化工設(shè)備的工藝設(shè)計與選型【稻香書屋】

1、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,1,學習幻燈,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,2,學習幻燈,設(shè)備工藝設(shè)計的主要工作和方法,1結(jié)合流程確定化工單元操作所需設(shè)備類型； 2確定設(shè)備材質(zhì)； 3確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)； 4確定標準設(shè)備

2、的型號和臺數(shù)； 5確定標準圖的圖號和型號； 6非標設(shè)備，向(機械設(shè)計)專業(yè)提設(shè)計條件； 7匯總列出設(shè)備一覽表。 8.同設(shè)備專業(yè)設(shè)計人員進行圖紙會簽。 大陰司 http:/,3,學習幻燈,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,4,學習幻燈,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。 尸姐 末日詩人 http:/,5,學習幻燈,第三節(jié) 泵的設(shè)計與選型,1.泵的分類,6,學習幻燈,各種泵的特性,7,學習幻燈,第三節(jié) 泵的設(shè)計與選型,

3、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,8,學習幻燈,2 、化工生產(chǎn)常用泵,9,學習幻燈,螺桿泵,10,學習幻燈,往復(fù)泵,11,學習幻燈,塑料泵,12,學習幻燈,噴射器（左）液下泵（右,13,學習幻燈,屏蔽泵,屏蔽泵由于沒有轉(zhuǎn)軸密封，可以做到絕對無泄漏，因而在化工裝置中的使用已愈來愈普遍。屏蔽泵的原理和結(jié)構(gòu)特點普通離心泵的驅(qū)動是通過聯(lián)軸器將泵的葉輪軸與電動軸相連接，使葉輪與電動機一起旋轉(zhuǎn)而工作，而屏蔽泵是一種無密封泵，泵和驅(qū)動電機都被密封在一個被泵送介質(zhì)充滿的壓力容器內(nèi)，此壓力容器只有靜密封，并由一個電線組來提供旋轉(zhuǎn)磁場并驅(qū)動轉(zhuǎn)子。這種結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)離

4、心泵具有的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，故能做到完全無泄漏。屏蔽泵把泵和電機連在一起，電動機的轉(zhuǎn)子和泵的葉輪固定在同一根軸上，利用屏蔽套將電機的轉(zhuǎn)子和定子隔開，轉(zhuǎn)子在被輸送的介質(zhì)中運轉(zhuǎn)，其動力通過定子磁場傳給轉(zhuǎn)子,14,學習幻燈,隔膜泵,隔膜泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來吸排液體的。隔膜泵中間螺桿為主動螺桿，由原動機帶動回轉(zhuǎn)，兩邊的螺桿為從動螺桿，隨主動螺桿作反向旋轉(zhuǎn)。主、從動螺桿的螺紋均為雙頭螺紋。 由于各螺桿的相互嚙合以及螺桿與襯筒內(nèi)壁的緊密配合，在泵的吸入口和排出口之間，就會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉(zhuǎn)動和嚙合，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中，并自吸入室沿螺桿軸向連續(xù)地推

5、移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出,15,學習幻燈,二、選泵的原則,1、基本泵型和泵的材料； 2、揚程和流量要求； 3、有效汽蝕余量和安裝高度； 4、泵的臺數(shù)和備用率,16,學習幻燈,選泵的工作方法和基本程序,1列出選泵的崗位和介質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 2. 確定選泵的流量和揚程； 3選擇泵的類型，確定具體型號； 4換算泵的性能； 5確定泵的安裝高度； 6確定泵的臺數(shù)和備用率； 7校核泵的軸功率選定泵的材料及軸封； 8確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量； 9選用電動機； 10填寫選泵規(guī)格表,17,學習幻燈,第四節(jié) 氣體輸送、壓縮設(shè)備的設(shè)計與選型,一、分類 (1)通風機(壓力0.4MPa,離心式、螺桿

6、式、往復(fù)式） (4)制冷機(壓力0.4MPa,活塞式、離心式、螺桿式、溴化鋰 吸收式、氨吸收式） (5)真空泵(壓力接近0MPa,往復(fù)式、水環(huán)、液環(huán)、旋片、噴射,18,學習幻燈,通風機,19,學習幻燈,通風機的選用,一、主要用途 用于通風、干燥過程；軸流風機因風壓小，流量大，只用于通風換氣，如涼水塔，空冷器的通風。 二、主要技術(shù)參數(shù) 1）風量m3/h 2) 風壓Pa 3) 功率kw 4) 效率,20,學習幻燈,離心通風機的選擇步驟,1)了解工程工況、輸送氣體性質(zhì)(如清潔空氣、煙 氣、含塵空氣或易燃易爆氣體)等。 (2)根據(jù)柏努利方程式，計算輸送系統(tǒng)所需的實際風壓， 再加上一個附加值，并換算成試

7、驗條件下的風壓P0。 (3)把實際風量Q(以風機進口狀態(tài)計)乘一安全因數(shù)，并 換算成試驗條件下的風量Q0。 (4)按試驗條件下的風量Q0和風壓P0，從風機的產(chǎn)品樣 本中的特性曲線或性能表選擇合適的機號。 (5)根據(jù)風機安裝位置，確定風機旋轉(zhuǎn)方向和風口角度。 (6)若所輸送氣體的密度大于1.2 kg/m3時，則須核算軸 功率,21,學習幻燈,鼓風機,22,學習幻燈,鼓風機,23,學習幻燈,羅茨風機的選用,一、工作原理 工作原理與齒輪泵相識，兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的“8”字輪。氣體一側(cè)吸入，另一側(cè)排出。 二、注意事項 1）出口安裝氣柜與安全閥 2) 流量用旁路調(diào)節(jié) 3) 出口閥不可完全關(guān)閉 三、選用方法

8、 同通風機 獸血沸騰2殺破狼 http:/ 我和妹子那些事24k http:/,24,學習幻燈,壓縮機,25,學習幻燈,壓縮機分類,一、按結(jié)構(gòu)形式分類 活塞式和離心式。 二、常用壓縮機 1）活塞式壓縮機 2) 離心式壓縮機 3) 螺桿式壓縮機 三、壓縮機的選擇 1）壓縮機的選用原則 2) 離心式壓縮機的型號選擇 3)活塞式壓縮機的型號選擇,26,學習幻燈,制冷機,27,學習幻燈,真空泵,一、主要技術(shù)指標 1）真空度 2) 抽氣速率 3) 極限真空 4）抽氣時間 二、常用真空泵 1）往復(fù)式真空泵 2) 水環(huán)真空泵 3) 液環(huán)真空泵 4）旋片真空泵 5）噴射真空泵,28,學習幻燈,真空泵,29,學

9、習幻燈,真空泵,30,學習幻燈,水環(huán)泵,31,學習幻燈,第五節(jié) 換熱設(shè)備的設(shè)計與選型,一、換熱器的分類 1按工藝功能分類 (1)冷卻器 (2)加熱器(3)再沸器(4)冷凝器 (5)蒸發(fā)器 (6)過熱器 (7)廢熱鍋爐 (8)換熱器 2按傳熱方式和結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)熱量傳遞方法不同，可以分間壁式，直接式和蓄熱式。 二、常用的換熱器 夾套式換熱器，蛇管式換熱器，套管式換熱器，管殼式換熱器，板式換熱器，螺旋板式等,32,學習幻燈,換熱器,33,學習幻燈,換熱器,34,學習幻燈,換熱器,35,學習幻燈,三、管殼式換熱器的選用,標準換熱器型式：固定管板式，浮頭式，U形管式和填料函式。 標準換熱器型號的表示方

10、法： DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/Ns (或) 由三個字母組成，第一個字母表示前端管箱形式；第二個字母代表管殼形式；第三個字母代表后端結(jié)構(gòu)形式，參見圖例(圖4.2)。 DN公稱直徑(mm)對重沸器用分數(shù)表示，分子為管箱內(nèi)直徑，分母為圓筒內(nèi)直徑。 P1P2管程殼程設(shè)計壓力(MPa)、壓力相等時，只寫管程設(shè)計壓力(MPa)。 A公稱換熱面積(m2)。 LNdLN為公稱長度(m)，d為換熱管外徑(mm)。 Nt/Nt管程殼程數(shù)，單程時只寫Nt。 I(或)I級(或級)換熱器,36,學習幻燈,部件分類,37,學習幻燈,三、管殼式換熱器的型號表示,例1 固定管板換熱器，封頭管箱，公稱直徑700m

11、m，設(shè)計管程壓力2.5MPa，殼程壓力1.6Mpa，公稱換熱面積200m2，較高級冷拔換熱管外徑25mm，管長9m，4管程，單殼程，其型號為： BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4,38,學習幻燈,第六節(jié) 貯罐容器的設(shè)計與選型,一、貯罐的類型 1.根據(jù)形狀來劃分（方形貯罐、圓筒形罐、球形罐和特殊形貯罐(如橢圓形、半橢圓形)每種型式又按封頭形式不同，分為若干種型式。常見的封頭有平板、錐形、球形、碟形、橢圓形等。有些容器如氣柜、浮頂式貯罐、其頂部(封頭)是可以升降浮動的。） 2.按制造材質(zhì)分（有鋼，有色金屬和非金屬材質(zhì)之分。） 3.按用途分（貯存，計量，回流，中間周轉(zhuǎn)，緩沖，混合等,

12、39,學習幻燈,平底平蓋貯罐,例如： 立式平底平蓋容器， 設(shè)計壓力為常壓， 公稱容積VN0.06m2， 公稱直徑DN400。 標記為： R21A-00-1,40,學習幻燈,平底錐蓋貯罐,41,學習幻燈,立式圓底圓蓋貯罐,42,學習幻燈,立式錐底橢圓蓋貯罐,43,學習幻燈,臥式橢圓封頭貯罐,44,學習幻燈,臥式橢圓封頭貯罐,45,學習幻燈,臥式無折邊球形貯罐,46,學習幻燈,貯罐設(shè)計的一般程序,1.匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù) 2.選擇容器材料 3.容器型式的選用 4.容積計算 5.確定貯罐基本尺寸 6.選擇標準型號 7.開口和支座 8.繪制設(shè)備草圖(條件圖)標注尺寸，提出設(shè)計條件和訂貨要求,47,學習幻燈

13、,第七節(jié) 塔設(shè)備的設(shè)計與選型,一）塔的分類 1板式塔 諸如篩板塔、柵板塔、舌形板塔、斜孔板塔、波紋板塔、泡罩塔、浮閥塔、噴射板塔、穿流板塔、浮動噴射板塔等,48,學習幻燈,浮閥塔,49,學習幻燈,第七節(jié) 塔設(shè)備的設(shè)計與選型,一）塔的分類 2填料塔 如金屬鮑爾環(huán)填料塔、波網(wǎng)填料塔。常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍型填料、階梯型填料、波紋填料、波網(wǎng)(絲網(wǎng))填料、螺旋環(huán)、十字環(huán)填料等。 我的萌寵鬼夫 http:/ 來自陰間的快遞 http:/,50,學習幻燈,第七節(jié) 塔設(shè)備的設(shè)計與選型,二）選用塔的基本原則 1. 要滿足工藝要求，分離效率高。 2生產(chǎn)能力要大，有足夠的操作彈性。 3運轉(zhuǎn)可靠性高，操作

14、、維修方便，少出 故障。 4結(jié)構(gòu)簡單，易于制造加工，造價較低。 5塔壓降小,51,學習幻燈,第七節(jié) 塔設(shè)備的設(shè)計與選型,三）設(shè)計一般步驟 1確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（進料量、組成，狀態(tài)；產(chǎn)品的 質(zhì)量和收率；物性數(shù)據(jù)等）。 2選擇合適的工藝流程。 3選擇塔設(shè)備的形式。 4確定塔的操作壓力及溫度。 5計算塔高塔徑。 6塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 7塔的流體力學計算,52,學習幻燈,第八節(jié) 反應(yīng)器選型設(shè)計,一）反應(yīng)器分類,53,學習幻燈,分類,54,學習幻燈,釜式反應(yīng)器,通用性很大，造價不高，用途最廣。它可以連續(xù)操作，也可以間歇操作。國家已有K型和F型兩類反應(yīng)釜列成標準。K型是有上蓋的釜，形狀上偏于“矮胖型”(長徑比較小)

15、。F型沒有上蓋，形狀則偏于“瘦長型”(長徑比較大)，材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、搪玻璃等幾種。 釜式反應(yīng)器比較靈活通用，在間歇操作時，只要設(shè)計好攪拌，可以使釜溫均一，濃度均勻，反應(yīng)時間可以長、可以短，可以常壓、加壓、減壓操作，范圍較大，而且反應(yīng)結(jié)束后，出料容易，釜的清洗方便，其機械設(shè)計亦十分成熟。 釜式反應(yīng)器可用于串聯(lián)操作，使物料一端流入，另一端出料，形成連續(xù)流動,55,學習幻燈,管式反應(yīng)器,傳熱面積大，反應(yīng)可以連續(xù)化，流體流動快，停留時間短，經(jīng)過一定的控制手段，可以使管式反應(yīng)器有一定的溫度梯度和濃度梯度。 管式反應(yīng)器可以用于連續(xù)生產(chǎn)，也可以用于間歇操作,56,學習幻燈,固定床反應(yīng)器,主要應(yīng)用于氣固相

16、反應(yīng)，其結(jié)構(gòu)簡單，操作穩(wěn)定，便于控制，易于實現(xiàn)連續(xù)化，床型可以是多種多樣，易于大型化。它可以設(shè)計較大的傳熱面積，可以有較高的氣體流速，傳熱和傳質(zhì)系數(shù)可以較高。加熱的方式比較靈活，可以有較高的反應(yīng)溫度。但是，固定床反應(yīng)器床層的溫度分布不容易均勻,57,學習幻燈,流化床反應(yīng)器,流化床的特點是細的或粗的粒子在床內(nèi)不是靜止不動，而是在高速流體的作用下，床內(nèi)固體粒子被擾動懸浮起來，劇烈運動，固體的運動形態(tài)，接近于可以流動的流體，故稱流化床 流化床反應(yīng)器的最大優(yōu)點是傳熱面積大，傳熱系數(shù)高，傳熱效果好。缺點由于流化床體系內(nèi)物料返混嚴重，粒子磨損嚴重，此外，通常要有粒子回收和集塵的裝置。床型和構(gòu)件比較復(fù)雜，操

17、作技術(shù)要求高以及造價較高等問題,58,學習幻燈,反應(yīng)器設(shè)計要點,在反應(yīng)器設(shè)計時，除了通常說的要求“合理、先進、安全、經(jīng)濟”的原則，還要，考慮下列設(shè)計要點： 1保證物料轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時間。 2滿足物料和反應(yīng)的熱傳遞要求。 3設(shè)計適當?shù)臄嚢杵骱皖愃谱饔玫?機構(gòu)。 4注意材質(zhì)選用和機械加工要求,59,學習幻燈,釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計,1.釜式反應(yīng)器結(jié)構(gòu) (1)釜體及封頭 (2)換熱裝置 (3)攪拌器 (4)軸密封裝置 (5)工藝接管,60,學習幻燈,搪玻璃反應(yīng)釜,61,學習幻燈,搪玻璃反應(yīng)釜,62,學習幻燈,搪玻璃反應(yīng)釜,63,學習幻燈,攪拌器形狀,64,學習幻燈,攪拌器形狀,65,學習幻燈,釜式反應(yīng)

18、器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計,2.釜式反應(yīng)器的選型設(shè)計步驟 (1)確定反應(yīng)釜操作方式 (2)匯總設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) (3)計算反應(yīng)釜體積 (4)確定反應(yīng)釜體積和臺數(shù) (5)反應(yīng)釜直徑和筒體高度、封頭確定 (6)傳熱面積計算和核校 (7)攪拌器設(shè)計 (8)管口和開孔設(shè)計，確定其它設(shè)施 (9)軸密封裝置 (10)畫出反應(yīng)器工藝設(shè)計草圖(條件圖)，或選出型號,66,學習幻燈,經(jīng)驗法計算反應(yīng)器體積,1.間歇槽式反應(yīng)器體積的計算 VRV0/ 或VRG/ / VR反應(yīng)器的有效體積，m3； V0平均每小時加入物料的體積，m3h； /每批操作所需的時間，h; G平均每小時加入物料的質(zhì)量，kgh； 反應(yīng)物料的密度，kgm3,67,

19、學習幻燈,經(jīng)驗法計算反應(yīng)器體積,反應(yīng)器的體積： VPVR / 式中：VP反應(yīng)器體積，m3； 一裝填系數(shù)。通常由經(jīng)驗確定。 一般采用0.70.75,68,學習幻燈,經(jīng)驗法計算反應(yīng)器體積,例1 設(shè)計年產(chǎn)量為720噸的醋酸丁酯車間， 計算所需反應(yīng)器的體積。 已知條件： （1）年工作天數(shù)：300天 （2）反應(yīng)物料的配比醋酸:1kg, 丁醇4.972kg (3) 醋酸轉(zhuǎn)化率為50% (4) 反應(yīng)時間為34.5分 (5) 生產(chǎn)輔助時間為30分(加料、卸料、清洗等） （6）反應(yīng)物的密度不變：0.75kg/升,69,學習幻燈,反應(yīng)器體積計算過程,反應(yīng)器體積計算如下: (1)每小時產(chǎn)量 三班制生產(chǎn) 720X10

20、00/300X24=100(kg) (2)每批生產(chǎn)時間 34.5+30=64.5(分)=1.08(小時) (3)每批生產(chǎn)的醋酸丁酯的量 100X1.08=108(kg/批) (4)醋酸和丁醇每批加料量 CH3COOH+C4H9OH= CH3COOC4H9+H2O 60 74 116 X(kg) Y(kg) 108(kg,70,學習幻燈,反應(yīng)器體積計算過程,X=108X60/116=55.9(kg) Y=108X74/116=68.9(kg) 因醋酸轉(zhuǎn)化率為50%,實際上加醋酸 55.9/0.5=111.8(kg) 丁醇實際加入量為: 111.8X4.972=684(kg) 每批加料量為: 11

21、1.8+684=795.8(kg) (5)反應(yīng)混合物體積 795.8/0.75=1061升,71,學習幻燈,反應(yīng)器體積計算過程,6)反應(yīng)器體積 設(shè)裝料系數(shù)取75%,則 1061/0.75=1420(L) (7) 查有關(guān)化工手冊(表3-15) 選1500L,72,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,一、液固分離的主要方法 1）浮選； 2）重力沉降； 3）離心沉降； 4）過濾。 二、主要分離設(shè)備 1）離心機； 2）過濾機,73,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,三、分離設(shè)備的選擇 1）過濾式離心機的選型原則； 2）沉降式離心機的選型原則； 3）過濾機的選型原則,74,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,1、三足離心機,75,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,1、三足下卸料離心機,76,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,2、活塞推料離心機,77,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,3、沉降離心機,78,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,4、壓濾機,79,學習幻燈,第九節(jié) 液固分離設(shè)備的選型,5、轉(zhuǎn)鼓過濾機