心泵具具有的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸密封裝裝置，故能能做到完全全無泄漏。。屏蔽泵把把泵和電機機連在一起起，電動機機的轉(zhuǎn)子和和泵的葉輪輪固定在同同一根軸上上，利用屏屏蔽套將電電機的轉(zhuǎn)子子和定子隔隔開，轉(zhuǎn)子子在被輸送送的介質(zhì)中中運轉(zhuǎn)，其其動力通過過定子磁場場傳給轉(zhuǎn)子子。隔膜泵隔膜泵是利利用螺桿的的回轉(zhuǎn)來吸吸排液體的的。隔膜泵泵中間螺桿桿為主動螺螺桿，由原原動機帶動動回轉(zhuǎn)，兩兩邊的螺桿桿為從動螺螺桿，隨主主動螺桿作作反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。主、從從動螺桿的的螺紋均為為雙頭螺紋紋。由于于各螺桿的的相互嚙合合以及螺桿桿與襯筒內(nèi)內(nèi)壁的緊密密配合，在在泵的吸入入口和排出出口之間，，就會被分分隔成一個個或多個密密封空間。。隨著螺桿桿的轉(zhuǎn)動和和嚙合，這這些密封空空間在泵的的吸入端不不斷形成，，將吸入室室中的液體體封入其中中，并自吸吸入室沿螺螺桿軸向連連續(xù)地推移移至排出端端，將封閉閉在各空間間中的液體體不斷排出出。二、選泵的的原則1、基本泵型型和泵的材材料；2、揚程和流量要求；；3、有效汽蝕余量量和安裝高度；4、泵的臺數(shù)和和備用率。選泵的工作方方法和基本程程序1．列出選泵的的崗位和介質(zhì)質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)據(jù)；2.確定選泵的流流量和揚程；3．選擇泵的類類型，確定具具體型號；4．換算泵的性性能；5．確定泵的安安裝高度；6．確定泵的臺臺數(shù)和備用率率；7．校核泵的軸軸功率選定泵泵的材料及軸軸封；8．確定冷卻水水或驅(qū)動蒸汽汽的耗用量；；9．選用電動機機；10．填寫選泵規(guī)規(guī)格表。第四節(jié)氣體體輸送、壓縮縮設(shè)備的設(shè)計計與選型一、分類(1)通風(fēng)機(壓力<0.115MPa,分軸流風(fēng)機和和離心風(fēng)機））(2)鼓風(fēng)機(壓力0.115～0.4MPa,羅茨鼓風(fēng)機和和離心鼓風(fēng)機機）(3)壓縮機(壓力>0.4MPa,離心式、螺桿桿式、往復(fù)式式）(4)制冷機(壓力>0.4MPa,活塞式、離心心式、螺桿式式、溴化鋰吸收式、氨吸吸收式）(5)真空泵(壓力接近0MPa,往復(fù)式、水環(huán)環(huán)、液環(huán)、旋旋片、噴射））通風(fēng)機通風(fēng)機的選用用一、主要用途途用于通風(fēng)、干干燥過程；軸軸流風(fēng)機因風(fēng)風(fēng)壓小，流量量大，只用于于通風(fēng)換氣，，如涼水塔，，空冷器的通通風(fēng)。二、主要技術(shù)術(shù)參數(shù)1）風(fēng)量m3/h2)風(fēng)壓Pa3)功率kw4)效率%離心通風(fēng)機的的選擇步驟(1)了解工程工況況、輸送氣體體性質(zhì)(如清潔空氣、、煙氣、含塵空氣氣或易燃易爆爆氣體)等。(2)根據(jù)柏努利方方程式，計算算輸送系統(tǒng)所所需的實際風(fēng)風(fēng)壓，再加上一個附附加值，并換換算成試驗條條件下的風(fēng)壓壓△P0。(3)把實際風(fēng)量Q(以風(fēng)機進口狀狀態(tài)計)乘一安全因數(shù)數(shù)，并換算成試驗條條件下的風(fēng)量量Q0。(4)按試驗條件下下的風(fēng)量Q0和風(fēng)壓△P0，從風(fēng)機的產(chǎn)產(chǎn)品樣本中的特性曲曲線或性能表表選擇合適的的機號。(5)根據(jù)風(fēng)機安裝裝位置，確定定風(fēng)機旋轉(zhuǎn)方方向和風(fēng)口角角度。(6)若所輸送氣體體的密度大于于1.2kg/m3時，則須核算算軸功率。鼓風(fēng)機鼓風(fēng)機羅茨風(fēng)機的選選用壓縮機壓縮機分類一、按結(jié)構(gòu)形形式分類活塞式和離心心式。二、常用壓縮縮機1）活塞式壓縮縮機2)離心式壓縮機機3)螺桿式壓縮機機三、壓縮機的的選擇1）壓縮機的選選用原則2)離心式壓縮機機的型號選擇擇3)活塞式壓縮機機的型號選擇擇制冷機真空泵一、主要技術(shù)術(shù)指標1）真空度2)抽氣速率3)極限真空4）抽氣時間二、常用真空空泵1）往復(fù)式真空空泵2)水環(huán)真空泵3)液環(huán)真空泵4）旋片真空泵泵5）噴射真空泵泵真空泵真空泵水環(huán)泵第五五節(jié)節(jié)換換熱熱設(shè)設(shè)備備的的設(shè)設(shè)計計與與選選型型一、、換換熱熱器器的的分分類類1．按按工工藝藝功功能能分分類類(1)冷卻卻器器(2)加熱熱器器(3)再沸沸器器(4)冷凝凝器器(5)蒸發(fā)發(fā)器器(6)過熱熱器器(7)廢熱熱鍋鍋爐爐(8)換熱熱器器2．按按傳傳熱熱方方式式和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)分分類類根據(jù)據(jù)熱熱量量傳傳遞遞方方法法不不同同，，可可以以分分間間壁壁式式，，直直接接式式和和蓄蓄熱熱式式。。二、、常常用用的的換換熱熱器器夾套式式換熱器器，蛇管管式換熱器器，套管管式換熱器器，管殼殼式換熱器器，板式式換熱器器，螺旋旋板式式等。。換熱器器換熱器器換熱器器三、管管殼式式換熱熱器的的選用用標準換換熱器器型式式：固固定管管板式式，浮浮頭式式，U形管式式和填填料函函式。。標準換換熱器器型號號的表表示方方法：：××××DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/NsⅠⅠ(或Ⅱ)××××——由三個個字母母組成成，第第一個個字母母表示示前端端管箱箱形式式；第第二個個字母母代表表管殼殼形式式；第第三個個字母母代表表后端端結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式，參參見圖圖例(圖4.2)。DN——公稱直直徑(mm)對重沸沸器用用分數(shù)數(shù)表示示，分分子為為管箱箱內(nèi)直直徑，，分母母為圓圓筒內(nèi)內(nèi)直徑徑。P1／P2——管程／／殼程程設(shè)計計壓力力(MPa)、壓力力相等等時，，只寫寫管程程設(shè)計計壓力力(MPa)。A——公稱換換熱面面積(m2)。LN／d——LN為公稱稱長度度(m)，d為換熱熱管外外徑(mm)。Nt/Nt——管程／／殼程程數(shù)，，單程程時只只寫Nt。I(或Ⅱ)——I級(或Ⅱ級)換熱器器。部件分分類三、管管殼式式換熱熱器的的型號號表示示例1固定管管板換換熱器器，封封頭管管箱，，公稱稱直徑徑700mm，設(shè)計計管程程壓力力2.5MPa，殼程程壓力力1.6Mpa，公稱稱換熱熱面積積200m2，較高高級冷冷拔換換熱管管外徑徑25mm，管長長9m，4管程，，單殼殼程，，其型型號為為：BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4Ⅰ第六節(jié)節(jié)貯貯罐容容器的的設(shè)計計與選選型一、貯貯罐的的類型型1.根據(jù)形形狀來來劃分分（方形形貯罐罐、圓圓筒形形罐、、球形形罐和和特殊殊形貯貯罐(如橢圓圓形、、半橢橢圓形形)每種型型式又又按封封頭形形式不不同，，分為為若干干種型型式。。常見見的封封頭有有平板板、錐錐形、、球形形、碟碟形、、橢圓圓形等等。有有些容容器如如氣柜柜、浮浮頂式式貯罐罐、其其頂部部(封頭)是可以以升降降浮動動的。。）2.按制造造材質(zhì)質(zhì)分（有鋼鋼，有有色金金屬和和非金金屬材材質(zhì)之之分。。）3.按用途途分（貯存存，計計量，，回流流，中中間周周轉(zhuǎn)，，緩沖沖，混混合等等）平底平平蓋貯貯罐例如：：立式平平底平平蓋容容器，，設(shè)計壓壓力為為常壓壓，公稱容容積VN0.06m2，公稱直直徑DN400。標記為為：R21A-00-1平底錐錐蓋貯貯罐立式圓圓底圓圓蓋貯貯罐立式錐錐底橢橢圓蓋蓋貯罐罐臥式橢橢圓封封頭貯貯罐臥式橢圓圓封頭貯貯罐臥式無折折邊球形形貯罐貯罐設(shè)計計的一般般程序1.匯集工藝藝設(shè)計數(shù)數(shù)據(jù)2.選擇容器器材料3.容器型式式的選用用4.容積計算算5.確定貯罐罐基本尺尺寸6.選擇標準準型號7.開口和支支座8.繪制設(shè)備備草圖(條件圖)標注尺寸寸，提出出設(shè)計條條件和訂訂貨要求求第七節(jié)塔塔設(shè)備備的設(shè)計計與選型型（一）塔塔的分類類1．板式塔塔諸如篩板板塔、柵柵板塔、、舌形板板塔、斜斜孔板塔塔、波紋紋板塔、、泡罩塔塔、浮閥閥塔、噴噴射板塔塔、穿流流板塔、、浮動噴噴射板塔塔等。浮閥塔第七節(jié)塔塔設(shè)備備的設(shè)計計與選型型第七節(jié)塔塔設(shè)備備的設(shè)計計與選型型（二）選選用塔的的基本原原則1.要滿足工工藝要求求，分離離效率高高。2．生產(chǎn)能能力要大大，有足足夠的操操作彈性性。3．運轉(zhuǎn)可可靠性高高，操作作、維修修方便，，少出故障。4．結(jié)構(gòu)簡簡單，易于制造造加工，造造價較低低。5．塔壓降降小。第七節(jié)塔塔設(shè)備備的設(shè)計計與選型型（三）設(shè)設(shè)計一般般步驟1．確定基礎(chǔ)礎(chǔ)數(shù)據(jù)（（進料量量、組成成，狀態(tài)態(tài)；產(chǎn)品品的質(zhì)量和收收率；物物性數(shù)據(jù)據(jù)等）。2．選擇合適適的工藝藝流程。。3．選擇塔設(shè)設(shè)備的形形式。4．確定塔的的操作壓壓力及溫溫度。5．計算塔高高塔徑。6．塔結(jié)構(gòu)的的設(shè)計。。7．塔的流體體力學(xué)計計算。第八節(jié)反反應(yīng)應(yīng)器選型型設(shè)計（一）反反應(yīng)器分分類分類釜式反應(yīng)應(yīng)器通用性很很大，造造價不高高，用途途最廣。。它可以以連續(xù)操操作，也也可以間間歇操作作。國家家已有K型和F型兩類反反應(yīng)釜列列成標準準。K型是有上上蓋的釜釜，形狀狀上偏于于“矮胖型”(長徑比較較小)。F型沒有上上蓋，形形狀則偏偏于“瘦長型”(長徑比較較大)，材質(zhì)有有碳鋼、、不銹鋼鋼、搪玻玻璃等幾幾種。釜式反應(yīng)應(yīng)器比較較靈活通通用，在在間歇操操作時，，只要設(shè)設(shè)計好攪攪拌，可可以使釜釜溫均一一，濃度度均勻，，反應(yīng)時時間可以以長、可可以短，，可以常常壓、加加壓、減減壓操作作，范圍圍較大，，而且反反應(yīng)結(jié)束束后，出出料容易易，釜的的清洗方方便，其其機械設(shè)設(shè)計亦十十分成熟熟。釜式反應(yīng)應(yīng)器可用用于串聯(lián)聯(lián)操作，，使物料料一端流流入，另另一端出出料，形形成連續(xù)續(xù)流動。。管式反應(yīng)應(yīng)器傳熱面積積大，反反應(yīng)可以以連續(xù)化化，流體體流動快快，停留留時間短短，經(jīng)過過一定的的控制手手段，可可以使管管式反應(yīng)應(yīng)器有一一定的溫溫度梯度度和濃度度梯度。。管式反應(yīng)器器可以用于于連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)，也可以以用于間歇歇操作。固定床反應(yīng)應(yīng)器主要應(yīng)用于于氣固相反反應(yīng)，其結(jié)結(jié)構(gòu)簡單，，操作穩(wěn)定定，便于控控制，易于于實現(xiàn)連續(xù)續(xù)化，床型型可以是多多種多樣，，易于大型型化。它可可以設(shè)計較較大的傳熱熱面積，可可以有較高高的氣體流流速，傳熱熱和傳質(zhì)系系數(shù)可以較較高。加熱熱的方式比比較靈活，，可以有較較高的反應(yīng)應(yīng)溫度。但是，固定定床反應(yīng)器器床層的溫溫度分布不不容易均勻勻。流化床反應(yīng)應(yīng)器流化床的特特點是細的的或粗的粒粒子在床內(nèi)內(nèi)不是靜止止不動，而而是在高速速流體的作作用下，床床內(nèi)固體粒粒子被擾動動懸浮起來來，劇烈運運動，固體體的運動形形態(tài)，接近近于可以流流動的流體體，故稱流流化床流化床反應(yīng)應(yīng)器的最大大優(yōu)點是傳傳熱面積大大，傳熱系系數(shù)高，傳傳熱效果好好。缺點由于流化床床體系內(nèi)物物料返混嚴嚴重，粒子子磨損嚴重重，此外，，通常要有有粒子回收收和集塵的的裝置。床床型和構(gòu)件件比較復(fù)雜雜，操作技技術(shù)要求高高以及造價價較高等問問題。反應(yīng)器設(shè)計計要點在反應(yīng)器設(shè)設(shè)計時，除除了通常說說的要求“合理、先進進、安全、、經(jīng)濟”的原則，還還要，考慮慮下列設(shè)計要點：：1．保證物料料轉(zhuǎn)化率和和反應(yīng)時間間。2．滿足物料料和反應(yīng)的的熱傳遞要要求。3．設(shè)計適當當?shù)臄嚢杵髌骱皖愃谱髯饔玫臋C構(gòu)。4．注意材質(zhì)質(zhì)選用和機機械加工要要求。釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和設(shè)設(shè)計計1.釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)(1)釜體體及及封封頭頭(2)換熱熱裝裝置置(3)攪拌拌器器(4)軸密密封封裝裝置置(5)工藝藝接接管管搪玻玻璃璃反反應(yīng)應(yīng)釜釜搪玻玻璃璃反反應(yīng)應(yīng)釜釜搪玻玻璃璃反反應(yīng)應(yīng)釜釜攪拌拌器器形形狀狀攪拌拌器器形形狀狀釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和設(shè)設(shè)計計2.釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器的的選選型型設(shè)設(shè)計計步步驟驟(1)確定定反反應(yīng)應(yīng)釜釜操操作作方方式式(2)匯總總設(shè)設(shè)計計基基礎(chǔ)礎(chǔ)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)(3)計算算反反應(yīng)應(yīng)釜釜體體積積(4)確定定反反應(yīng)應(yīng)釜釜體體積積和和臺臺數(shù)數(shù)(5)反應(yīng)應(yīng)釜釜直直徑徑和和筒筒體體高高度度、、封封頭頭確確定定(6)傳熱熱面面積積計計算算和和核核校校(7)攪拌拌器器設(shè)設(shè)計計(8)管口口和和開開孔孔設(shè)設(shè)計計，，確確定定其其它它設(shè)設(shè)施施(9)軸密密封封裝裝置置(10)畫出出反反應(yīng)應(yīng)器器工工藝藝設(shè)設(shè)計計草草圖圖(條件件圖圖)，或或選選出出型型號號。。經(jīng)驗驗法法計計算算反反應(yīng)應(yīng)器器體體積積1.間歇歇槽槽式式反反應(yīng)應(yīng)器器體體積積的的計計算算VR＝V0τ/或VR＝Gττ//ρρVR———反應(yīng)應(yīng)器器的的有有效效體體積積，，m3；V0———平均均每每小小時時加加入入物物料料的的體體積積，，m3／h；τ/———每批批操操作作所所需需的的時時間間，，h;G———平均均每每小小時時加加入入物物料料的的質(zhì)質(zhì)量量，，kg／h；ρ———反應(yīng)應(yīng)物物料料的的密密度度，，kg／m3。經(jīng)驗驗法法計計算算反反應(yīng)應(yīng)器器體體積積反應(yīng)應(yīng)器器的的體體積積：：VP＝VR/ψ式中：VP——反應(yīng)器體體積，m3；ψ一裝填系系數(shù)。通通常由經(jīng)經(jīng)驗確定定。一般采用用0.7～0.75。經(jīng)驗法計計算反應(yīng)應(yīng)器體積積例1設(shè)計年產(chǎn)產(chǎn)量為720噸的醋酸酸丁酯車車間，計算所需需反應(yīng)器器的體積積。已知條件件：（1）年工作作天數(shù)：：300天（2）反應(yīng)物物料的配配比醋酸酸:1kg,丁醇4.972kg(3)醋酸轉(zhuǎn)化化率為50%(4)反應(yīng)時間間為34.5分(5)生產(chǎn)輔助助時間為為30分(加料、卸卸料、清清洗等））（6）反應(yīng)物物的密度度不變：：0.75kg/升反應(yīng)器體體積計算算過程反應(yīng)器體體積計算算如下:(1)每小時產(chǎn)產(chǎn)量三三班制制生產(chǎn)720X1000/300X24=100(kg)(2)每批生產(chǎn)產(chǎn)時間34.5+30=64.5(分)=1.08(小時)(3)每批生產(chǎn)產(chǎn)的醋酸酸丁酯的的量100X1.08=108(kg/批)(4)醋酸和丁丁醇每批批加料量量CH3COOH+C4H9OH=CH3COOC4H9+H2O6074116X(kg)Y(kg)108(kg)反應(yīng)器體體積計算算過程X=108X60/116=55.9(kg)Y=108X74/116=68.9(kg)因醋酸酸轉(zhuǎn)化化率為為50%,實際上上加醋醋酸55.9/0.5=111.8(kg)丁醇實實際加加入量量為:111.8X4.972=684(kg)每批加加料量量為:111.8+684=795.8(kg)(5)反應(yīng)混混合物物體積積795.8/0.75=1061升反應(yīng)器器體積積計算算過程程(6)反應(yīng)器器體積積設(shè)裝料料系數(shù)數(shù)取75%,則1061/0.75=1420(L)(7)查有關(guān)關(guān)化工工手冊冊(表3-15)選1500L第九節(jié)節(jié)液液固分分離設(shè)設(shè)備的的選型型一、液液固分分離的的主要要方法法1）浮選選；2）重力力沉降降；3）離心心沉降降；4）過濾濾。二、主主要分分離設(shè)設(shè)備1）離心心機；；2）過濾濾機。。第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型三、分離設(shè)設(shè)備的選擇擇1）過濾式離離心機的選選型原則；；2）沉降式離離心機的選選型原則；；3）過濾機的的選型原則則。第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型1、三足離心心機第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型1、三足下卸卸料離心機機第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型2、活塞推料料離心機第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型3、沉降離心心機第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型4、壓濾機第九節(jié)液液固分離設(shè)設(shè)備的選型型5、轉(zhuǎn)鼓過濾濾機第十節(jié)干干燥設(shè)備的的設(shè)計與選選型一、干燥器器的分類1、按操作方方式分類，，分為