化工设备的工艺设计

引言:化工设备是组成化工装置的基本单元，也是工程设计的基础。化学工程师应对化工单元设备了如指掌。本章主要介绍:化工设备工艺设计的内容,方法与程序以及各种化工设备的概况和技术指标等其目的是:熟悉设备工艺设计的基本知识,并从工程角度了解和掌握化工设备的计算及选型。第四章化工设备的工艺设计确定化工单元操作所用设备的类型这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。例如:工艺过程中需要使液固混合物分离,就要考虑是用过滤机,还是用离心机;要实现气固分离,就要考虑是使用旋风分离器，还是用沉降槽；使液体混合物各组分分离，是采用萃取方法，或是采用蒸馏方法；实现气固催化反应，是使用固定床反应器，还是流化床反应器等。确定设备的材质根据工艺操作条件(温度、压力、介质的性质)和对设备的工艺要求确定符合要求的设备材质，这项工作应与设备设计专业人员共同完成。一、化工设备工艺设计的内容确定设备的设计参数设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工作得到的。对不同的设备,它们有不同的设计参数。换热器热负荷，换热面积，热载体的种类，冷、热流体的流量，温度和压力泵流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。风机风量和风压。吸收塔气体的流量、组成、压力和温度,吸收剂种类、流量、温度和压力，塔径、筒体的材质、塔板的材质、塔板的类型和板数(对板式塔),填料种类、规格、填料总高度，每段填料的高度和段数(对填料塔)。一、化工设备工艺设计的内容蒸馏塔进料物料、塔顶产品、塔釜产品的流量、组成和温度,塔的操作压力、塔径、筒体的材质、塔扳的材质、塔扳类型和板数(对塔式塔)，填料种类、规格、填料总高度．每段填料高度和段数(对填料塔)，加料口位置，塔顶冷凝器的热负荷及冷却介质的种类、流量、温度和压力．再沸器的热负荷及加热介质的种类、流量、温度和压力，灵敏板位置。一、化工设备工艺设计的内容反应器反应器的类型，进、出口物料的流量、组成、温度和压力，催化剂的种类、规格，数量和性能参数，反应器内换热装置的型式、热负荷以及热载体的种类、数量、压力和温度，反应器的主要尺寸、换热式固定床催化反应器的温度、浓度沿床层的轴向(对大直径床还包括径向)分布，冷激式多段绝热固定床反应器的冷激气用量、组成和温度。一、化工设备工艺设计的内容确定标淮设备(即定型设备)的型号或牌号,并确定台数标准设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备,即那些能直接向生产厂家订货或购买的现成的设备。在标难设备中，一些类型的设备是除化工行业外,其他行业也能或可能广泛采用的设备，例如泵、风机、电动机、压缩机、减速机和起重运输装置等，这种类型的设备有众多的生产厂家,型号很多,可选择的范围很大。另外一些是化工行业常用的标准设备,它们是冷冻机、除尘设备、过滤机、离心机和骄拌器等。标准设备可从国家机电产品目录或样本中查到，产品目录或样本中列出设备的规格、型号、基本性能参数和生产厂家等多项内容，设计人员可从中选择符合工艺要求的型号。一、化工设备工艺设计的内容对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号如换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀和浮阀塔塔盘系列……等已经有了国家标准。还有一些虽末列人国家标准，但已有标准施工图和相应的生产厂家，例如上海医药设计院设计的发酵罐系列和立式薄壁常压容器系列。一、化工设备工艺设计的内容对已有标准图纸的设备，设计人员只需根据工艺需要确定标准图图号和型号便可以了，不必自己设计。随着化学工业的发展，设备的标准化程度将越来越高，所以在设计非标准设备时应尽量采用已经标准化的图纸，以节省非标准设备施工图的设计工作量。一、化工设备工艺设计的内容对非标准设备,向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图,明确设备的型式,材质,基本设计参数,管口、维修、安装要求,支承要求及其他要求(如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口…等)。编制工艺设备一览表在初步设计或扩大初步设计阶段,根据设备工艺设计的结果,编制工艺设备一览表,可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。施工图设计阶段的工艺设备一览表是施工图设计阶段的主要设计成品之一。在施工图设计阶段，由于非标准设备的施工图纸已经完成,工艺设备一览表已可以填写得十分准确和足够地详尽。一、化工设备工艺设计的内容会签当工艺设备的施工图纸完成后，与化工设备的专业设计人员进行会签。设备工艺一览表1.明确确设设计计任任务务与与条条件件原料料(或或进进料料)与与产产品品(或或出出料料)物物理理化化学学性性质质、、流流量量波波动动范范围围；；设计计目目的的、、要要求求，，设设备备功功能能公用用工工程程条条件件，，如如冷冷却却水水温温度度其他他特特殊殊要要求求。。二、、设设备备设设计计方方法法与与程程序序2.调查查待待设设计计设设备备国国内内外外现现状状及及发发展展趋趋势势、、有有关关新新技技术术及及专专利利状状况况，，设设计计计计算算方方法法等等3.收集集有有关关物物料料的的物物性性数数据据、、腐腐蚀蚀性性质质等等4.确定定方方案案确定定设设备备的的操操作作条条件件,如如温温度度、、压压力力、、流流比比等等确定定设设备备结结构构型型式式，，评评比比各各类类设设备备结结构构的的优优缺缺点点结结合合本本设设计计的的具具体体情情况况，，选选择择高高效效、、可可靠靠的的设设备备型型式式确定定单单元元设设备备的的流流程程二、、设设备备设设计计方方法法与与程程序序5.工艺艺计计算算全设设备备物物料料与与热热量量衡衡算算；；设备备特特性性尺尺寸寸计计算算，，如如精精馏馏设设备备的的理理论论级级数数、、塔塔径径、、塔塔高高，，换换热热设设备备的的传传热热面面积积等等，，可可根根据据有有关关设设备备规规范范和和不不同同结结构构设设备备的的流流体体力力学学、、传传质质传传热热动动力力学学计计算算公公式式来来计计算算；；流体体力力学学计计算算，，如如流流动动阻阻力力与与操操作作范范围围计计算算。。6.结构构设设计计在设设备备型型式式及及主主要要尺尺寸寸已已定定的的基基础础上上，，根根据据各各种种设设备备常常用用结结构构，，参参考考有有关关资资料料与与规规范范，，详详细细设设计计设设备备各各零零部部件件的的结结构构尺尺寸寸。。如如填填料料塔塔要要设设计计液液体体分分布布器器、、再再分分布布器器、、填填料料支支承承、、填填料料压压板板和和各各种种接接口口等等；；板板式式塔塔要要确确定定塔塔板板布布置置、、溢溢流流管管、、各各种种进进出出料料口口结结构构、、塔塔板板支支承承、、液液体体收收集集器器与与侧侧线线出出入入口口和和破破沫沫网网等等。。还还有有各各种种构构件件的的材材料料选选择择、、壁壁厚厚计计算算，，塔塔板板、、塔塔盘盘等等的的机机械械设设计计；；各各种种辅辅助助结结构构如如支支座座、、吊吊架架、、保保温温支支架架等等的的设设计计；；内内件件与与管管口口方方位位设设计计；；全全设设备备总总装装配配图图及及零零件件图图绘绘制制；；全全设设备备材材料料表表。。二、设备备设计方方法与程程序7.制造技术术要求与与规范要做好设设备设计计，除了了要有坚坚实的理理论基础础和专业业知识外外，还应应了解有有关设备备的新技技术、新新材料,了解设设计规范范与有关关规定，，熟悉有有关结构构性能，，具有足足够的工工程机械械知识和和技术经经济知识识，熟悉悉优化方方法。有时工艺艺计算的的结果要要求重新新进行方方案确定定，有时时要选择择几个方方案进行行技术经经济比较较，择优优而取。。二、设备备设计方方法与程程序从化工设设计角度度来看输输送设备备可分为为：三、物料料输送设设备液体物料料输送设设备:常规的设设备为各各种泵气体物料料输送、、压缩、、制冷设设备:常规的设设备为风风机、压压缩机、、真空泵泵、制冷冷机固体物料料输送设设备:常规的设设备为各各种给料料机械设设备、气气流输送送设备可用惰性性气体压压送或用用真空吸吸送液体体物料按泵作用用于液体体的原理理可分为为：叶片式泵泵:由泵内的的叶片在在旋转时时产生的的离心力力作用将将液体吸吸入和压压出.容积式泵泵:由泵的活活塞或转转子在往往复或旋旋转运动动中产生生挤压作作用将液液体吸入入和压出出.3.1液体输送送设备也常按泵泵的用途途命名,如水泵、、油泵、、泥浆泵泵、砂泵泵、耐腐腐蚀泵、、冷凝液液泵等容积式泵泵往复泵(活入泵泵、柱塞塞泵、隔隔膜泵、、计量泵泵)转子泵(齿轮泵泵、螺杆杆泵、滑滑片泵、、罗茨泵泵、蠕动动泵、液液环泵)。叶片式泵泵因泵内内叶片结结构形式式不同分分为离心泵(屏蔽泵泵、管道道泵、自自吸泵、、无堵塞塞泵)、、轴流泵旋涡泵液体输送送泵的结结构电动机(提供动动力部件件)底板(安装部部件)泵头(主主要工作作部件)离心泵适适用于流流量大，，扬程低低的液体体输送，，液体的的粘度小小于650cm2／s，液液体中气气体体积积百分率率低于5％，固固体颗粒粒含量3％以下下。一些些圆型离离心泵的的技术性性能参数数如下表表所示。。技术指标标型号:以以圆型单单级单吸吸离心泵泵为例说说明泵的的型号标标志如下下:扬程：泵在输送送单位液液体量时时,泵出出口能量量的增加加值,包包括液体体静压头头、速度度头及几几何位能能等能量量增加值值总和，，以m液液柱表示示流量：泵在单位位时间内内抽吸或或排送液液体的体体积数称称为流量量，以m3/h或L/s表表示。必必需汽蚀蚀余量(NPSHr)：为使使泵在工工作时不不产生汽汽蚀现象象，泵进进口处必必需具有有超过输输送温度度下液体体的汽化化压力的的能量．．使泵在在工作时时不产生生汽蚀现现象所必必需具有有的富余余能量称称为必需需汽蚀余余量。必必需汽蚀蚀余量，，国际上上普遍称称为必需需的净正正吸入压压头单位位为m。。功率与效效率：有效功率率指单位位时间内内泵对液液体所作作的功；；轴功率率指原动动机传结结泵的功功率；效效率指泵泵的有效效功率与与轴功率率之比。。油泵:输送石油油产品的的泵称为为油泵。。由于油油品易燃燃易爆，，因此油油泵应具具有良好好的密封封性能,热油泵泵在轴承承和轴封封处设置置冷却装装置,运运转时可可通冷水水冷却。。耐腐蚀泵泵:当输送酸酸碱和浓浓氨水等等腐蚀性性液体时时,与腐腐蚀性液液体接触触的泵的的部件都都须用耐耐腐蚀材材料制造造。如FV型离离心泵适适用于一一般的酸酸碱盐类类物质的的输送，，FV型型玻璃钢钢耐腐蚀蚀泵适用用于各种种腐蚀性性液体的的输送。。其他形式式的泵液下泵:右图所示示,液下泵经经常安装装在液体体贮槽内内,对轴轴封要求求不高,适于输输送化工工过程中中各种腐腐蚀性液液体,泄泄漏的液液体仍流流人贮槽槽内,既既节省了了空间又又改善了了操作环环境,其其缺点是是效率不不高。高高效产品品DW系系列液下下泵是一一种新型型泵,适适宜于输输送各种种温度和和浓度的的硫酸、、硝酸、、盐酸和和磷酸等等无机酸酸和有机机酸。屏蔽泵:屏蔽泵是是一种无无泄露。。常输送送易燃、、易爆、、剧毒及及放射性性的液体体,其缺缺点是效效率低。。隔膜泵:系借弹性性薄膜将将活柱与与被输送送液体隔隔开.可可输送腐腐蚀性液液体或悬悬浮液,不使活活柱和缸体受受到损伤伤.计量泵:能够输送送流量恒恒定的液液体或按按比例输输送几种种液体。。齿轮泵:这是一种种正位移移泵，泵泵壳中有有一对相相互啮合合的齿轮轮，将泵泵内空间间分成互互不相通通的吸入入腔和排排出腔。。齿轮旋旋转时，，封闭在在齿穴和和泵壳间间的液体体被强行行压出。。大多用用来输送送粘稠液液体甚至至膏糊状状物料，，但不宜宜输送台台有固体体颗粒的的悬浮汲汲，如2CY,KCB型齿轮轮油泵.螺杆泵:属内啮合合的密闭闭式泵,为转子子式容积积泵。螺螺杆泵输输送扬程程高，效效率较齿齿轮泵高高，运转转时无噪噪音、无无振动、、流量均均匀，特特别适用用于高粘粘度液体体的输送送，例如如G型单单螺杆泵泵广泛应应用于原原油、污污油、矿矿浆、泥泥浆等的的输送。。旋涡泵:是一种叶叶片式泵泵(也称称涡流泵泵)，是是由星形形叶轮和和有环形形流道的的泵壳组组成，依依靠离心心力作用用输送液液体。适适用于功功率小，，扬程高高(5-250m)，，流量小小(0.1-11L/s)，，夹带气气体大于于5％(体积)的场合合.轴流泵:是利用高高速旋转转螺旋桨桨将液体体推进而而达到输输送目的的。适用用于大流流量，低低扬程。。按出口压压力大小小可分为为四类:通风机:简称为风风机，压压力0.115MPa以下，，它又可可分为轴轴流风机机和离心心风机。。用于通通风、干干燥等过过程，使使用较普普遍。压压缩比为为1-1.15。鼓风机:压力在0.115-0.4MPa，，它又可可分为罗罗茨鼓风风机和离离心鼓风风机。一一般用于于生产中中要求相相当压力力的原料料气的压压缩，液液体物料料的原送送、固体体物料的的气流输输送。压压缩比小小于4。。压缩机:压力在0.4MPa以以上，又又可分为为离心式式、螺杆杆式和往往复式压压缩机。。可用于于工艺气气体、气气动仪表表用气，，压料过过滤，吹吹扫管道道等。压压缩比大大于4。。真空泵:用于减压压，出口口极限压压力接近近0MPa，其其压缩比比由真空空度决定定。3.2气体输送送与压缩缩设备工业上常常用的通通风机有有轴流式式和离心心式两类类。轴流式通通风机：：排送量大大，但所所产生的的风压甚甚小，一一般只用用来通风风换气，，而不用用来输送送气体。。化工生生产中，，在空冷冷器和冷冷却水塔塔的通风风方面，，轴流式式通风机机的应用用还是很很广的。。离心式通通风机：结构与与离心泵泵相似包包括蜗壳壳叶轮、、电机和和底座三三部分，，如图5-30离心式式通风机机根据所所产生的的压头大大小可分分为：低压离心心通风机机:风压压≤1KPa中压离心心通风机机:风压压1-3KPa高压离心心通风机机:风压压3-15KPa3.2.1通风机蜗壳叶轮轮电机底座通风机型型号表示示如下：：高压离心心通风机机的技术术指标如如下表示示所示：：化工厂中中常用的的鼓风机机有旋转转式和离离心式两两类。罗茨鼓风风机是旋旋转式鼓鼓风机中中应用最最广的一一种,外外形如图图5-4所示.罗茨鼓鼓风机的的风量为为2-500m3／min，，出口口压强强不超超过81KPa(表表压)。出出口压压强大大高,则泄泄漏量量增加加,效效率降降低。。罗茨茨鼓风风机工工作时时,温温度不不能超超85℃,否则则易田田转子子受热热膨胀胀而发发生卡卡住现现象。。3.2.2鼓风机机3.2.3压缩机机压缩机机型号号表示示如下下：压缩机机技术术指标标：排气量量、排排气压压力、、进出出口气气体温温度、、冷却却水用用量、、功率率等．．见表表5-4所所示。。活塞式式氨压压缩制制冷机机,其技术术性能能指标标有：：标准准工况况产冷冷量、、汽缸缸直径径、汽汽缸个个数、、活塞塞行程程等。。离心式式制冷冷机,近年来来在石石油化化工、、大型型空调调工程程中得得到了了推广广和应应用。。螺杆式式制冷冷机3.2.4制冷机机化工生生产中中常用用的制制冷机机真空泵泵是用用来维维持工工艺系系统要要求的的真空空状态态真空度度:一般有有以下下几种种表示示方法法以绝对对压力力p表表示,单位位kPa；；以真空空度pv表示,单位位kPa,㎜㎜Hg主要技技术指指标抽气速速率:S,指单单位时时间内内,真真空泵泵吸入入的气气体体体积(指吸吸入压压力和和温度度下的的体积积流量量)。。单位位是m3/h,m3/min。。极限真真空:指真空空泵抽抽气时时能达达到的的稳定定最低低压力力值。。极限限真空空也称称最大大真空空度。。抽气时时间:指真空空泵将将需抽抽真空空的系系统容容积,按抽抽气速速率S从初初始压压力抽抽到终终了压压力所所耗费费的时时间(min)。3.2.5真空泵泵真空泵泵技术术指标标实例例往复式式真空空泵水环真真空泵泵液环真真空泵泵旋片真真空泵泵喷射真真空泵泵真空泵泵类型型图5-11为水水喷射射真空空泵机机组，，①IH型型离心心水泵泵，⑦⑦水箱箱，③③液位位计，，④尾尾管，，⑤泵泵架，，⑥喷喷射泵泵，⑦⑦水管管，⑧⑧气管管，⑨⑨溢流流口，，⑩真真空表表，(11)真真空吸吸入口口,(12)贮贮气筒筒。起重设设备：：有吊钩钩、手手拉葫葫芦、、电动动葫芦芦、电电动单单梁起起重机机、桥桥式起起重机机等。。指标标有：：跨度度(m)、、最大大起重重重量量(t)、、运行行速度度(m/min)、、起重重机自自重等等。仓储设设备：：有叉式式装卸卸车、、手动动液压压装卸卸车、、圆筒筒搬运运车、、无轨轨巷道道堆垛垛机、、桥式式堆垛垛机、、桥式式联合合堆包包机、、液压压升降降台、、装载载机等等。技技术指指标有有：起起重重重量(t)、升升起高高度(mm)、、空载载行走走速度度(km/h)等。。3.3固体搬搬运及及粉碎碎设备备固体物物料运运输设设备移动式式皮带带输送送机(适用用于矿矿山、、工厂厂、建建筑工工地、、车站站、码码头输输送散散状或或成件件物体体物品品)；；气垫带带式输输送机机(特点点：运运行平平稳、、安全全可靠靠。适适用于于堆积积密度度为0.5-2.5t/m3的各种种块状状、粒粒状、、粉状状等散散状固固体物物料，，也可可输送送成件件物品品)带倾角角的挡挡边带带式输输送机机、斗斗式提提升机机(用于于垂直直或倾倾斜时时输送送粉状状、颗颗粒状状及小小块状状物料料)螺旋输输送机机(用于于输送送粉状状、颗颗粒状状及小小块状状物料料，对对易变变质、、粘性性大和和易结结块的的物料料不宜宜采用用)载货电电梯3.3固体搬搬运及及粉碎碎设备备3.3固体搬搬运及及粉碎碎设备备给料料设设备备：：固体体物物料料经经过过输输送送后后，，加加入入到到反反应应器器或或干干燥燥机机之之前前要要使使用用给给料料设设备备。。给料料设设备备要要求求具具有有以以下下性性能能：：定量量供供料料，，不不漏漏料料和和不不漏漏气气，，不不破破坏坏物物料料形形状状；；结结构构简简单单可可靠靠，，功功耗耗低低，，外外形形小小，，加加料料方方便便，，计计量量精精确确，，并并有有防防止止粉粉料料成成拱拱不不能能下下落落和和喷喷粉粉的的措措施施等等。。给料料设设备备主主要要有有：：各种种电电磁磁振振动动给给料料机机、、振振动动料料斗斗等等。。技术术指指标标为为：：料斗斗尺尺寸寸(进进料料口口直直径径、、出出料料口口直直径径、、锥锥高高)、、激激振振电电动动机机型型号号与与功功率率(kw)、、激激振振力力(㎏㎏)。。3.3固体体搬搬运运及及粉粉碎碎设设备备破碎碎设设备备：：有粗粗碎碎颚颚式式破破碎碎机机、、环环锤锤式式破破碎碎机机、、锤锤式式破破碎碎机机等等。。技术术指指标标为为：：最大大进进料料粒粒度度(目目)、、排排料料粒粒度度(目目)、、公公称称排排料料口口的的处处理理能能力力(m3/h)、、配配用用电电机机型型号号与与功功率率(kw)生产产厂厂家家有有：：上海海建建设设机机器器厂厂、、湖湖北北长长阳阳发发电电设设备备厂厂、、上上海海建建设设路路桥桥机机械械设设备备有有限限公公司司.气流流粉粉碎碎，，它适适用用于于聚聚乙乙烯烯、、醋醋酸酸纤纤维维塑塑料料、、环环氧氧树树脂脂、、石石灰灰石石、、碳碳酸酸钙钙、、硫硫磺磺、、活活性性炭炭、、石石墨墨、、橡橡胶胶、、钛钛白白粉粉、、氧氧化化铁铁等等化化工工原原料料。。整整套套气气流流粉粉碎碎设设备备一一般般要要包包括括料料斗斗、、电电磁磁振振动动供供料料机机、、高高速速涡涡流流粉粉碎碎机机、、旋旋风风分分离离器器、、旋旋转转阀阀和和除除尘尘器器。。计量量包包装装设设备备：：计量量设设备备有有：：台台秆秆、、地地磅磅、、配配料料秤秤、、自自动动称称量量机机等等。。固固体体物物料料整整套套自自动动计计量量包包装装设设备备包包括括：：自自动动给给料料机机、、自自动动称称量量系系统统、、落落料料斗斗、、吸吸尘尘口口、、夹夹袋袋机机、、称称量量控控制制器器、、皮皮带带输输送送机机、、缝缝包包卷卷边边机机、、电电控控仪仪表表箱箱、、支支架架等等。。3.3固体体搬搬运运及及粉粉碎碎设设备备输送送设设备备一一般般都都属属定定型型设设备备，，在在工工艺艺设设计计中中按按物物料料性性质质和和操操作作要要求求选选用用。。选择择泵泵的的方方法法和和步步骤骤⑴列出出基基础础数数据据介质质的的物物性性：：介介质质名名称称、、输输送送条条件件下下的的密密度度、、粘粘度度、、蒸蒸汽汽压压、、腐腐蚀蚀性性、、毒毒性性及及易易燃燃易易爆爆等等；；介介质质中中所所含含的的固固体体颗颗粒粒直直径径和和含含量量；；介介质质中中气气体体的的含含量量。。操作作条条件件：：温温度度、、压压力力、、饱饱和和蒸蒸汽汽压压、、环环境境温温度度、、间间歇歇或或连连续续操操作作等等。。泵所所在在的的位位置置：：装装置置平平、、立立面面要要求求了了解解泵泵的的送送液液高高度度、、送送液液路路程程、、进进口口和和排排出出侧侧设设备备液液面面至至泵泵中中心心距距离离及及管管线线当当量量长长度度等等。。3.4输送送设设备备选选择择选择择泵泵的的方方法法和和步步骤骤⑴列出出基基础础数数据据⑵确定定流流量量及及扬扬程程装置置设设计计中中，，流流量量由由物物料料衡衡算算得得到到。。如如果果给给出出正正常常、、最最大大、、最最小小流流量量，，选选泵泵时时应应按按最最大大流流量量考考虑虑；；如如果果只只给给出出正正常常流流量量，，则则应应按按装装置置及及工工艺艺过过程程的的具具体体情情况况采采用用适适当当的的安安全全系系数数。。扬程程或或管管路路压压降降。。根根据据泵泵的的布布置置位位置置，，所所需需输输送送液液体体的的距距离离及及高高度度的的压压降降，，由由此此确确定定所所需需的的扬扬程程，，并并考考虑虑安安全全系系数数1.05-1.10。。3.4输送送设设备备选选择择选择择泵泵的的方方法法和和步步骤骤(1)列出出基基础础数数据据(2)确定定流流量量及及扬扬程程(3)选择择泵泵的的型型号号根据据装装置置所所需需的的流流量量和和扬扬程程,按按泵泵的的分分类类及及适适用用范范围围初初步步确确定定泵泵的的类类型型。。根据据输输送送介介质质的的腐腐蚀蚀性性,选选择择泵泵的的材材质质。。根据据泵泵厂厂提提供供的的样样本本及及有有关关技技术术资资料料确确定定泵泵的的型型号号。。(4)选择择驱驱动动机机对装装置置中中的的大大型型泵泵或或需需调调速速等等特特殊殊要要求求的的泵泵，，可可选选用用汽汽轮轮机机。。对中中小小型型泵泵可可选选用用电电机机，，根根据据输输送送介介质质的的特特性性或或车车间间等等级级选选择择防防爆爆或或不不防防爆爆电电机机。。3.4输送送设设备备选选择择选择择泵泵的的方方法法和和步步骤骤(1)列出出基基础础数数据据(2)确定定流流量量及及扬扬程程(3)选择泵泵的型型号(4)选择驱驱动机机(5)选择泵泵的轴轴封(6)确定泵泵的备备用率率和台台数(7)填写泵泵的规规格表表,作作为泵泵订货货的依依据和和选泵泵过程程中各各项数数据的的汇总总。3.4输送设设备选选择选泵:离心耐耐酸泵泵选择择示例例⑴选择条条件122H=15m￠89×41硝基苯苯ρ＝1200㎏/m3进料量量为30×103㎏/h反应器器内保保持0.1atm（（表压压）；；管路路为不不锈钢钢管，，总长长45m,4个个弯头头3.4输送设设备选选择即计算算流量量Qe和扬程程He,其计算算思路路如下下:Qe=1.5Qmax=1.5×体体积流流量=1.5×质质量流流量／／密度度He=1.1Hmax←有用用功ＷＷe／g←←柏努努利方方程选泵:离心耐耐酸泵泵选择择示例例⑵选择计计算根据λ(摩摩擦阻阻力系系数)－ＲＲe－－ε／d（（相对对粗糙糙度））图查查出λ，∑∑ξ为为局部部阻力力系数数之和和其计算算过程程:已知Z1=0;Z2=15mp1=0(表压压);p2=0.1××9.81×104=9810N/m2(表压压)硝基苯苯的粘粘度为为2.1cP，，所以以不锈钢钢的绝绝对粗粗糙度度ε＝0.2mm,故故相对粗粗糙度度ε/d=0.2/81=0.00247由λ－ＲＲe－－ε／d图图查出出λ＝0.0027∑ξ(贮贮槽进进入管管中＋＋孔板板＋阀阀门＋＋弯头头)＝0.5×1+8.25××1+0.17×2+0.75×4=12.09Qe=1.5Qmax=1.5×体体积流流量=1.5×质质量流流量／／密度度=1.5××30000/1200=37.5m3/hHe=1.1Hmax=1.1ＷＷe／／g=1.1××181/9.81=20.3m因输送送管材材是不不锈钢钢的,所以以泵过过流部部件零零件也也应为为不锈锈钢制制造F型耐耐腐蚀蚀离心心泵是是这种种材质质的,其性性能范范围:流量量Q为为2～400m3/h;扬程程H为为15～105m所选泵泵的流流量和和扬程程在其其性能能范围围内查F型型泵性性能范范围图图,得得具体体型号号为80F-24从泵类类产品品样本本查可可知该该泵的的主要要参数数:转转速n=2960r/min,允允许吸吸上高高度HS=5.0～6.0;效率率η=64～72%;轴功功率为为3.84～5.35kw;所配配电机机功率率为7.5kw选泵:离心耐耐酸泵泵选择择示例例⑶选择型型号F型耐耐腐蚀蚀离心心泵性性能范范围图图F型泵泵的主主要参参数离心耐耐腐蚀蚀泵的的型号号意义义及外外形图图泵的理理论功功率：：泵的实实际功功率：：则Ｎ在在轴功功率范范围内内，故故选择择适合合。20℃℃时，，硝基基苯的的运动动粘度度为故粘度度对流流量、、扬程程和效效率的的影响响，可可忽略略不计计，所所选80F-24型型耐腐腐蚀离离心泵泵是适适合的的.＜20cSt选泵:离心耐耐酸泵泵选择择示例例⑶选择验验算在化工工生产产中，，原料料、中中间体体、产产品都都需要要贮存存。用用于气气体、、液体体的容容积设设备，，国内内己形形成了了系列列标准准。这这个系系列可可分为为以下下五类类：四、贮贮罐立式贮贮罐卧式贮贮罐立式圆圆筒形形固定定顶贮贮罐系系列立式圆圆筒形形内浮浮顶贮贮罐系系列球罐系系列立式贮贮罐平底平盖系列列(HG5-1572-85);平底锥顶系列列(HG5-1574-85)；90°折边锥形底底平盖系列(HG5-1575-85);立式球形封头头系列(HG5-1578-85)；90°折边锥锥形底、椭圆圆形盖系列(HG5-1577-85)；立式椭圆形封封头系列(HG5-1579-85)。以上系列适用用于常压，贮贮存非易燃易易爆、非剧毒毒的化工液体体。技术参数数为容积(m3)公称直径(㎜)×筒体体高度(㎜)。4.1贮罐系列卧式贮罐卧式无折边球球形封头系列列，用于p≤0.07MPa，贮存存非易燃易爆爆、非剧毒的的化工液。卧式有折边椭椭圆形封头系系列(HG5-1580-85)，，用于p≤≤0.25-4.0MPa，贮存存化工液体。。立式圆筒形固固定顶贮罐系系列(HG21502.1-92)适用于贮存石石油、石油产产品及化工产产品。用于设设计压力2kPa,设计计温度-19-80℃,公称容积积100-30000m3，公称直径;4500-44000㎜。立式圆筒形内内浮顶贮罐系系列(HG21502.2-92)适用于贮存易易挥发的石油油、石油产品品及化工产品品。用于设计计压力常压设设计温度-19-80℃，公称容容积100-30000m3，公称直径4500-44000㎜㎜。4.1贮罐系列球罐系列适用于贮存石石油化工气体体、石油产品品、化工原料料、公用气体体等。占地面面积小，贮存存容积大。设计压力:4MPa以下下,公称容积积:50-10000m3。结构形式有橘橘瓣型和混合合型及三带至至七带球罐.结构形式见见图5-13及图5-14。4.1贮罐系列球罐系列结构构形式低压湿式气柜柜系列(HG21549-92)适用于化工、、石油化工气气体的贮存、、缓冲、稳压压、混合等气气柜的设计。。设计压力4000Pa以以下,公称容容积:50-10000m3按导轨形式分分为螺旋气拒拒、外导架直直升式气柜、、无外导架直直升式气柜。。按活动塔节节的节数分为为单塔节气柜柜、多塔节气气柜。4.1贮罐系列设计参数设计压力,由由工艺提出；；设计温度,由由工艺提出；；公称容积,通通常根据贮存存物料的流量量及贮存时间间,再乘以20％的的安安全系数算得得；公称直径,参参照常规贮罐罐的高径比,或查阅已有有贮罐系列；；4.2贮罐设计设计参数腐蚀裕量,根根据贮罐介质质决定；设计载荷,包包括风载荷、、雪载荷、罐罐顶附加载荷荷及抗震烈度度等；材质选择,根根据介质物性性及工艺选择择碳钢、不锈锈钢、搪瓷、、钢内衬材料料或非金属等等；贮罐形式,根根据介质物性性、工艺条件件及容积确定定,加大型贮贮罐选择卧式式贮槽或球罐罐；贮罐台数。4.2贮罐设计容积设计的依依据为：物料流量,m3／h；贮存时间—影响贮存时时间的因素,主要考虑:原料的来源与与运输方法；；贮罐使用场合合：原料、产品贮贮罐；中间贮贮罐；计量罐罐；回流罐；；缓冲罐；包包装罐；根据据工艺要求各各种贮罐的容容积相差是很很大的。4.2贮罐设计贮存原料和成成品的贮罐。。原料的贮存有有全厂性的原原料，库房贮贮存和车间工工段性的原料料贮存。全厂厂性的贮罐一一般主张至少少有一个月的的耗用量贮存存；车间的贮贮罐一般考虑虑至少半个月月的用量贮存存。液体产品贮罐罐一般设计至至少有一周的的产品产量。如厂内使用用的产品可视视下工段(车车间)的耗量量，贮存下一一工段一个月月以上或两个个月的使用数数量；如果是是出厂的终端端产量,作为为错包装贮罐罐,存量可以以适当小一些些，最多可以以考虑半个月月的产量。气柜一般可以以设计得稍大大些，可以达达两天或略多多时间的产量量。因为气柜不宜宜旷日持久贮贮存，当下一一工段停止使使用时，前一一产气工序应应考虑停车。。中间贮罐的使使用场合包括括原料、产品品、中间产品品的主要贮罐罐,当它们距工艺艺设施较远,或者原料或或中间体间歇歇供应是作调调节之用,或或者需测试检检验以确定去去向(如多组组分精馏确定定产品合格与与否的中间性性贮罐),或或者工艺流程程中要求切换换,翻罐挪转转的贮罐等。。这一类贮距距考虑一昼夜夜的产量或发发生量的贮存存罐。计量罐一般用用于间歇生产产,容积根据每批批物料量及存存放时间而定定。回流罐一般考考虑5-10min左右右的液体保存存量,作冷凝器液封封之用。缓冲罐的目的是使气气体有一定数数量的积累，，保持压力比比较稳定而保保证工艺流程程中流量稳定定。其容量通通常是下游设设备5-10min的用用量,有时可可以超过15min的用用量,以备在在紧急时有充充裕时间处理理故障，调节节流程或关停停机器。汽化罐(可加加热可不加热热)的物料汽汽化空间通常是贮罐总总容积的一半半。汽化空间间的容量大小小，通常根据据物料汽化速速度来估计，，一般希望汽汽化空间足够够下游岗位3min以上上的使用量,至少在2min左右。。贮罐尺寸的确确定对定型设备，，根据计算的的容积，可由由手册查出标标准化设备的的有关尺寸。。对非标准设备备，根据计算算的容积，考考虑装料系数数和高径比。。装料系数。装装料系数Φ是防止物料溢溢出的安全系系数,所以Φ与不同物料料和不同操作作情况有关。。一般贮槽、、计量槽取ΦΦ=0.8-0.9;搅拌反应器器取Φ=0.7-0.85;对对于沸腾操作作或易发泡的的反应设备ΦΦ=0.4-0.6。。高径比一般取取H:D＝1-2。4.2贮罐设计管口方位确定定贮罐的管口主主要有：进料料、出料、温温度、压力(真空)、放放空、液面计计、排液、放放净以及人孔孔、手孔、吊吊装等，并留留有一定数目目的备用孔。。根据贮罐的大大小及进出口口流量决定各各管口尺寸与与数量。管口口方位的安排排应有利于工工艺管道的布布置。确定容器的支支承方式绘制设备草图图(条件图)标注尺寸。对非标设备，，向设备设计计人员提出设设计条件。对定型设备，，则将工艺要要求的管口方方位图与标准准的管口方位位图进行对照照，如果不符符，应按工艺艺要求的管口口方位图进行行定货。4.2贮罐设计化学反应器是是将反应物通通过化学反应应转化为产物物的装置，是是化工及其相相关工业的核核心设备。由于化学反应应种类繁多，，性质各异，，化学反应器器的构型及及尺寸相差差甚远，如窑炉、釜釜、塔、混混合器、高高炉、回转转窑、反应应管等都可可进行化学学反应，但但各种工艺艺过程完全全不同，因此考虑各各工艺的特特征是十分分重要的。。五、化学反反应器5.1常用反应器器的形式与与工艺特点点（续表）固定床绝热式换热式自热式多段绝热式式单段绝热式式非原料气泠泠激式原料气泠激激式中间间接换换热式外热式反应器的工工艺特点举举例ⅣⅢⅡⅠ非原料气泠泠激式泠激剂原料产品ⅡⅠⅢⅣ产品原料原料气泠激激式ⅠⅡⅢⅣ间接换热式式产品原料如CO变换换，由于是是放热反应应，受到平平衡的限制制，因此为为达到所需需的转化率率，必须进进行换热和和3-5段段的接触，，因此有多段间接换换热式和多多段冷激式式。间接换热式式和冷激式式，在合成氨生生产中，中中小型规模模采用的合合成塔为间间接换热式式，大型合合成氨厂基基本上采用用冷激式合合成塔。轴向床径向床自热式固定定床（氨合成塔塔的结构与与工况示意意图）列管式固定定床（等温反应器器,如乙烯烯氧化制环环氧乙烷，，反应热较较大,为控控制反应温温度,采用用列管式换换热器)丙烯腈流化化床费︱托合成反应器器流化床反应应器选型方法:先判断反应应是何种相相的形态,再了解在该该相态下可可选择何种种反应器。。下表为反应应相态和反反应器型式式的关系。。5.2反应器的选选型选型经验：：(1)对气固相催催化反应，，由上表可可见，主要要反应器为为固定床或或流化床。。如果反应的的热效应较小小，可选用用固定床，，通过移热，，反应较易易控制；如果热效应稍大大，可选用用列管式固固定床反应应器；对于强放热反应应器(如丙烯睛睛生产过程程，放热量量达750KJ/mol)，，一般选用流流化床反应应器。所以，这类类反应器的的选择主要要考虑：反反应的热效效应，绝热热温升，催催化剂允许许的温度范范围等。5.2反应器的选选型选型经验：：(2)对气固相非非催化反应应，可选移移动床或流流化床。例如，石灰灰石的燃烧烧，选择移移动床（石石灰煅烧窑窑）较好，，因为结构构简单，运运转费用较较低。对洁净煤技技术的流化化床燃烧反反应，实际际是流化床床与火焰反反应器的结结合。5.2反应器的选选型选型经验：：(3)气液相反应应器的选型型主要考虑虑：生产强度，，即单位时时间单位体体积反应器器的生产能能力；能耗耗；存在副副反应时，，考虑反应应器形式对对选择性的的影响；设设备投资；；操作性能能等。关键键因素是应应使反应器器的传递特特征和反应应动力学特特征相适应应。在气液相反反应器内，，决定其性能能的重要参参数有持液液量、气液液界面积、、气液相膜膜内传质系系数。以持液量的的大小可将将气液相反反应器分为为两类，持持液量小的的有固定床床、板式塔塔、管式反反应器、喷喷雾塔；持持液量大的的有搅拌釜釜式和鼓泡泡塔。对于反应速速度较慢的的反应，宜宜选用持液液量大的搅搅拌釜式或或鼓泡塔；；对于反应应