化工设备的材料与选项

第四章设备的工艺设计与选型

分类：

1）一类称标准设备或定型设备；

2）一类称非标准设备或非定型设备。

化工设备工艺设计，对于定型和标准设备来说就是选型，对于非标准设备来说就是通过化工计算，提出型式、材料、尺寸和其它一些要求，由化工设备专业进行工程机械加工设计，由有关机械加工厂制造。

设备工艺设计与选型原则

1．合理性；

2．可靠性，先进性；

3．安全性：

4．经济性。

全面贯彻先进、适用、高效、安全、可靠、经济俭省的原则，审慎地研究，认真地设计。设备工艺设计的主要工作和方法第二节化工设备的材料和选材原则材料分类：

1．金属；

2．非金属；

3．复合材料。

第二节化工设备的材料和选材原则选材一般原则：

1．满足工艺及设备要求；

2．材质可靠，使用安全；

3．易于加工；

4．立足市场，立足国内，立足当地资源；

5．综合经济指标核算。我先爱，你随意/info-342/第三节泵的设计与选型1.泵的分类；

各种泵的特性第三节泵的设计与选型2.泵的技术指标：

1．型号；

2．扬程；

3．流量；

4．必需汽蚀余量；

5．功率与效率。2、化工生产常用泵螺杆泵往复泵塑料泵喷射器（左左）液下泵泵（右）屏蔽泵屏蔽泵由于于没有转轴轴密封，可可以做到绝绝对无泄漏漏，因而在在化工装置置中的使用用已愈来愈愈普遍。屏屏蔽泵的原原理和结构构特点普通通离心泵的的驱动是通通过联轴器器将泵的叶叶轮轴与电电动轴相连连接，使叶叶轮与电动动机一起旋旋转而工作作，而屏蔽蔽泵是一种种无密封泵泵，泵和驱驱动电机都都被密封在在一个被泵泵送介质充充满的压力力容器内，，此压力容容器只有静静密封，并并由一个电电线组来提提供旋转磁磁场并驱动动转子。这这种结构取取消了传统统离心泵具具有的旋转转轴密封装装置，故能能做到完全全无泄漏。。屏蔽泵把把泵和电机机连在一起起，电动机机的转子和和泵的叶轮轮固定在同同一根轴上上，利用屏屏蔽套将电电机的转子子和定子隔隔开，转子子在被输送送的介质中中运转，其其动力通过过定子磁场场传给转子子。隔膜泵隔膜泵是利利用螺杆的的回转来吸吸排液体的的。隔膜泵泵中间螺杆杆为主动螺螺杆，由原原动机带动动回转，两两边的螺杆杆为从动螺螺杆，随主主动螺杆作作反向旋转转。主、从从动螺杆的的螺纹均为为双头螺纹纹。由于于各螺杆的的相互啮合合以及螺杆杆与衬筒内内壁的紧密密配合，在在泵的吸入入口和排出出口之间，，就会被分分隔成一个个或多个密密封空间。。随着螺杆杆的转动和和啮合，这这些密封空空间在泵的的吸入端不不断形成，，将吸入室室中的液体体封入其中中，并自吸吸入室沿螺螺杆轴向连连续地推移移至排出端端，将封闭闭在各空间间中的液体体不断排出出。二、选泵的的原则1、基本泵型型和泵的材材料；2、扬程和流量要求；；3、有效汽蚀余量量和安装高度；4、泵的台数和和备用率。选泵的工作方方法和基本程程序1．列出选泵的的岗位和介质质的基础数据据；2.确定选泵的流流量和扬程；3．选择泵的类类型，确定具具体型号；4．换算泵的性性能；5．确定泵的安安装高度；6．确定泵的台台数和备用率率；7．校核泵的轴轴功率选定泵泵的材料及轴轴封；8．确定冷却水水或驱动蒸汽汽的耗用量；；9．选用电动机机；10．填写选泵规规格表。第四节气体体输送、压缩缩设备的设计计与选型一、分类(1)通风机(压力<0.115MPa,分轴流风机和和离心风机））(2)鼓风机(压力0.115～0.4MPa,罗茨鼓风机和和离心鼓风机机）(3)压缩机(压力>0.4MPa,离心式、螺杆杆式、往复式式）(4)制冷机(压力>0.4MPa,活塞式、离心心式、螺杆式式、溴化锂吸收式、氨吸吸收式）(5)真空泵(压力接近0MPa,往复式、水环环、液环、旋旋片、喷射））通风机通风机的选用用一、主要用途途用于通风、干干燥过程；轴轴流风机因风风压小，流量量大，只用于于通风换气，，如凉水塔，，空冷器的通通风。二、主要技术术参数1）风量m3/h2)风压Pa3)功率kw4)效率%离心通风机的的选择步骤(1)了解工程工况况、输送气体体性质(如清洁空气、、烟气、含尘空气气或易燃易爆爆气体)等。(2)根据柏努利方方程式，计算算输送系统所所需的实际风风压，再加上一个附附加值，并换换算成试验条条件下的风压压△P0。(3)把实际风量Q(以风机进口状状态计)乘一安全因数数，并换算成试验条条件下的风量量Q0。(4)按试验条件下下的风量Q0和风压△P0，从风机的产产品样本中的特性曲曲线或性能表表选择合适的的机号。(5)根据风机安装装位置，确定定风机旋转方方向和风口角角度。(6)若所输送气体体的密度大于于1.2kg/m3时，则须核算算轴功率。鼓风机鼓风机罗茨风机的选选用压缩机压缩机分类一、按结构形形式分类活塞式和离心心式。二、常用压缩缩机1）活塞式压缩缩机2)离心式压缩机机3)螺杆式压缩机机三、压缩机的的选择1）压缩机的选选用原则2)离心式压缩机机的型号选择择3)活塞式压缩机机的型号选择择制冷机真空泵一、主要技术术指标1）真空度2)抽气速率3)极限真空4）抽气时间二、常用真空空泵1）往复式真空空泵2)水环真空泵3)液环真空泵4）旋片真空泵泵5）喷射真空泵泵真空泵真空泵水环泵第五五节节换换热热设设备备的的设设计计与与选选型型一、、换换热热器器的的分分类类1．按按工工艺艺功功能能分分类类(1)冷却却器器(2)加热热器器(3)再沸沸器器(4)冷凝凝器器(5)蒸发发器器(6)过热热器器(7)废热热锅锅炉炉(8)换热热器器2．按按传传热热方方式式和和结结构构分分类类根据据热热量量传传递递方方法法不不同同，，可可以以分分间间壁壁式式，，直直接接式式和和蓄蓄热热式式。。二、、常常用用的的换换热热器器夹套式式换热器器，蛇管管式换热器器，套管管式换热器器，管壳壳式换热器器，板式式换热器器，螺旋旋板式式等。。换热器器换热器器换热器器三、管管壳式式换热热器的的选用用标准换换热器器型式式：固固定管管板式式，浮浮头式式，U形管式式和填填料函函式。。标准换换热器器型号号的表表示方方法：：××××DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/NsⅠⅠ(或Ⅱ)××××——由三个个字母母组成成，第第一个个字母母表示示前端端管箱箱形式式；第第二个个字母母代表表管壳壳形式式；第第三个个字母母代表表后端端结构构形式式，参参见图图例(图4.2)。DN——公称直直径(mm)对重沸沸器用用分数数表示示，分分子为为管箱箱内直直径，，分母母为圆圆筒内内直径径。P1／P2——管程／／壳程程设计计压力力(MPa)、压力力相等等时，，只写写管程程设计计压力力(MPa)。A——公称换换热面面积(m2)。LN／d——LN为公称称长度度(m)，d为换热热管外外径(mm)。Nt/Nt——管程／／壳程程数，，单程程时只只写Nt。I(或Ⅱ)——I级(或Ⅱ级)换热器器。部件分分类三、管管壳式式换热热器的的型号号表示示例1固定管管板换换热器器，封封头管管箱，，公称称直径径700mm，设计计管程程压力力2.5MPa，壳程程压力力1.6Mpa，公称称换热热面积积200m2，较高高级冷冷拔换换热管管外径径25mm，管长长9m，4管程，，单壳壳程，，其型型号为为：BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4Ⅰ第六节节贮贮罐容容器的的设计计与选选型一、贮贮罐的的类型型1.根据形形状来来划分分（方形形贮罐罐、圆圆筒形形罐、、球形形罐和和特殊殊形贮贮罐(如椭圆圆形、、半椭椭圆形形)每种型型式又又按封封头形形式不不同，，分为为若干干种型型式。。常见见的封封头有有平板板、锥锥形、、球形形、碟碟形、、椭圆圆形等等。有有些容容器如如气柜柜、浮浮顶式式贮罐罐、其其顶部部(封头)是可以以升降降浮动动的。。）2.按制造造材质质分（有钢钢，有有色金金属和和非金金属材材质之之分。。）3.按用途途分（贮存存，计计量，，回流流，中中间周周转，，缓冲冲，混混合等等）平底平平盖贮贮罐例如：：立式平平底平平盖容容器，，设计压压力为为常压压，公称容容积VN0.06m2，公称直直径DN400。标记为为：R21A-00-1平底锥锥盖贮贮罐立式圆圆底圆圆盖贮贮罐立式锥锥底椭椭圆盖盖贮罐罐卧式椭椭圆封封头贮贮罐卧式椭圆圆封头贮贮罐卧式无折折边球形形贮罐贮罐设计计的一般般程序1.汇集工艺艺设计数数据2.选择容器器材料3.容器型式式的选用用4.容积计算算5.确定贮罐罐基本尺尺寸6.选择标准准型号7.开口和支支座8.绘制设备备草图(条件图)标注尺寸寸，提出出设计条条件和订订货要求求第七节塔塔设备备的设计计与选型型（一）塔塔的分类类1．板式塔塔诸如筛板板塔、栅栅板塔、、舌形板板塔、斜斜孔板塔塔、波纹纹板塔、、泡罩塔塔、浮阀阀塔、喷喷射板塔塔、穿流流板塔、、浮动喷喷射板塔塔等。浮阀塔第七节塔塔设备备的设计计与选型型第七节塔塔设备备的设计计与选型型（二）选选用塔的的基本原原则1.要满足工工艺要求求，分离离效率高高。2．生产能能力要大大，有足足够的操操作弹性性。3．运转可可靠性高高，操作作、维修修方便，，少出故障。4．结构简简单，易于制造造加工，造造价较低低。5．塔压降降小。第七节塔塔设备备的设计计与选型型（三）设设计一般般步骤1．确定基础础数据（（进料量量、组成成，状态态；产品品的质量和收收率；物物性数据据等）。2．选择合适适的工艺艺流程。。3．选择塔设设备的形形式。4．确定塔的的操作压压力及温温度。5．计算塔高高塔径。6．塔结构的的设计。。7．塔的流体体力学计计算。第八节反反应应器选型型设计（一）反反应器分分类分类釜式反应应器通用性很很大，造造价不高高，用途途最广。。它可以以连续操操作，也也可以间间歇操作作。国家家已有K型和F型两类反反应釜列列成标准准。K型是有上上盖的釜釜，形状状上偏于于“矮胖型”(长径比较较小)。F型没有上上盖，形形状则偏偏于“瘦长型”(长径比较较大)，材质有有碳钢、、不锈钢钢、搪玻玻璃等几几种。釜式反应应器比较较灵活通通用，在在间歇操操作时，，只要设设计好搅搅拌，可可以使釜釜温均一一，浓度度均匀，，反应时时间可以以长、可可以短，，可以常常压、加加压、减减压操作作，范围围较大，，而且反反应结束束后，出出料容易易，釜的的清洗方方便，其其机械设设计亦十十分成熟熟。釜式反应应器可用用于串联联操作，，使物料料一端流流入，另另一端出出料，形形成连续续流动。。管式反应应器传热面积积大，反反应可以以连续化化，流体体流动快快，停留留时间短短，经过过一定的的控制手手段，可可以使管管式反应应器有一一定的温温度梯度度和浓度度梯度。。管式反应器器可以用于于连续生产产，也可以以用于间歇歇操作。固定床反应应器主要应用于于气固相反反应，其结结构简单，，操作稳定定，便于控控制，易于于实现连续续化，床型型可以是多多种多样，，易于大型型化。它可可以设计较较大的传热热面积，可可以有较高高的气体流流速，传热热和传质系系数可以较较高。加热热的方式比比较灵活，，可以有较较高的反应应温度。但是，固定定床反应器器床层的温温度分布不不容易均匀匀。流化床反应应器流化床的特特点是细的的或粗的粒粒子在床内内不是静止止不动，而而是在高速速流体的作作用下，床床内固体粒粒子被扰动动悬浮起来来，剧烈运运动，固体体的运动形形态，接近近于可以流流动的流体体，故称流流化床流化床反应应器的最大大优点是传传热面积大大，传热系系数高，传传热效果好好。缺点由于流化床床体系内物物料返混严严重，粒子子磨损严重重，此外，，通常要有有粒子回收收和集尘的的装置。床床型和构件件比较复杂杂，操作技技术要求高高以及造价价较高等问问题。反应器设计计要点在反应器设设计时，除除了通常说说的要求“合理、先进进、安全、、经济”的原则，还还要，考虑虑下列设计要点：：1．保证物料料转化率和和反应时间间。2．满足物料料和反应的的热传递要要求。3．设计适当当的搅拌器器和类似作作用的机构。4．注意材质质选用和机机械加工要要求。釜式式反反应应器器的的结结构构和和设设计计1.釜式式反反应应器器结结构构(1)釜体体及及封封头头(2)换热热装装置置(3)搅拌拌器器(4)轴密密封封装装置置(5)工艺艺接接管管搪玻玻璃璃反反应应釜釜搪玻玻璃璃反反应应釜釜搪玻玻璃璃反反应应釜釜搅拌拌器器形形状状搅拌拌器器形形状状釜式式反反应应器器的的结结构构和和设设计计2.釜式式反反应应器器的的选选型型设设计计步步骤骤(1)确定定反反应应釜釜操操作作方方式式(2)汇总总设设计计基基础础数数据据(3)计算算反反应应釜釜体体积积(4)确定定反反应应釜釜体体积积和和台台数数(5)反应应釜釜直直径径和和筒筒体体高高度度、、封封头头确确定定(6)传热热面面积积计计算算和和核核校校(7)搅拌拌器器设设计计(8)管口口和和开开孔孔设设计计，，确确定定其其它它设设施施(9)轴密密封封装装置置(10)画出出反反应应器器工工艺艺设设计计草草图图(条件件图图)，或或选选出出型型号号。。经验验法法计计算算反反应应器器体体积积1.间歇歇槽槽式式反反应应器器体体积积的的计计算算VR＝V0τ/或VR＝Gττ//ρρVR———反应应器器的的有有效效体体积积，，m3；V0———平均均每每小小时时加加入入物物料料的的体体积积，，m3／h；τ/———每批批操操作作所所需需的的时时间间，，h;G———平均均每每小小时时加加入入物物料料的的质质量量，，kg／h；ρ———反应应物物料料的的密密度度，，kg／m3。经验验法法计计算算反反应应器器体体积积反应应器器的的体体积积：：VP＝VR/ψ式中：VP——反应器体体积，m3；ψ一装填系系数。通通常由经经验确定定。一般采用用0.7～0.75。经验法计计算反应应器体积积例1设计年产产量为720吨的醋酸酸丁酯车车间，计算所需需反应器器的体积积。已知条件件：（1）年工作作天数：：300天（2）反应物物料的配配比醋酸酸:1kg,丁醇4.972kg(3)醋酸转化化率为50%(4)反应时间间为34.5分(5)生产辅助助时间为为30分(加料、卸卸料、清清洗等））（6）反应物物的密度度不变：：0.75kg/升反应器体体积计算算过程反应器体体积计算算如下:(1)每小时产产量三三班制制生产720X1000/300X24=100(kg)(2)每批生产产时间34.5+30=64.5(分)=1.08(小时)(3)每批生产产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)反应器体体积计算算过程X=108X60/116=55.9(kg)Y=108X74/116=68.9(kg)因醋酸酸转化化率为为50%,实际上上加醋醋酸55.9/0.5=111.8(kg)丁醇实实际加加入量量为:111.8X4.972=684(kg)每批加加料量量为:111.8+684=795.8(kg)(5)反应混混合物物体积积795.8/0.75=1061升反应器器体积积计算算过程程(6)反应器器体积积设装料料系数数取75%,则1061/0.75=1420(L)(7)查有关关化工工手册册(表3-15)选1500L第九节节液液固分分离设设备的的选型型一、液液固分分离的的主要要方法法1）浮选选；2）重力力沉降降；3）离心心沉降降；4）过滤滤。二、主主要分分离设设备1）离心心机；；2）过滤滤机。。第九节液液固分离设设备的选型型三、分离设设备的选择择1）过滤式离离心机的选选型原则；；2）沉降式离离心机的选选型原则；；3）过滤机的的选型原则则。第九节液液固分离设设备的选型型1、三足离心心机第九节液液固分离设设备的选型型1、三足下卸卸料离心机机第九节液液固分离设设备的选型型2、活塞推料料离心机第九节液液固分离设设备的选型型3、沉降离心心机第九节液液固分离设设备的选型型4、压滤机第九节液液固分离设设备的选型型5、转鼓过滤滤机第十节干干燥设备的的设计与选选型一、干燥器器的分类1、按操作方方式分类，，分为