化工設(shè)備選型及設(shè)計計算

1、4 化工設(shè)備的選型及設(shè)計計算,4.1 概述,本章主要內(nèi)容,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型,本章重點：,泵的選型,4.3 非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計計算,貯槽的設(shè)計、蒸發(fā)器選型及設(shè)計,4.4 非標(biāo)設(shè)備工藝條件圖的繪制,非標(biāo)設(shè)備工藝條件圖的繪制,4.1 概述,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、罐、釜、塔器、換熱器、貯槽(罐)等。,化工設(shè)備分類,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。例如：泵、風(fēng)機、離心機等。,非標(biāo)設(shè)備（非定型設(shè)備）：是化工過程中需要專門設(shè)計的特殊設(shè)備。例如蒸發(fā)器、塔器等。,4.1 概述,一、化工設(shè)備工

2、藝設(shè)計的任務(wù)：,對于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：根據(jù)工藝要求，計算并選擇某種型號，以便訂貨。 對于非標(biāo)設(shè)備：根據(jù)根據(jù)工藝要求，通過工藝計算，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)行機械設(shè)計，由有關(guān)工廠制造。,二、化工設(shè)備工藝設(shè)計的成果的表達(dá)：,1、設(shè)備一覽表； 2、設(shè)備工藝條件圖或設(shè)備總圖。,4.1 概述,三、化工設(shè)備選型和工藝設(shè)計的原則：,(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、

3、無事故隱患。對工藝和建筑、地基、廠房等無苛刻要求；工人在操作時，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附件附料。,4.1 概述,(4)經(jīng)濟性 設(shè)備投資省，易于加工、維修、更新少，沒有特殊的維護(hù)要求，運行費用少。引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，考察設(shè)備性價比，考慮是否易于被國內(nèi)消化吸收和改進(jìn)利用。 (5)結(jié)構(gòu)要求,強度：合理的強度，保證設(shè)備的安全運行 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)允許的濃度來確定。它對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

4、料，避免復(fù)雜的加工工序 操作和檢修：考慮操作、安裝和日常維修的方便 運輸方便：尺寸與形狀設(shè)計時要注意運輸方便與否，設(shè)備的直徑、長度、重量要符合公路、鐵路、水運的運輸規(guī)定,4.1 概述,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,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)計項目規(guī)定的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期考慮設(shè)備臺數(shù)，設(shè)備選型依據(jù)有關(guān)手冊和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄 在選用設(shè)備同時，要注意設(shè)備備件的供應(yīng)情況，對供應(yīng)緊張的備件，最好在訂貨時也訂購備件 定型設(shè)備的選擇，按其生產(chǎn)能力，一般偏高一個等級選用，也可以按工廠的近期發(fā)展要求選配,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,4.1 泵的選型,4.2

5、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,單級離心泵,立式軸流泵,齒輪泵,水環(huán)真空泵,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,(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確定泵的基本型式。例如 ：水清水泵，鹵水化工泵。油類油泵等等；流量大而揚程不高時可選用單級離心泵；流量不大而揚程高的宜選往復(fù)泵或多級離心泵；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、無軸封的屏蔽泵；當(dāng)要求精確進(jìn)料時應(yīng)選用計量泵或柱塞泵等。,泵的用步驟,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,(2)確定選泵的流量和揚程,流量的確定和計算 選泵時以最大流量為基礎(chǔ)。如果數(shù)據(jù)是正常流量，則應(yīng)在

6、正常流量的基礎(chǔ)上乘以1112的安全系數(shù)。,揚程的確定和計算 先計算出所需要的揚程，即用來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)的速度差引起的動能差。揚程值用柏努利方程計算，用米液柱表示。計算出的揚程一般要放大510。,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,(3)確定泵的安裝高度。計算,(4)確定泵的臺數(shù)和備用。一般只設(shè)一臺泵，在特殊情況下，也可采用兩（多）臺泵同時串聯(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。對于大型的連續(xù)化流程，可適當(dāng)提高泵的備用率，而對于間歇操作，泵的維修簡易，操作很成熟的常常不考

7、慮備用泵。,4.2 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇,(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出來的，輸送介質(zhì)不是清水時，應(yīng)考慮密度、粘度等對泵的流量、揚程性能的影響。,(6)確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量。 (7)選用電動機。 (8)填寫選泵規(guī)格表。,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計程序,（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；,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的

8、工藝設(shè)計,（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、使用特點和適用的范圍，依據(jù)各類規(guī)范、樣本和說明書、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；,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,（6）向設(shè)備制造設(shè)計(機械設(shè)計)專業(yè)提出設(shè)計條件如材質(zhì)、溫度、壓力、裝載系數(shù)、運轉(zhuǎn)周期、維修安裝要求和設(shè)備開口、支承等等和設(shè)備草圖，由設(shè)備設(shè)計專業(yè)人員根據(jù)各種規(guī)范進(jìn)行機械設(shè)計、強度設(shè)計和檢驗，提出施工圖等。 （7）匯總列出設(shè)備一覽表。,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)

9、備的工藝設(shè)計,4.3.1 貯槽的選型及設(shè)計,化工生產(chǎn)中原料、中間物料、產(chǎn)品都需要貯存。用于氣體、液體的容積設(shè)備，國內(nèi)己形成了系列標(biāo)準(zhǔn)。,貯槽設(shè)計方法：,（1）匯集工藝設(shè)計數(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。,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,(2)選擇容器材料 對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 我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品

10、。,(4)容積計算（核心）,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計, 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月的耗用量貯存；車間的貯罐一般考慮至少半個月的用量貯存。液體產(chǎn)品貯罐一般設(shè)計至少有一周的產(chǎn)品產(chǎn)量。液體貯罐的裝載系數(shù)通?？蛇_(dá)80； 中間貯罐 ：一般考慮一晝夜的產(chǎn)量或發(fā)生量； 計量罐：計量罐的容積一般考慮最少為1015min，多則2h的產(chǎn)量的儲存。計量耀裝載系數(shù)一般只考慮6070；,一般儲槽、計量槽取0.8-0.9，攪拌反應(yīng)器取0.7-0.85，對沸騰操作或易發(fā)泡的反應(yīng)器取0.4-0.6。 高徑比一般取H:D=1-2,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,緩沖罐、汽化罐： 緩沖罐

11、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，有時可以超過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)物料汽化速度來估計，一般希望汽化空間足夠下游崗位3min以上的使用量，至少在2min左右。,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,(5)確定貯罐基本尺寸,(6)選擇標(biāo)準(zhǔn)型號：如沒有則自行設(shè)計。,(7)開口和支座 在設(shè)備上考慮進(jìn)料、出料、溫度、壓力(真空)、放空、液面計、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

12、圖(條件圖) ，提出設(shè)計條件和訂貨要求 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“設(shè)計條件表”，由設(shè)備專業(yè)的人員，進(jìn)行非標(biāo)推設(shè)備設(shè)計。,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,例1、設(shè)計提溴廢液為原料蒸發(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)過程為間歇操作，制片過程為連續(xù)操作； （2）蒸發(fā)器的裝料容積為15m3; （3）保溫溫度125（考慮夾套蒸汽保溫）,設(shè)備一覽表,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,4.3.2 蒸發(fā)器的選型及設(shè)計,一、常用蒸發(fā)器的形式及工作原理,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,1-蒸發(fā)室 2-加熱室 3-循環(huán)泵

13、4-下循環(huán)管 5-上循環(huán)管（沸騰段）,進(jìn)料,生蒸汽,冷凝水,二次蒸汽,排料,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,4.3 非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的工藝設(shè)計,二、外加熱室強制蒸發(fā)器的工藝設(shè)計,4.4 化工設(shè)備圖,化工設(shè)備圖：化工設(shè)備裝配圖 表達(dá)各零件間的裝配聯(lián)接關(guān)系、設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀等。 內(nèi)容： 一組視圖 尺寸 技術(shù)要求 零件序號、明細(xì)表 標(biāo)題欄 接管口序號和管口表 設(shè)備技術(shù)特性表,4.4 化工設(shè)備圖,一、化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點 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。,二、化工設(shè)備的習(xí)慣表達(dá)方法 1、多次旋轉(zhuǎn)的表

14、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a、人孔b 注意：應(yīng)避免各結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)后 投影重疊 圖例：接管d,2、管口方位的表達(dá)方法 用粗實線示意畫出設(shè)備管口 標(biāo)注管口符號及方位角 圖例： a，b，c，d 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 采用兩個局部剖視進(jìn)行表達(dá),4、斷開和分段的表達(dá)方法 斷開縮短： 設(shè)備過高或過長，又具有相同結(jié)構(gòu) 圖例：填料塔 斷開處為規(guī)格、排列相同的填料

15、 分段表達(dá)： 不能用斷開方法，但圖幅不夠 圖例：填料塔,三、化工設(shè)備的簡化畫法 1、標(biāo)準(zhǔn)件的簡化畫法 2、管法蘭的簡化畫法 3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法,1、標(biāo)準(zhǔn)件的簡化畫法 如電動機、人孔、液面計等,粗實線,2、管法蘭的簡化畫法 不管何種型式的法蘭， 均可簡化為右圖示。,3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法 （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)實線畫出孔的范圍及圓心的連接線； 方法二：只畫出孔的范圍線，用局部放大圖表達(dá)孔的具體大小、間距和排列。,螺孔,（4）塔盤及其填充物 塔盤：簡化用粗實線表示。 填充物： 同

16、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”符號表示。 不同規(guī)格或堆放方法的填充物，必須分層表示。,總結(jié),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、斷開和分段表達(dá)方法 化工設(shè)備的簡化畫法 1、標(biāo)準(zhǔn)件的簡化畫法 2、管法蘭的簡化畫法 3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法,螺孔和螺紋連接件,規(guī)則排列的管子,按規(guī)則排列的孔,塔盤及其填充物,第三節(jié) 化工設(shè)備的尺寸標(biāo)注,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)備安裝時所使用的支座底面,二、常見結(jié)構(gòu)的尺寸注法,1、筒體 內(nèi)徑、壁厚和長度 2、封頭 內(nèi)徑、壁厚和高度 3、接管 徑向： 無縫鋼管：外徑壁厚 1334 卷焊鋼管：內(nèi)徑、壁厚 伸出長度 全部相同： “所有接管伸出長度為毫米“ 大部分相同： “除已注明外，其余接管的伸 出長度為毫米”,1334,第四節(jié) 化工設(shè)備圖的表格與技術(shù)要求,一、設(shè)備管口表 1、管口符號 一律用英文小寫字母(如a,b,c)，注寫在管口投影旁。 規(guī)格、用途、聯(lián)接面