化工設備選型及設計計算

4化工設備的選型及設計計算4.1概述本章主要內容4.2標準設備的選型本章重點：泵的選型4.3非標設備的設計計算貯槽的設計、蒸發(fā)器選型及設計4.4非標設備工藝條件圖的繪制非標設備工藝條件圖的繪制4.1概述

化工設備是組成化工裝置的基本單元，是指在化工生產中常用的泵、風機、罐、釜、塔器、換熱器、貯槽(罐)等?；ぴO備分類標準設備（定型設備）：是成批按系列生產的，并可以從設備生產廠家買到，可以從產品目錄或樣本中查閱其規(guī)格及牌號。例如：泵、風機、離心機等。非標設備（非定型設備）：是化工過程中需要專門設計的特殊設備。例如蒸發(fā)器、塔器等。4.1概述一、化工設備工藝設計的任務：對于標準設備：根據(jù)工藝要求，計算并選擇某種型號，以便訂貨。對于非標設備：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。再由化工設備專業(yè)進行機械設計，由有關工廠制造。二、化工設備工藝設計的成果的表達：1、設備一覽表；2、設備工藝條件圖或設備總圖。4.1概述三、化工設備選型和工藝設計的原則：(1)合理性設備必須滿足工藝一般要求，設備與工藝流程、生產規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應，又能充分發(fā)揮設備的能力。(2)先進性要求設備的運轉可靠性、自控水平、生產能力、效率等要盡可能達到先進水平。(3)安全性要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、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)經濟性設備投資省，易于加工、維修、更新少，沒有特殊的維護要求，運行費用少。引進先進設備，考察設備性價比，考慮是否易于被國內消化吸收和改進利用。(5)結構要求強度：合理的強度，保證設備的安全運行剛度：設備及其構件在外壓的作用下，保持原有狀況的能力耐久性：設備的使用年限，一般化工設備的使用年限為10-12年，高壓設備為20-25年密封性：根據(jù)有毒物質在車間內允許的濃度來確定。它對處理易燃易爆及有毒介質非常重要用材和制造：盡量少用貴重材料，避免復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：尺寸與形狀設計時要注意運輸方便與否，設備的直徑、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標準設備的選擇一、定型設備的選擇方法及原則根據(jù)物料性質、工藝要求、使用環(huán)境等等確定設備的形式根據(jù)設計項目規(guī)定的生產能力和生產周期考慮設備臺數(shù)，設備選型依據(jù)有關手冊和生產廠家的產品目錄在選用設備同時，要注意設備備件的供應情況，對供應緊張的備件，最好在訂貨時也訂購備件定型設備的選擇，按其生產能力，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標準設備的選擇4.1泵的選型4.2標準設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標標準準設設備備的的選選擇擇(1)確確定定泵泵的的型型式式依據(jù)據(jù)物物料料的的性性質質如如溫溫度度、、粘粘度度、、揮揮發(fā)發(fā)性性、、毒毒性性、、化化學學腐腐蝕蝕性性、、溶溶解解性性和和物物料料是是否否均均一一等等因因素素來來確確定定泵泵的的基基本本型型式式。。例如如：：水水——清清水水泵泵，，鹵鹵水水——化化工工泵泵。。油油類類————油油泵泵等等等等；；流量量大大而而揚揚程程不不高高時時可可選選用用單單級級離離心心泵泵；；流流量量不不大大而而揚揚程程高高的的宜宜選選往往復復泵泵或或多多級級離離心心泵泵；；輸輸送送有有腐腐蝕蝕性性介介質質，，選選耐耐腐腐蝕蝕泵泵；；輸輸送送昂昂貴貴液液體體、、劇劇毒毒或或具具有有放放射射性性能能的的液液體體選選用用完完全全不不泄泄漏漏、、無無軸軸封封的的屏屏蔽蔽泵泵；；當當要要求求精精確確進進料料時時應應選選用用計計量量泵泵或或柱柱塞塞泵泵等等。。泵的的用用步步驟驟4.2標標準準設設備備的的選選擇擇(2)確確定定選選泵泵的的流流量量和和揚揚程程①流流量量的的確確定定和和計計算算選泵泵時時以以最最大大流流量量為為基基礎礎。。如如果果數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)是是正正常常流流量量，，則則應應在在正正常常流流量量的的基基礎礎上上乘乘以以1．．1～～1．．2的的安安全全系系數(shù)數(shù)。。②揚揚程程的的確確定定和和計計算算先計計算算出出所所需需要要的的揚揚程程，，即即用用來來克克服服兩兩端端容容器器的的位能能差差，兩兩端端容容器器上上靜壓壓力力差差，兩兩端端全全系系統(tǒng)統(tǒng)的的管管道道、、管管件件和和裝裝置置的的阻力力損損失失，以以及及兩兩端端(進進口口和和出出口口)的的速速度度差差引引起起的的動能能差差。揚揚程程值值用用柏柏努努利利方方程程計計算算，，用用米液液柱柱表示示。。計計算算出出的的揚揚程程一一般般要要放放大大5％％——10％％。。4.2標標準設設備的選選擇(3)確確定泵的的安裝高高度?！嬎闼?4)確確定泵的的臺數(shù)和和備用。。一般只設設一臺泵泵，在特特殊情況況下，也也可采用用兩（多多）臺泵泵同時串串聯(lián)或并并聯(lián)操作作。輸送送泥漿或或含有固固體顆粒粒及其他他雜質的的泵和一一些重要操作作崗位用泵應設設有備用泵。對于于大型的的連續(xù)化化流程，，可適當當提高泵泵的備用用率，而而對于間間歇操作作，泵的的維修簡簡易，操操作很成成熟的常常常不考考慮備用用泵。4.2標標準設設備的選選擇(5)校校核泵的的軸功率率。泵的樣本本上給定定的功率率和效率率都是用用清水試驗出來來的，輸輸送介質質不是清清水時，，應考慮慮密度、、粘度等等對泵的的流量、、揚程性性能的影影響。(6)確確定冷卻卻水或驅驅動蒸汽汽的耗用用量。(7)選選用電動動機。(8)填填寫選泵泵規(guī)格表表。4.3非非標標標準設備備的工藝藝設計非標設備備的設計計程序（1）工工藝流程程上確定定設備的的類型：：例如真空空制鹽需需要蒸發(fā)發(fā)設備、、固液分分離設備備等；（2）確確定設備備材質（3）匯匯集設計計條件：：根據(jù)物料料衡算和和熱量衡衡算，確確定設備備負荷、、轉化率率和效率率要求，，確立設設備的工工藝操作作條件如如溫度、、壓力、、流量、、流速、、投料方方式和投投料量、、卸料、、排渣形形式、工工作周期期等；4.3非非標標標準設備備的工藝藝設計（4）選定設備備的基本本結構型型式根據(jù)各類類設備的的性能、、使用特特點和適適用的范范圍，依依據(jù)各類類規(guī)范、、樣本和和說明書書、進行行權衡比比較，確確定該設設備的基基本結構構型式。。例如確定是用用重力沉沉降、離離心沉降降等等；；（5）設設計設備備的基本本尺寸：：確定基本本外形尺尺寸，如如外徑、、高度、、攪拌器器主要尺尺寸等；；確定設設備的各各種工藝藝附件，，如進出出料口、、排料裝裝置等；；4.3非非標標標準設備備的工藝藝設計（6）向向設備制制造設計計(機械械設計)專業(yè)提提出設計計條件如材質、、溫度、、壓力、、裝載系系數(shù)、運運轉周期期、維修修安裝要要求和設設備開口口、支承承等等和和設備草圖圖，由設備備設計專專業(yè)人員員根據(jù)各各種規(guī)范范進行機機械設計計、強度度設計和和檢驗，，提出施施工圖等等。（7）匯匯總列出出設備一一覽表。。4.3非非標標標準設設備的的工藝藝設計計4.3.1貯貯槽的的選型型及設設計化工生生產中中原料料、中中間物物料、、產品品都需需要貯貯存。。用于于氣體體、液液體的的容積積設備備，國國內己己形成成了系列標標準。貯槽設計方方法：：（1））匯集集工藝藝設計計數(shù)據(jù)據(jù)包括物物料衡衡算和和熱量量衡算算，貯貯存物物料的的溫度度、壓壓力、、最高高使用用溫度度、最最低使使用溫溫度，，腐蝕蝕性、、毒性性、蒸蒸汽壓壓、壓壓力，，最大大使用用進出出量、、貯罐罐的工工藝方方案等等。4.3非非標標標準設設備的的工藝藝設計計(2)選擇擇容器器材料料對有腐腐蝕性性的物物科可可選用用不銹銹鋼等等金屬屬材料料，在在溫度度壓力力允許許時可可用非非金屬屬貯罐罐、搪搪瓷容容器或或由鋼鋼制壓壓力容容器襯襯膠、、搪瓷瓷、襯襯聚四四氨乙乙烯等等。(3)容器器型式式的選選用我國已已有許許多化化工貯貯罐實實現(xiàn)了了系列列化和和標準準化。。在貯貯罐型型式選選用時時，應應盡量量選擇擇已經經標準準化的的產品品。(4)容積積計算算（核核心））4.3非非標標標準設設備的的工藝藝設計計①單純用用于貯貯存原原料和和成品品的貯貯罐：：全廠廠性的的貯罐罐一般般主張張至少少有一一個月月的耗耗用量量貯存存；車車間的的貯罐罐一般般考慮慮至少少半個個月的的用量量貯存存。液液體產產品貯貯罐一一般設設計至至少有有一周周的產產品產產量。。液體體貯罐罐的裝載系系數(shù)通通?？煽蛇_80％％；②中間貯貯罐：：一一般考考慮一一晝夜夜的產產量或或發(fā)生生量；；③計量罐罐：計計量罐罐的容容積一一般考考慮最最少為為10~15min，多多則2h的的產量量的儲儲存。。計量量耀裝裝載系系數(shù)一一般只只考慮慮60％~70％；；一般儲儲槽、、計量量槽取取0.8-0.9，，攪拌拌反應應器取取0.7-0.85，對對沸騰騰操作作或易易發(fā)泡泡的反反應器器取0.4-0.6。高徑比一般般取H:D=1-24.3非非標標準設設備的工藝藝設計④緩沖罐、汽汽化罐：緩沖罐的目目的是使氣氣體有一定定數(shù)量的積積累，保持持壓力比較較穩(wěn)定，從從而保證工工藝流程中中流量穩(wěn)定定。其容量量通常是下下游設備5~10min的用用量，有時時可以超過過15min的用量量。汽化罐的物物料汽化空空間通常是是貯罐總容容積的一半半。汽化空空間的容積積大小，通通常根據(jù)物物料汽化速速度來估計計，一般希希望汽化空空間足夠下下游崗位3min以以上的使用用量，至少少在2min左右。。4.3非非標標準設設備的工藝藝設計(5)確定定貯罐基本本尺寸(6)選擇擇標準型號號：如沒有則自自行設計。。(7)開口口和支座在設備上考考慮進料、、出料、溫溫度、壓力力(真空)、放空、、液面計、、排液、放放凈以及人人孔、手孔孔、吊裝等等裝置，并并留有一定定數(shù)目的備備用孔。立立式或臥式式裙座、鞍座座、三角支支座等(8)繪制制設備草圖圖(條件圖圖)，提提出設計條條件和訂貨貨要求繪制設備容容器的外形形輪廓，標標注一切有有關尺寸，，包括容器器管口的規(guī)規(guī)格，井填填寫“設計計條件表””，由設備備專業(yè)的人人員，進行行非標推設設備設計。。4.3非非標標準設設備的工藝藝設計例1、設計計提溴廢液液為原料蒸蒸發(fā)法生產產鹵片的保保溫槽（蒸蒸發(fā)與制片片之間銜接接）（1）蒸發(fā)發(fā)過程為間間歇操作，，制片過程程為連續(xù)操操作；（2）蒸發(fā)發(fā)器的裝料料容積為15m3;（3）保溫溫溫度≥125℃（考慮夾套套蒸汽保溫溫）設備一覽表表序號設備位號設備名稱及規(guī)格型號材質操作參數(shù)單位數(shù)量重量來源備注溫度壓力1234567891011124.3非非標標準設設備的工藝藝設計4.3.2蒸發(fā)器器的選型及及設計一、常用蒸蒸發(fā)器的形形式及工作作原理4.3非非標標準設設備的工藝藝設計4.3非非標標準設設備的工藝藝設計1-蒸發(fā)室室2-加熱室室3-循環(huán)泵泵4-下循環(huán)環(huán)管5-上循環(huán)環(huán)管（沸騰騰段）進料生蒸汽冷凝水二次蒸汽排料4.3非非標標準設設備的工藝藝設計4.3非非標標準設設備的工藝藝設計二、外加熱熱室強制蒸蒸發(fā)器的工工藝設計4.4化化工設備圖圖化工設備圖圖：化工設備裝裝配圖表達各零件件間的裝配配聯(lián)接關系系、設備的的結構形狀狀等。內容：一組視圖尺寸技術要求零件序號、、明細表標題欄接管口序號號和管口表表設備技術特特性表4.4化化工設備圖圖一、化工設設備的結構構特點設備主殼體體以回轉體體為主，如如6；設備主體上上有較多開開孔和接管管口，如2、5；大量采用焊焊接結構；；較多標準零零部件，如如2、4、、8；結構尺寸相相差懸殊。。1二、化工設設備的習慣慣表達方法法1、多次旋旋轉的表達達方法2、管口方方位的表達達方法3、細部結結構的表達達方法4、斷開和和分段表達達方法1、多次旋旋轉的表達達方法不平行于基基本投影面面的結構視圖、剖視視圖例：液面面計a、人人孔b注意：應避避免各結構構旋轉后投影重疊圖例：接管管d2、管口方方位的表達達方法用粗實線示示意畫出設設備管口標注管口符符號及方位位角圖例：a，b，c，d90°，150°，，225°°，315°3、細部結結構的表達達方法局部放大圖圖（節(jié)點圖圖）必須標注名名稱和繪圖圖比例常用在焊接接接頭和法法蘭聯(lián)接面面圖例：設備備底座支承承圈采用兩個局局部剖視進進行表達4、斷開和和分段的表表達方法斷開縮短：：設備過高或或過長，又又具有相同同結構圖例：填料料塔斷開處為規(guī)規(guī)格、排列列相同的填填料分段表達：：不能用斷開開方法，但但圖幅不夠夠圖例：填料料塔三、化工設設備的簡化化畫法1、標準件件的簡化畫畫法2、管法蘭蘭的簡化畫畫法3、重復結結構的簡化化畫法1、標準件件的簡化畫畫法如電動機、、人孔、液液面計等粗實線2、管法蘭蘭的簡化畫畫法不管何種型型式的法蘭蘭，均可簡化為為右圖示。。3、重復結結構的簡化化畫法（1）螺孔孔和螺紋連連接件只用中心線線表示位置置（2）規(guī)則則排列的管管子只畫出一根根或幾根，，其余用中中心線表示示。（3）按規(guī)規(guī)則排列的的孔方法一：用用細實線畫畫出孔的范范圍及圓心心的連接線線；方法二：只只畫出孔的的范圍線，，用局部放放大圖表達達孔的具體體大小、間間距和排列列。螺孔（4）塔盤盤及其填充充物塔盤：簡化化用粗實線線表示。填充物：同一規(guī)格、、材料和堆堆放方法的的填充物，，在裝配圖圖的剖視圖圖中，允許許用細線““X”符號號表示。不同規(guī)格或或堆放方法法的填充物物，必須分分層表示。。總結化工設備的的習慣表達達方法1、多次旋旋轉的表達達方法2、管口方方位的表達達方法3、細部結結構的表達達方法4、斷開和和分段表達達方法化工設備的的簡化畫法法1、標準件件的簡化畫畫法2、、管管法法蘭蘭的的簡簡化化畫畫法法3、、重重復復結結構構的的簡簡化化畫畫法法螺孔孔和和螺螺紋紋連連接接件件規(guī)則則排排列列的的管管子子按規(guī)規(guī)則則排排列列的的孔孔塔盤盤及及其其填填充充物物第三三節(jié)節(jié)化化工工設設備備的的尺尺寸寸標標注注一、、尺尺寸寸基基準準的的選選擇擇設備備筒筒體體和和封封頭頭的的軸軸線線或或對對稱稱中