化工設(shè)計(jì) 第4章 設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)及化工設(shè)備圖-修改

1、第四章第四章 設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)及化工設(shè)備圖設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)及化工設(shè)備圖反應(yīng)器、換熱器、儲(chǔ)存容器、塔設(shè)備反應(yīng)器、換熱器、儲(chǔ)存容器、塔設(shè)備泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)等流體泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)等流體輸送和分離設(shè)備輸送和分離設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 化工設(shè)備選用的一般原則化工設(shè)備選用的一般原則化工設(shè)備總體上分為兩類： 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或定型設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或定型設(shè)備 非標(biāo)準(zhǔn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)備設(shè)計(jì)選用：設(shè)計(jì)選用：工藝計(jì)算選擇型號(hào)訂貨安裝設(shè)計(jì)選用：設(shè)計(jì)選用：工藝計(jì)算提出設(shè)備工藝條件：設(shè)備的材料、尺寸和其他要求由化工設(shè)備專業(yè)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)由化工機(jī)械廠進(jìn)行制造。氮氮?dú)鈿鈮簤嚎s縮機(jī)機(jī)氫氣壓縮機(jī)氫氣壓縮機(jī)齒輪泵齒輪泵離心泵離心泵管道離心泵管

2、道離心泵 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)備臥式儲(chǔ)罐臥式儲(chǔ)罐球形儲(chǔ)罐球形儲(chǔ)罐精餾塔精餾塔釜式換熱器釜式換熱器共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：主體（外殼）是壓力容器，內(nèi)部裝有各種主體（外殼）是壓力容器，內(nèi)部裝有各種強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)的構(gòu)件。強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)的構(gòu)件。 非標(biāo)準(zhǔn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)備2022-6-17化工設(shè)計(jì)5第二節(jié)第二節(jié) 非定型設(shè)備設(shè)計(jì)的主要程序非定型設(shè)備設(shè)計(jì)的主要程序（1 1）基本設(shè)計(jì)：）基本設(shè)計(jì)：確定化工單元類型基本結(jié)構(gòu)形式工藝計(jì)算和分析工藝計(jì)算和分析確定基本尺寸和工藝參數(shù)確定基本尺寸和工藝參數(shù)根據(jù)工藝操作條件（溫度、壓力、介質(zhì)等）提出設(shè)備設(shè)備材質(zhì)材質(zhì)要求；根據(jù)工藝流程要求提出管口、人孔、手孔管口、人孔、手孔的數(shù)量和位置要

3、求。（2 2）流體力學(xué)計(jì)算，確定管口直徑和安裝位置）流體力學(xué)計(jì)算，確定管口直徑和安裝位置（3 3）確定儀表接口的種類、數(shù)量、安裝位置、接口形式）確定儀表接口的種類、數(shù)量、安裝位置、接口形式和尺寸和尺寸（4 4）確定管口方位、安裝標(biāo)高及設(shè)備其他附屬結(jié)構(gòu)的結(jié)）確定管口方位、安裝標(biāo)高及設(shè)備其他附屬結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸構(gòu)和尺寸（5 5）提出）提出設(shè)備設(shè)計(jì)條件單設(shè)備設(shè)計(jì)條件單P95-96 表4-2, 4-3（6 6）設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)( (化機(jī)專業(yè)化機(jī)專業(yè)) )（7 7）管道布置設(shè)計(jì)完成后，確認(rèn)管口方位。）管道布置設(shè)計(jì)完成后，確認(rèn)管口方位。非定型設(shè)備非定型設(shè)備的的選用選用固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)固定床反應(yīng)器設(shè)

4、計(jì)以合成氨以合成氨CO變換反應(yīng)器為例：反應(yīng)分變換反應(yīng)器為例：反應(yīng)分3段進(jìn)行，每一段均為絕段進(jìn)行，每一段均為絕熱過程。采用固定床反應(yīng)器。熱過程。采用固定床反應(yīng)器。 對(duì)于氣固相催化反應(yīng)的固定床氣固相催化反應(yīng)的固定床來說，主要問題是主要問題是催化劑用量催化劑用量，床層堆積方案、床徑和高度床層堆積方案、床徑和高度，（傳熱面積）。，（傳熱面積）。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟如下步驟如下 ：（ 1 ）匯總物料衡算和物性數(shù)據(jù)）匯總物料衡算和物性數(shù)據(jù) 原料煤氣數(shù)據(jù)，年生產(chǎn)量。分配各段反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率，按年生產(chǎn)量算出每小時(shí)進(jìn)料量。列出物料衡算結(jié)果。變換氣成分和合成氨產(chǎn)量：變換氣成分和合成氨產(chǎn)量：變換以后變換以后CO干基含量干基

5、含量0.4%，年產(chǎn)年產(chǎn)30萬噸合成氨，一年連續(xù)生產(chǎn)萬噸合成氨，一年連續(xù)生產(chǎn)330天。天。86.23869 . 0%)7 .26%1 .99%9 .65(175 . 14 .221000干煤氣V Nm3每小時(shí)的生產(chǎn)量：30000033024=37.88T/h需要干煤氣流量：2386.8637.88=90414.15 Nm3/h組組 分分COH2CO2N2+ArH2SCH4 合計(jì)合計(jì)含量含量65.926.71.65.50.3微量微量100原始煤氣組成，溫度原始煤氣組成，溫度160，壓力，壓力3.8MPa計(jì)算生產(chǎn)1噸氨噸氨需要的煤氣（干基）量：變換爐變換爐催化劑催化劑型號(hào)型號(hào)CO%干基干基變換率變換

6、率平均干氣流量平均干氣流量催化劑用量催化劑用量/m31段段QCS-0190.792190414.1559.29 2段段QCS-011.20.9701142912.6762.883段段QCS-040.40.9910148215.5570.89三段變換爐負(fù)荷分配和催化劑用量分配三段變換爐負(fù)荷分配和催化劑用量分配2. 空間速度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)實(shí)際中的催化劑用量可用來對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)或做類比計(jì)算。變換爐催化劑用量變換爐催化劑用量 V=干氣流量干氣流量/空速空速 （2）變換爐床層催化劑用量計(jì)算）變換爐床層催化劑用量計(jì)算1. 根據(jù)宏觀動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算根據(jù)宏觀動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算（ 4 ）驗(yàn)算流體阻力和傳熱系數(shù)）

7、驗(yàn)算流體阻力和傳熱系數(shù)K （ 5 ）繪制反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件圖）繪制反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件圖非定型設(shè)備非定型設(shè)備的的選用選用固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)（ 3 ）計(jì)算床高和）計(jì)算床高和直徑直徑1#變換爐催化劑59.29 m3，選用立式軸徑向反應(yīng)器軸徑向反應(yīng)器催化劑床層 4400X5100，中心管 DN600設(shè)備尺寸4600X14200，內(nèi)裝QCS-01催化劑，催化劑顆粒為4.0X10mm 設(shè)計(jì)溫度500，設(shè)計(jì)壓力：4.0MPa1.11.961-Ep=2.1 10dpfGLrdE氣體通過催化劑床層的壓力降催化劑床層的壓力降可用下式計(jì)算p氣體通過催化劑床的壓力降，氣體通過催化劑床的壓力降，kg/m2；f摩擦

8、系數(shù)，一般為摩擦系數(shù)，一般為1.5；G氣體質(zhì)量流速，氣體質(zhì)量流速，kg/(m2 h)；r氣體在操作狀態(tài)下的密度，氣體在操作狀態(tài)下的密度，kg/m3；Di催化劑床層直徑，催化劑床層直徑，m；L催化劑床層高度，催化劑床層高度，m；0.3780.308pdEDl（ 4 ）驗(yàn)算流體阻力）驗(yàn)算流體阻力CO變換變換軸徑向反應(yīng)器軸徑向反應(yīng)器氣體流動(dòng)方向：沿軸氣體流動(dòng)方向：沿軸向進(jìn)入反應(yīng)器，從催向進(jìn)入反應(yīng)器，從催化劑筐和殼體的間隙化劑筐和殼體的間隙沿徑向進(jìn)入催化劑床沿徑向進(jìn)入催化劑床層，反應(yīng)后匯入中心層，反應(yīng)后匯入中心管，然后沿軸向流出管，然后沿軸向流出反應(yīng)器。反應(yīng)器。第三節(jié)第三節(jié) 化工設(shè)備圖化工設(shè)備圖一、化

9、工設(shè)備圖的基本知識(shí)一、化工設(shè)備圖的基本知識(shí)1 1、工程圖、工程圖 表示化工工藝特性和使用要求的圖紙，主要用于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)審核，設(shè)備詢價(jià)及向相關(guān)專業(yè)提出設(shè)計(jì)條件。2 2、施工圖、施工圖 圖紙： 裝配圖 部件裝配圖 零件圖 標(biāo)準(zhǔn)圖或通用圖： 根據(jù)設(shè)計(jì)條件選用 每張圖紙都編有圖號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，按號(hào)索圖。 預(yù)焊件圖 管口方位圖 梯子平臺(tái)圖圖圖4-2 裝配圖的布置裝配圖的布置圖圖4-5 零部件圖的布置零部件圖的布置施工圖全部設(shè)計(jì)文件施工圖全部設(shè)計(jì)文件（化工設(shè)備圖的基本內(nèi)容）（化工設(shè)備圖的基本內(nèi)容）施工圖設(shè)計(jì)文件的組成圖紙圖紙計(jì)算書計(jì)算書裝配圖，包括裝配圖圖形裝配圖，包括裝配圖圖形設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表管口表管口表

10、明細(xì)欄明細(xì)欄技術(shù)要求技術(shù)要求標(biāo)題欄標(biāo)題欄圖紙目錄圖紙目錄部件圖、零件圖、標(biāo)準(zhǔn)圖、梯子平臺(tái)圖、管口方位圖 強(qiáng)度、剛度等的計(jì)算文件說明書說明書說明設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)特性、制造安裝要求等。全套設(shè)計(jì)文件的清單，包括圖紙及技術(shù)文件。三、化工設(shè)備的表達(dá)特點(diǎn)三、化工設(shè)備的表達(dá)特點(diǎn)（1 1）殼體以回轉(zhuǎn)體為主）殼體以回轉(zhuǎn)體為主。如各種容器、換熱器、精餾塔等（2 2）尺寸相差懸殊）尺寸相差懸殊。如精餾塔的高度和壁厚，大型容器的直徑和壁厚（3 3）有較多的開孔和接管）有較多的開孔和接管。大量的接管安裝在封頭上或筒體上。（4 4）大量采用焊接結(jié)構(gòu)）大量采用焊接結(jié)構(gòu)。如封頭和筒體，接管與殼體、接管與法蘭，殼體與支座等

11、。（5 5）廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及系列化的零部件）廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及系列化的零部件。封頭、支座、人孔、補(bǔ)強(qiáng)圈、接管法蘭等均采用標(biāo)準(zhǔn)件。（6 6）對(duì)材料有特殊要求）對(duì)材料有特殊要求。一定的強(qiáng)度、剛度、耐腐蝕性，良好的塑性、焊接性能。（一）化工設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）化工設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）（二） 化工設(shè)備圖視圖的表達(dá)方法化工設(shè)備圖視圖的表達(dá)方法1、基本、基本視圖配置靈活視圖配置靈活臥式化工設(shè)備的視圖配置示例技術(shù)特性表管口表明細(xì)欄標(biāo)題欄技術(shù)要求局部放大圖及焊縫節(jié)點(diǎn)放大圖：主視圖采用全剖視圖：側(cè)視圖：立式化工設(shè)備的視圖配置示例技術(shù)特性表管口表明細(xì)欄標(biāo)題欄技術(shù)要求局部放大圖及焊縫節(jié)點(diǎn)放大圖

12、：主視圖：俯視圖：2、局部結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法局部結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法（1）夸大畫法設(shè)備殼體、換熱器折流板、墊片及接管的厚度等較小，可適當(dāng)夸大畫出。（2）局部放大圖a ）用放大比例的局部視圖、剖視圖或剖面來表示局部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。b ）注明局部視圖編號(hào)、比例；c ）標(biāo)注詳細(xì)尺寸。20(1)塔的簡(jiǎn)化和斷開畫法 雙點(diǎn)劃線斷開（1）斷開畫法：沿長(zhǎng)度方向相同的結(jié)構(gòu)截去不畫，以簡(jiǎn)化圖面3、斷開畫法、分層畫法及整體圖斷開畫法、分層畫法及整體圖(2)整體圖（2）分段畫法很長(zhǎng)或很高的設(shè)備，沿高度方向不同的截面分段（層）表示板式塔某段塔節(jié)板式塔某段塔節(jié)局部放大圖：局部放大圖：第第*塔節(jié)塔節(jié)1 4、多次旋轉(zhuǎn)的表達(dá)方法多次旋轉(zhuǎn)的表

13、達(dá)方法 化工設(shè)備殼體上分布眾多的接管和附件，化工設(shè)備殼體上分布眾多的接管和附件，它們的周向方位可在俯（左它們的周向方位可在俯（左)視圖中確定，視圖中確定，其軸向位置和結(jié)構(gòu)則需用多次旋轉(zhuǎn)表達(dá)其軸向位置和結(jié)構(gòu)則需用多次旋轉(zhuǎn)表達(dá)方法方法旋轉(zhuǎn)投影：旋轉(zhuǎn)投影：在投影作圖時(shí)假想將設(shè)備在投影作圖時(shí)假想將設(shè)備周向的接管和附件周向的接管和附件旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)到投影面（或與到投影面（或與投影面平行），以得到反映真實(shí)形狀的投影面平行），以得到反映真實(shí)形狀的圖形，在主視圖上表達(dá)出其結(jié)構(gòu)形狀和圖形，在主視圖上表達(dá)出其結(jié)構(gòu)形狀和位置高度。位置高度。管口和附件編號(hào)：管口和附件編號(hào)： 在各視圖中及管口表中編號(hào)一致；在各視圖中及管口表

14、中編號(hào)一致； 用途相同的接管和附件共用同一字母，用途相同的接管和附件共用同一字母，加注阿拉伯?dāng)?shù)字下標(biāo)。加注阿拉伯?dāng)?shù)字下標(biāo)。e 5、管口方位的表達(dá)方法、管口方位的表達(dá)方法 反映各管口及地腳螺栓分布情況； 俯視圖可兼作管口方位圖； 高度（或長(zhǎng)度）很大的設(shè)備，可能由數(shù)段組成，可分段表示管口方位。6、 簡(jiǎn)化畫法簡(jiǎn)化畫法 P107- 在裝配圖中，標(biāo)準(zhǔn)零件、外購件、已有零部件圖、局部放大圖的結(jié)構(gòu)在裝配圖中，標(biāo)準(zhǔn)零件、外購件、已有零部件圖、局部放大圖的結(jié)構(gòu)部分等可采用簡(jiǎn)化畫法。在明細(xì)表中注明名稱、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)部分等可采用簡(jiǎn)化畫法。在明細(xì)表中注明名稱、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)號(hào)（1）接管法蘭）接管法蘭對(duì)焊法蘭對(duì)焊法蘭平焊法

15、蘭平焊法蘭注意：注意：法蘭外徑和螺栓法蘭外徑和螺栓孔定位尺寸要按比例畫?？锥ㄎ怀叽缫幢壤嫛в斜∫r里的法蘭帶有薄襯里的法蘭法蘭連接法蘭連接n 緊固件：螺栓或螺柱緊固件：螺栓或螺柱+螺母。螺母。 簡(jiǎn)化示意圖：用點(diǎn)劃線表示螺栓的位置，簡(jiǎn)化示意圖：用點(diǎn)劃線表示螺栓的位置，“”表示螺母，表示螺母， 詳細(xì)說明：在明細(xì)欄中注明螺栓和螺母的名稱、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、數(shù)量及材料。詳細(xì)說明：在明細(xì)欄中注明螺栓和螺母的名稱、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、數(shù)量及材料。（3）外購件）外購件（2）標(biāo)準(zhǔn)化零部件）標(biāo)準(zhǔn)化零部件交叉點(diǎn)表示安裝位置；交叉點(diǎn)表示安裝位置；點(diǎn)劃線為液面計(jì)中心線。點(diǎn)劃線為液面計(jì)中心線。單組液面計(jì)：?jiǎn)谓M液面計(jì)：4、液位液位計(jì)計(jì)共共

16、3組液面計(jì)，管組液面計(jì)，管口號(hào)：口號(hào)：LG1-2、LG3-4、LG4-55、重復(fù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、重復(fù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 多孔板：管板、折流板或塔板，開孔按一定規(guī)律排列，并且孔徑相同，可采用如下簡(jiǎn)化畫法。（a）正三角形排列）正三角形排列（b）同心圓排列）同心圓排列7、塔設(shè)備中填料的表示方法、塔設(shè)備中填料的表示方法設(shè)備中規(guī)格、材質(zhì)和堆放方法都相同的填料用交叉細(xì)實(shí)線表示其堆設(shè)備中規(guī)格、材質(zhì)和堆放方法都相同的填料用交叉細(xì)實(shí)線表示其堆放范圍。要說明瓷環(huán)的規(guī)格、排列方式放范圍。要說明瓷環(huán)的規(guī)格、排列方式c 為了區(qū)分不同的材料，采用不同的剖面表示形式，下面是幾種為了區(qū)分不同的材料，采用不同的剖面表示形式，下面是幾種常見材料

17、的剖面形式。常見材料的剖面形式。 金屬材料非金屬材料焊縫金屬材料砂、膠泥玻璃8、不同材料的剖面表示方法、不同材料的剖面表示方法 混凝土耐火磚(法蘭墊片、設(shè)備防腐隔熱內(nèi)襯等)（液面計(jì)、視鏡）（設(shè)備殼體、各種零部件等）（設(shè)備基礎(chǔ)）（管溝填埋、設(shè)備防腐內(nèi)襯等）（設(shè)備耐火磚內(nèi)襯等）用用粗點(diǎn)劃線粗點(diǎn)劃線表示薄的表示薄的噴涂噴涂表面表面薄襯層：薄襯層：細(xì)實(shí)線，與設(shè)備細(xì)實(shí)線，與設(shè)備輪廓線間隔約輪廓線間隔約12mm。(1)(1)薄涂層薄涂層 (2)(2)薄襯層薄襯層(3)(3)厚涂層厚涂層(4)(4)厚襯層厚襯層編件號(hào)，標(biāo)注厚度尺寸編件號(hào)，標(biāo)注厚度尺寸（三）化工設(shè)備單線圖（三）化工設(shè)備單線圖 閱讀閱讀P110

18、-112殼體法蘭、接管、補(bǔ)強(qiáng)板吊耳、支座、接地板等換熱器內(nèi)的構(gòu)件：拉桿、折流板、膨脹節(jié)等塔設(shè)備：塔板2022-6-17化工設(shè)計(jì)34四、四、化工設(shè)備圖的件號(hào)和化工設(shè)備圖的件號(hào)和尺寸尺寸件號(hào)和尺寸標(biāo)注標(biāo)注應(yīng)符合國標(biāo)機(jī)械制圖規(guī)定 (GB 4458.2和GB 4458.4) （一）件號(hào)標(biāo)注（一）件號(hào)標(biāo)注:應(yīng)盡量編排在主視圖上；由其左下方開始，按件號(hào)順序順時(shí)針整齊地沿垂直方向或水平排列；可布滿四周，但應(yīng)盡量編排在圖形的左方和上方，并安排在外形尺寸線的內(nèi)側(cè)。尺寸基準(zhǔn)選擇：尺寸基準(zhǔn)選擇： 設(shè)備筒體和封頭的中心線和軸線；設(shè)備筒體和封頭的中心線和軸線； 設(shè)備筒體和封頭焊接時(shí)的環(huán)焊縫；設(shè)備筒體和封頭焊接時(shí)的環(huán)焊縫； 設(shè)備容器法蘭的端面；設(shè)備容器法蘭的端面； 設(shè)備支座的底面；設(shè)備支座的底面； 接管軸線與設(shè)備表面的交點(diǎn)等。接管軸線與設(shè)備表面的交點(diǎn)等。（二）尺寸（二）尺寸標(biāo)注標(biāo)注 接管伸出長(zhǎng)度接管伸出長(zhǎng)度