化工工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之一:物性數(shù)據(jù)某些工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是十分寶貴的。聽(tīng)說(shuō)某資深工程師在現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),瞄著一根管線和旁邊流量計(jì)的讀數(shù),就能估算出其壓降來(lái),不超過(guò)5%誤差;不要做什么復(fù)雜的計(jì)算,就能目測(cè)出容器的大概尺寸;向裸管上吐一口唾沫,能估計(jì)出其表面溫度;這些專業(yè)特技絕活非一日之功,都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和體會(huì)摸索得來(lái)的。除了已經(jīng)定式的一些概念、數(shù)據(jù)之外,肯定還有一些簡(jiǎn)便的算法、規(guī)則在其腦海里。但要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是,這些經(jīng)驗(yàn)公式只是用于估算,在某些場(chǎng)合下不能替代嚴(yán)格設(shè)計(jì)計(jì)算。它只適用于遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)本部的施工現(xiàn)場(chǎng),手頭又沒(méi)有嚴(yán)格正規(guī)的設(shè)計(jì)計(jì)算程序、手冊(cè)。這時(shí),憑經(jīng)驗(yàn)和這些設(shè)計(jì)要點(diǎn)可以省卻很多時(shí)間。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的積累是從一個(gè)普通工程師到資深工程師的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)一個(gè)化學(xué)工程師來(lái)說(shuō),實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)是十分重要的。估算在某些時(shí)候、某些場(chǎng)合要比嚴(yán)格計(jì)算更加實(shí)惠、便捷。在以后不定期刊發(fā)的“工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之...”系列選輯中,將匯編一些工程設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)、圖表和關(guān)聯(lián)式。希望廣大設(shè)計(jì)人員,尤其是工藝系統(tǒng)工程師們搜集工作中的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)、體會(huì),貢獻(xiàn)出來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短,共同提高我們的設(shè)計(jì)水平的技能。本期從幾個(gè)方面陳列一些常用的工程數(shù)據(jù),供化學(xué)工程師參考。常用物質(zhì)的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)物性單位水有機(jī)物液體蒸汽熱容kJ/kg-oC4.21.0~2.52.0密度kg/m31000700~1300潛熱kJ/kg1200~2100200~1000導(dǎo)熱系數(shù)W/m-oC0.55~0.70.1~0.20.025~0.07粘度cP1.8@0oC0.57@50oC0.28@100oC0.14@200oC隨溫度變化0.01~0.03普蘭德數(shù)1~1510~10001.0Prandtl數(shù)表示流體物性對(duì)傳熱的影響。有機(jī)物液體密度與溫度的關(guān)聯(lián)式:ρL∝(Tc-T0.3有機(jī)物氣體密度可按下式計(jì)算:ρG=(MW×P÷(Z×R×T水的沸點(diǎn)是壓力的函數(shù):Tbp(oC=(壓力MPa×1090.25其他常用的工程常數(shù):在空氣中的聲速=346m/s光速=3.0×108m/s重力常數(shù)=980.665gmcm/gfs2阿佛迦德羅常數(shù)=6.02×1023/mol普適氣體定律常數(shù)R=1.9872gcal/gmolK=8.31434J/molK=8.31434m3Pa/molK質(zhì)-能關(guān)系=8.99×1016J/kg=913.5MeV/u介電常數(shù)=8.85×10-12F/m=1.26×10-6H/m普朗克(Planck常數(shù)=6.63×10-34Js=4.14x10-15eVs波爾茲曼(Boltzmann常數(shù)=1.38×10-23J/K=8.62×10-5eV/K元素電荷=1.60×10-19C電子靜質(zhì)量=9.11×10-31kg質(zhì)子靜質(zhì)量=1.67×10-27kg玻爾(Bohr半徑=5.29×10-11m玻爾(Bohr磁子=9.27×10-24J/T=5.79×10-5eV/T其他常見(jiàn)的無(wú)因次數(shù)群:雷諾數(shù)(Reynolds表示慣性力與粘滯力之比;普蘭德數(shù)(Prandtl表示流體物性對(duì)傳熱的影響;施密特?cái)?shù)(Schmidt表示流體物性對(duì)傳質(zhì)的影響;努塞爾數(shù)(Nusselt表示給熱系數(shù);歐拉數(shù)(Euler表示壓差;馬赫數(shù)(Mach表示線速與聲速之比;施伍德數(shù)(Sherwood表示傳質(zhì)系數(shù);史坦頓數(shù)(Stanton表示傳遞熱量與流體熱容量之比;韋勃數(shù)(Weber表示慣性力與表面張力之比;弗魯?shù)聰?shù)(Froude表示重力對(duì)流動(dòng)過(guò)程的影響;伽利略數(shù)(Galileo表示重力與粘滯力的關(guān)系;格拉斯霍夫數(shù)(Grashof表示自然對(duì)流對(duì)傳熱的影響;路易斯數(shù)(Lewis表示物性對(duì)傳熱和傳質(zhì)的影響;彼克列數(shù)(Peclet表示總體傳熱量與擴(kuò)散傳質(zhì)量之比。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之二:精餾塔和管殼式換熱器精餾塔1。填料塔:(a根據(jù)每米填料層高度的壓降,來(lái)判斷是否會(huì)液泛。通常每米填料的液泛壓降為0.017~0.025Kg/cm2(b而在載點(diǎn)以下操作,則是正常穩(wěn)定的操作條件。通常每米填料的載點(diǎn)壓降為0.0043~0.009Kg/cm2在此操作條件下的填料等板高度HETP是最低的,也即分離效率最高。2。由于風(fēng)載和地基等原因,塔的高度一般不超過(guò)53米。3。對(duì)于小于900mm直徑的小塔,通常采用填料塔。這是基于小直徑板式塔制造費(fèi)用高昂的考慮。4。典型的全塔效率通常在60~90%之間。5。通常篩板塔盤(pán)間距為300~400mm;真空塔盤(pán)間距為500~750mm。如果考慮方便維修,相應(yīng)的板間距要大一些,機(jī)械設(shè)計(jì)上的最低要求為460mm。管殼式換熱器1。換熱介質(zhì)的流向配置:(a將腐蝕性強(qiáng)的流體安排在管內(nèi),這樣只需少量的貴重合金管材即可。如果殼間走腐蝕性流體,不僅需要昂貴的殼體材料,而且殼內(nèi)的管子也需耐腐材料。(b將易結(jié)垢的流體安排在管內(nèi),通過(guò)流速控制可以適當(dāng)清除污垢。檢修期間,不用抽出管束就可以機(jī)械清洗直管段。(c對(duì)于高溫/高壓操作的流體安排在管內(nèi),可以省卻特殊、昂貴的制造材料。(d將較低流速的介質(zhì)安排在殼側(cè),可以體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性能。因?yàn)榈土魉倭黧w在殼側(cè)比在管內(nèi)更易產(chǎn)生有利于傳熱的湍流現(xiàn)象。2。在各種操作壓力條件下,換熱器中較為合理的壓降如下:操作壓力合理的壓降真空~常壓操作絕壓的十分之一1~1.7Kg/cm2操作表壓的二分之一1.7kg/cm2以上0.35Kg/cm2或更高3。當(dāng)冷卻粘度較大流體時(shí),順流操作比逆流換熱要好。因?yàn)槔淞黧w可以獲得較高的傳熱系數(shù)。4。殼徑與列管根數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式為:D=1.75×d×(n×Np0.47其中D為殼內(nèi)徑,mmd為管外徑,mmn為每程的列管根數(shù)Np為每殼程內(nèi)的管程數(shù)。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)碳鋼便宜、易成型、最常用、耐微堿性環(huán)境不耐酸、強(qiáng)堿物料、相對(duì)易脆(尤其低溫環(huán)境下不銹鋼相對(duì)便宜、易成型、相對(duì)碳鋼更適合于各種酸、堿性環(huán)境不耐含氯物料、在高溫環(huán)境下降低性能參數(shù)254SMO中等價(jià)格、相對(duì)易成型、相對(duì)不銹鋼更適合于各種酸、堿性環(huán)境稍耐含氯物料、在高溫環(huán)境下稍降低性能參數(shù)鈦合金耐含氯物料(海水環(huán)境、高強(qiáng)度薄材稍昂貴、難成型、焊接難鉛鈦合金耐含氯物料(高溫、海水環(huán)境非常昂貴、難成型鎳耐堿性物料(高溫、海水環(huán)境昂貴、焊接難哈氏合金耐酸性物料(適應(yīng)范圍廣相當(dāng)昂貴、易焊接石墨耐弱鹽酸性物料非常昂貴、易脆、難成型鉭其他材料的替代品(非?？量痰膱?chǎng)合極其昂貴、慎重選用1。在工業(yè)涼水塔設(shè)計(jì)中,取決于空氣的溫度和濕含量,濕球溫度就是水可以被冷卻到的最低理想溫度,實(shí)際上可以達(dá)到環(huán)境飽和空氣90%左右的冷卻等級(jí)。2。涼水塔的尺寸大小是與水溫、濕球溫度有關(guān)的。其相對(duì)大小比例如下:T水-T濕,oF相對(duì)尺寸大小52.4151.0250.553。循環(huán)水量通常在5~10m3/hr-m2,空氣速度通常在1.5~2m/s4。逆流誘導(dǎo)式通風(fēng)塔是最常見(jiàn)的。這些塔的操作條件可達(dá)濕球溫度的1oC之內(nèi),通常在3~6oC的溫差之內(nèi)。5。對(duì)于需要每冷卻6oC左右的涼水塔,約有1%的循環(huán)量損失。飄散損失約占循環(huán)量的0.25%左右,排放約占循環(huán)量的3%左右,以防止氯鹽類物質(zhì)等化學(xué)品在系統(tǒng)中的累積。1。對(duì)于大于120m長(zhǎng)距離、大通量物質(zhì)傳遞的場(chǎng)合,選用氣流輸送裝置是最適宜的。還適用于多個(gè)輸送源、多個(gè)目的地的工況。對(duì)于真空或低壓系統(tǒng)(0.4~0.8Bar,輸送空氣速度為10~37m/s。輸送空氣量約在0.03~0.5m3/m3輸送固體。2。拖曳型刮板輸送機(jī)是全封閉的,適合于短距離輸送物質(zhì)。塊料尺寸約為75~480mm,輸送速度為0.2~1.3m/s,所需動(dòng)力比其他形式的輸送裝置要大。3。斗式提升機(jī)常用于垂直輸送物料的場(chǎng)合,且物質(zhì)是比較粘稠、研磨的物料。500×500mm容量抓斗的處理能力可達(dá)28m3/hr,提升速度為0.5m/s,最快速度可達(dá)1.5m/s4。帶式輸送機(jī)用于長(zhǎng)距離、大通量輸送。傾斜度最大為30o角,600mm寬的皮帶輸送能力達(dá)85m3/hr,輸送速度約為0.5m/s,最快速度可達(dá)3m/s所需動(dòng)力相對(duì)要小些。5。螺旋輸送機(jī)用于粘稠、研磨物料的長(zhǎng)達(dá)46m距離的輸送。傾斜度最大為20o角,300mm直徑螺旋板的輸送能力達(dá)85m3/hr,轉(zhuǎn)速為40~60轉(zhuǎn)/分時(shí)的輸送能力可達(dá)28~85m3/hr1。大多數(shù)結(jié)晶過(guò)程中,C/Csat(濃度/飽和濃度之比保持在1.02~1.05之間。2。晶體生長(zhǎng)速度和晶粒大小取決于溶液的過(guò)飽和度。3。在冷卻結(jié)晶過(guò)程中,溶液溫度保持在給定濃度的飽和點(diǎn)以下0.5~1.2oC較合適。4。常見(jiàn)的晶體生長(zhǎng)速度約為0.1~0.8mm/hr工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之七:電機(jī)與透平1。電機(jī)馬達(dá)的效率一般在85~95%;蒸汽透平的效率一般在42~78%;燃?xì)馔钙降男室话阍?8~38%。2。對(duì)于75kW(100hp以下的用戶,通常采用電機(jī),最高可用于15000kW(20000hp的用戶。3。最常用的是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。例如轉(zhuǎn)速低達(dá)150轉(zhuǎn)/分的同步電動(dòng)機(jī),其額定功率為37kW(50hp左右。適用于低轉(zhuǎn)速往復(fù)壓縮機(jī)。4。蒸汽透平機(jī)很少用于75kW(100hp以下的用戶,其轉(zhuǎn)速可以控制。5。采用氣體膨脹機(jī)可以回收上百馬力的能量,同時(shí)也是獲取低溫的手段。膨脹機(jī)每產(chǎn)生100kW的功率,相當(dāng)于移去了360kJ/h的熱量。6。由下式估算透平機(jī)的功耗:其中ΔH=實(shí)際可用功,Btu/lbCp=常壓熱容,Btu/lboFT1=入口溫度,oRP1=入口壓力,psiaP2=出口壓力,psiaK=Cp/Cv1。噴霧干燥只需幾秒鐘的時(shí)間,而轉(zhuǎn)筒式干燥時(shí)間則需幾分鐘,乃至一個(gè)小時(shí)。2。處理3~15mm球粒狀物料干燥的連續(xù)板/帶式干燥器的干燥時(shí)間約為10~200分鐘。3。用于處理高粘度流體物料的鼓式干燥器接觸時(shí)間約為3~12秒,產(chǎn)品片厚約1~3mm。轉(zhuǎn)鼓直徑約0.5~1.5m,轉(zhuǎn)速約為2~10轉(zhuǎn)/分。最大蒸發(fā)能力約為1363kg/hr4。轉(zhuǎn)筒式干燥器操作的空氣流速為1.5~3m/s,最高達(dá)11m/s。停留時(shí)間約5~90分鐘。對(duì)于新設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)筒干燥器,需要85%的橫截面積空間。采用逆流操作的設(shè)計(jì),出口氣體溫度高于固體溫度約10~20oC。而并流操作的設(shè)計(jì),要保證固體物料出口溫度為100oC。轉(zhuǎn)速通常為4~5轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)速與筒徑(m的乘積約為4.6~7.6。5。氣流輸送干燥器適用于1~3mm的顆粒干燥,甚至大至10mm的顆粒物料。空氣速度約為10~30m/s,典型的單程干燥停留時(shí)間接近1分鐘。設(shè)備尺寸約為直徑0.2~0.3m,長(zhǎng)1~38m。6。流化床式干燥器適合處理4mm以下的顆粒干燥。氣速的設(shè)計(jì)參數(shù)為最小流化速度的1.7~2倍。一般連續(xù)操作的干燥時(shí)間取1~2分鐘就足夠了。1。液體罐通常是臥式的,氣液分離罐通常是立式的。2。適宜的長(zhǎng)度/直徑比為3,范圍在2.5~5。3。半充滿回流罐的停留時(shí)間為5分鐘;氣液分離罐進(jìn)料到另一個(gè)塔之間的設(shè)計(jì)停留時(shí)間為5~10分鐘。4。爐前進(jìn)料罐的停留時(shí)間最好是30分鐘。5。壓縮機(jī)前氣液分離罐的設(shè)計(jì)停留時(shí)間應(yīng)該為每分鐘液體體積通量的10倍。6。液液分離器的設(shè)計(jì)停留時(shí)間應(yīng)該維持沉降速度為0.85~1.3mm/s7。氣液分離罐中氣體臨界速度=0.048(液體密度/氣體密度-10.5密度為kg/m3,臨界速度為m/s8。除沫器中絲網(wǎng)層厚度通常為150mm。9。對(duì)于正壓分離系統(tǒng),絲網(wǎng)層之前的分離空間為150~450mm,絲網(wǎng)層之后的分離空間為300mm。1。最常見(jiàn)的類型是垂直長(zhǎng)管自然或強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。管徑在19~63mm之間,管長(zhǎng)在3.6~9.1m之間。2。強(qiáng)制循環(huán)速度一般在4.5~6m/s范圍內(nèi)。是由于溶液中存在不揮發(fā)溶質(zhì)的作用,而導(dǎo)致溶液溫度與飽和蒸汽溫度的差別。4。當(dāng)BPR大于4oC時(shí),較經(jīng)濟(jì)的做法是采用4~6效串聯(lián)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)。溫差愈小,采用取決于蒸汽消耗成本的串聯(lián)設(shè)計(jì),其經(jīng)濟(jì)效果愈加明顯。5。增加多效之間的蒸汽壓力,可以采用噴射器(20~30%效率,或者機(jī)械壓縮機(jī)(70~75%效率。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十一:過(guò)濾器1。通常依據(jù)實(shí)驗(yàn)室真空濾葉試驗(yàn)的形成濾餅時(shí)間來(lái)分類的,0.1~10cm/s為快速;0.1~10cm/min為中速;0.1~10cm/hr為慢速;2。如果5分鐘之內(nèi)不能形成3mm厚的濾餅,則不應(yīng)采用連續(xù)過(guò)濾方法。3。對(duì)于需要快速過(guò)濾的場(chǎng)合,最好選擇帶卸料、頂加料的轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)和加壓式離心過(guò)濾機(jī)。4。對(duì)于需要中速過(guò)濾的場(chǎng)合,最好選擇帶真空鼓式和邊沿式離心過(guò)濾機(jī)。5。對(duì)于需要慢速過(guò)濾的場(chǎng)合,最好選擇壓濾機(jī)或者澄清式離心過(guò)濾機(jī)。6。對(duì)于需要過(guò)濾微細(xì)砂礦石的場(chǎng)合,轉(zhuǎn)鼓速率為7335kg/day-m2,轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/hr,真空度457~635mmHg。7。對(duì)于需要過(guò)濾礦脈固體和結(jié)晶的場(chǎng)合,轉(zhuǎn)鼓速率為29340kg/day-m2,轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/hr,真空度51~152mmHg。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十二:混合與攪拌1。中等攪拌程度的流體表面速度為0.03~0.06m/s,而強(qiáng)烈攪拌的流速為0.2~0.3m/s。2。測(cè)量有擋板攪拌槽內(nèi)的攪拌強(qiáng)度,主要依據(jù)是所需動(dòng)力和葉輪尖端速度:動(dòng)力輸入葉端線速kW/m3m/s摻混0.033~0.082-均相反應(yīng)0.082~0.2472.29~3.05帶傳熱的反應(yīng)0.247~0.8243.05~4.57液~液混合0.8244.57~6.09氣~液混合0.824~1.6474.57~6.09淤漿1.647-3。各種攪拌槽的幾何尺寸都與其容器的直徑(D有關(guān):液位=D渦輪葉片的直徑=D/3葉輪距槽底距離=D/3葉片寬度=D/15四直葉擋板寬度=D/104。對(duì)于需要沉降速度為9m/s的固體懸浮物,采用渦輪式葉輪設(shè)計(jì);對(duì)于需要沉降速度為46m/s的場(chǎng)合,則采用強(qiáng)化攪拌的推進(jìn)式葉輪設(shè)計(jì);5。氣~液混合所需的動(dòng)力比完全液體混合所需的動(dòng)力約小25~50%。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十三:壓力容器和貯罐1。在-30oC到345oC之間的設(shè)計(jì)溫度,取最大操作溫度加上25oC的余量。2。一般情況下,設(shè)計(jì)壓力取最大操作壓力的110%或者在最大操作壓力值上再加0.69~1.7bar,取大者。最大操作壓力取正常操作壓力值加上1.7bar。3。對(duì)于真空操作,設(shè)計(jì)壓力取相對(duì)于全真空的1bar(表壓力。4。保證罐體結(jié)構(gòu)安全的最小壁厚為:對(duì)于直徑為1.07m及以下尺寸的罐,壁厚取6.4mm;對(duì)于直徑為1.07~1.52m尺寸的罐,壁厚取8.1m;對(duì)于直徑為1.52m以上尺寸的罐,壁厚取9.7mm。5。許用工作應(yīng)力取材料強(qiáng)度極限的1/4。6。最大許用工作應(yīng)力:溫度范圍-30~345oC400oC455oC540oC碳鋼SA2031290bar1070bar686bar273bar不銹鋼302SS1290bar1290bar1100bar431bar7。容器壁厚估算式:壁厚=(壓力×外曲率半徑÷(許用應(yīng)力×焊接效率-0.6×壓力+腐蝕余量其中:壓力為psi(表;曲率半徑為英寸;應(yīng)力為psi;腐蝕余量為英寸。初始設(shè)計(jì)工況的焊接效率通常取0.85。8。腐蝕余量取值:已知腐蝕性介質(zhì)9mm;非腐蝕性介質(zhì)4mm;蒸汽罐或空氣槽1.5mm。9。小于3.8m3容量的貯罐,采用帶支腿的立式罐。10。3.8~38m3之間容量的貯罐,采用混凝土支承的臥式罐。11。大于38m3容量的貯罐,采用混凝土座的立式罐。12。貯存低蒸氣壓的液體,采用浮頂罐。13。原料貯罐通常按30天供料設(shè)計(jì)。14。貯罐容積應(yīng)該設(shè)計(jì)為貨運(yùn)槽車容積的1.5倍。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十四:管道1。對(duì)于液體管線尺寸設(shè)計(jì):合適的流速為1.5+0.004×Dm/s,泵出口端壓降約為0.04kg/cm2/100m管線。在泵入口端,流速為0.4+0.002×Dm/s,壓降約為0.008kg/cm2/100m管線。其中D為管線直徑,mm。2。對(duì)于蒸汽或者氣體管線尺寸設(shè)計(jì):合適的流速為0.24×Dm/s,壓降約為0.01kg/cm2/100m管線。3。過(guò)熱、干蒸汽、氣體管線的流速限制在61m/s及壓降0.1kg/cm2/100m管線;飽和蒸汽管線的流速限制在37m/s以防止沖蝕。4。對(duì)于型鋼管線的壓降估算式:其中:P為摩擦阻力降,kg/cm2/100m當(dāng)量管線M為質(zhì)量流率,kg/hrμ為管內(nèi)流體粘度,cPρ為管內(nèi)流體密度,kg/m3D為管線內(nèi)徑,mm。對(duì)于光滑的換熱器鋼管,須用30替換35。5。對(duì)于兩相流,通常采用lockhart/Martinelli估算式,首先計(jì)算管線內(nèi)每一相單獨(dú)存在時(shí)的壓降,然后計(jì)算:X=[ΔPL/ΔPG]0.5則,總壓降計(jì)算如下:ΔP總=YLΔPL或者YGΔPG其中:YL=4.6X-1.78+12.5X-0.68+0.65YG=X2YL6。控制閥至少需要0.69bar的壓降來(lái)正常地操作。7。管道法蘭的公稱壓力等級(jí)有10,20,40,103和175bar。8。截止閥通常適用于需要嚴(yán)密阻斷氣體介質(zhì)的場(chǎng)合,閘閥適用于其他大多數(shù)場(chǎng)合。9。螺紋管件適用于小于50mm管徑的管道中,較大的管線連接易采用法蘭或焊接以防泄露。10。管道表號(hào)為:1000.×=σPSch其中P為管道設(shè)計(jì)壓力,Psiσ為管材的許用工作壓力,Psi常用的管道表號(hào)為Sch=40。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十五:泵1。用泵輸送液體所需要的功率:kW=1.67×[流率(m3/min]×[壓降(bar]÷效率2。NPSH=(在葉輪眼處的蒸氣壓力÷(密度×重力常數(shù)通常為1.2~6.1m液柱的壓頭3。GPSA工程數(shù)據(jù)手冊(cè)的效率估算式:效率=80-0.2855×F+0.000378FG-0.000000238×F×G2+0.000539×F2-0.000000639×F2×G+0.0000000004×F2×G2其中:F為壓頭,ft;G為流率,GPM。應(yīng)用范圍在F=50~300ft;G=100~1000GPM;偏差為3.5%。4。離心泵:單級(jí)流量為0.057~18.9m3/min時(shí),最大壓頭152m;流量為0.076~41.6m3/min時(shí)采用多級(jí),最大壓頭1675m。在流量為0.378m3/min時(shí),效率為45%;在流量為1.89m3/min時(shí),效率為70%;在流量為37.8m3/min時(shí),效率為80%。5。軸流泵用于流量為0.076~378m3/min的場(chǎng)合,壓頭可高達(dá)12m液柱,效率約為65~85%。6。旋轉(zhuǎn)泵用于流量為0.00378~18.9m3/min的場(chǎng)合,壓頭可高達(dá)15,200m液柱,效率約為50~80%。7。往復(fù)泵用于流量為0.0378~37.8m3/min的場(chǎng)合,壓頭可高達(dá)300,000m液柱,功率為7.46kW時(shí)的效率約為70%;功率為37.3kW時(shí)的效率約為85%;功率為373kW時(shí)的效率約為90%。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十六:壓縮機(jī)和真空設(shè)備1。根據(jù)下圖選擇壓縮機(jī)類型:2。風(fēng)扇用來(lái)升高壓力約3%;鼓風(fēng)機(jī)只能升高壓力不到2.75bar(表;壓縮機(jī)則可以升到更高的壓力。3。理論上可逆絕熱功率估算式:功率=m×z1×R×T1×[(P2÷P1a-1]÷a其中:T1為入口溫度;P1、P2為進(jìn)出口壓力;R為氣體普適常數(shù)∴z1為壓縮因子;m為摩爾流率;a=(k-1/k,及k=Cp/Cv4。絕熱可逆流體的出口溫度T2=T1×(P2÷P1a5。出口溫度不應(yīng)該超過(guò)204oC。6。對(duì)于雙原子氣體(Cp/Cv=1.4的壓縮比約為4。7。對(duì)于多級(jí)壓縮,每一級(jí)的壓縮比應(yīng)該接近相同。壓縮比=(Pn/P11/n共有n級(jí)壓縮。8。往復(fù)式壓縮機(jī)的效率:壓縮比為1.5時(shí)的效率為65%;壓縮比為2時(shí)的效率為75%;壓縮比為3~6時(shí)的效率為80~85%。9。入口流率為2.8~47m3/s的大型離心式壓縮機(jī)效率約為76~78%。10?；钊鶑?fù)真空泵可以抽真空到1torr(絕;活塞旋轉(zhuǎn)真空泵可以抽真空到0.001torr(絕.11。單級(jí)噴射泵可以抽真空到100torr(絕;雙級(jí)可達(dá)10torr(絕;三級(jí)可達(dá)1torr(絕;五級(jí)可達(dá)0.05torr(絕。12。三級(jí)噴射泵維持抽真空在1torr(絕,每kg空氣需要100kg蒸汽。13。泄露進(jìn)真空設(shè)備中的空氣量=k×V2/3其中當(dāng)壓力大于90torr時(shí),k=4.8;壓力在3~20torr時(shí),k=1.9;壓力小于1torr時(shí),k=0.6;V為真空設(shè)備的容積,m3;泄露進(jìn)真空設(shè)備的空氣量,kg/h工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十七:換熱器1。熱交換器計(jì)算式Q=U×A×F×(LMTD中LMTD的校正因子可取F=0.9。2。最常見(jiàn)的換熱管外徑為19、25、38mm,三角形排列,管長(zhǎng)6000、3000mm。3。殼徑300mm的換熱器面積約為9.3m2;殼徑600mm的換熱器面積約為37.2m2;殼徑900mm的換熱器面積約為102m2。4。換熱管內(nèi)液體流速應(yīng)該為1~3m/s;氣體流速應(yīng)該為9~30m/s。5。帶有腐蝕、污濁、銹蝕或者高壓的流體通常安排在管內(nèi)側(cè)。6。粘性和冷凝的流體通常安排在管外殼側(cè)。7。對(duì)于蒸發(fā)工況,壓降約為0.1bar;其他工況約為0.2~0.68bar。8。管殼式換熱器中對(duì)于同端面管內(nèi)外流體的最小溫差約為10oC;對(duì)于冷劑約為5oC。9。涼水塔出口溫度通常為30oC,返水溫度不高于45oC。10。從參考文獻(xiàn)中可以找到許多管殼式換熱器中傳熱系數(shù)的估算式,參見(jiàn)本園地2000-12-22刊發(fā)的“如何設(shè)計(jì)換熱器及平均總傳熱系數(shù)U的初估”。11。對(duì)于換熱面積為10~20m2的工況,最好選用套管式換熱器。12。螺旋板換熱器通常用于泥漿及含有固體物料的工況。13。帶墊片的板式換熱器溫度可高達(dá)160oC,由于其高效傳熱及“交錯(cuò)溫差”的特性,而被廣泛應(yīng)用。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十八:板式塔1。對(duì)于理想混合物,其相對(duì)揮發(fā)度可以取其純組分蒸汽壓的比值。2。塔的操作壓力主要取決于冷凝器中冷劑的冷凝溫度,以及再沸器中為避免工藝物流熱降解而允許的最高溫度。3。對(duì)于順序分離精餾塔系列:首先進(jìn)行最容易的分離(采用最小塔板數(shù)及最小回流比如果相對(duì)揮發(fā)度及進(jìn)料組成變化不是很大,可一次將需要的產(chǎn)品精餾出塔頂。如果相對(duì)揮發(fā)度及進(jìn)料組成變化很明顯,按照其揮發(fā)度的降序排列,依次精餾出所需產(chǎn)品。如果進(jìn)料濃度變化很明顯,但是相對(duì)揮發(fā)度相差不多,按照其濃度的降序排列,依次精餾出所需產(chǎn)品。4。最經(jīng)濟(jì)的回流比通常在最小回流比的1.2~1.5倍之間。5。最經(jīng)濟(jì)的塔板數(shù)通常取最小理論板數(shù)的兩倍,而最小理論板數(shù)是由Fenske-Underwood關(guān)聯(lián)式?jīng)Q定的。6。通常塔盤(pán)設(shè)計(jì)中實(shí)際塔盤(pán)數(shù)目要比計(jì)算值富余出10%。7。板間距應(yīng)該取450~610mm。8。塔盤(pán)效率最高值通常在中等壓力下蒸氣線速度為0.6m/s;真空條件下蒸氣線速度為1.8m/s。9。每塊塔盤(pán)的典型壓降為0.007bar。10。水溶液物系精餾的塔盤(pán)效率通常在60~90%,而氣體吸收和汽提塔的塔盤(pán)效率接近于10~20%。12。最常見(jiàn)的三類塔盤(pán)為浮閥、篩板和泡罩。泡罩適用于要求低漏液率的工況,其壓降比浮閥和篩板塔盤(pán)還要低。13。篩板塔盤(pán)篩孔直徑約為6~13mm,開(kāi)孔面積約占塔盤(pán)總鼓泡面積的10%。14。浮閥塔盤(pán)閥孔直徑為38mm,每平方米鼓泡面積中約設(shè)置130~150個(gè)浮閥。15。最普通的堰高為50~76mm,典型的堰長(zhǎng)取塔徑值的75%。16?；亓鞅玫妮斔湍芰?yīng)該有至少10%的設(shè)計(jì)余量。17。適宜的Kremser吸收因子通常在1.25~2.00之間。18?；亓鞴尥ǔＪ桥P式安裝,設(shè)計(jì)停留時(shí)間為5分鐘時(shí)充滿罐容積的一半。19。對(duì)大多數(shù)的塔,直徑至少為0.9m,其頂部應(yīng)該留1.2m高度的蒸氣排放空間,底部應(yīng)該留1.8m高度的釜液累積排放和再沸器返回接口空間。20。由于風(fēng)載和基礎(chǔ)的原因,塔高不宜超過(guò)為60m。21。塔的長(zhǎng)徑比一般不超過(guò)30,最好低于20。22。根據(jù)塔徑粗估再沸器熱負(fù)荷:Q=1.36×D2對(duì)于加壓精餾塔;Q=0.8×D2對(duì)于常壓精餾塔;Q=0.4×D2對(duì)于真空精餾塔。其中熱負(fù)荷Q,106kcak/hr;塔徑D,m工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之十九:填料塔1。填料塔的壓降總是比相應(yīng)的板式塔要低。2。經(jīng)常采用規(guī)整填料來(lái)改造現(xiàn)有板式塔,以提高產(chǎn)能或者分離要求。3。對(duì)于氣相流率為14m3/min時(shí),宜選用25mm規(guī)格的填料;對(duì)于氣相流率為57m3/min時(shí),宜選用50mm規(guī)格的填料。4。塔徑與填料直徑的比值通常應(yīng)該大于15。5。為避免被壓扁,塑料填料層單段高度宜限制在3~4m,而金屬填料床層單段可高達(dá)6~7.6m。6。對(duì)于鮑爾環(huán)填料,沿塔高每間隔5~10倍塔徑時(shí),就應(yīng)該設(shè)置液體再分布器;對(duì)于其它散堆填料,每間隔6.5m時(shí),就應(yīng)該設(shè)置液體再分布器。7。大于900mm塔徑的液體再分布器噴淋頭,約為塔截面積上86~130個(gè)/m2;小塔中的噴嘴密度還應(yīng)更大些。8。填料塔操作泛點(diǎn)率應(yīng)該在70%左右。9。對(duì)于氣液吸收塔的理論板當(dāng)量高度(HETS,25mm鮑爾環(huán)為0.4~0.56m;50mm鮑爾環(huán)為0.76~0.9m。10。設(shè)計(jì)壓降:工況壓降,Bar/m填料吸收和再生塔不發(fā)泡體系中等發(fā)泡體系0.002~0.0030.001~0.002氣體洗滌塔水為溶劑化學(xué)品溶劑0.003~0.0050.002~0.003常壓或加壓蒸餾塔0.003~0.007減壓蒸餾塔0.001~0.003任何體系的最大值0.008工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之二十:反應(yīng)器1。反應(yīng)速率數(shù)據(jù)必須由實(shí)驗(yàn)室的研究工作得出,停留時(shí)間和空速數(shù)據(jù)的最終確定必須在試驗(yàn)臺(tái)上取得。2。催化劑顆粒的尺寸:流化床一般為0.1mm,泥漿床一般為1mm,固定床一般為2~5mm。3。對(duì)于均相全混釜反應(yīng)器,輸入攪拌漿的功率應(yīng)該為0.1~0.3kW/m3。然而如果有傳熱發(fā)生,則所需功率應(yīng)該三倍于上述數(shù)值。4。當(dāng)平均停留時(shí)間達(dá)到組分均一所需時(shí)間的5~10倍時(shí),就達(dá)到了CSTR的理想狀態(tài)。適當(dāng)設(shè)計(jì)的攪拌約500~2000次旋轉(zhuǎn),才能達(dá)到組分均一。5。液體或者淤漿介質(zhì)間相當(dāng)慢的反應(yīng),通常最經(jīng)濟(jì)的配置應(yīng)該采用3~5個(gè)全混釜反應(yīng)器串聯(lián)。6。平推流反應(yīng)器的典型應(yīng)用,在高流率產(chǎn)出物及短停留時(shí)間,當(dāng)需要明顯的熱量傳遞時(shí)選擇它。7。當(dāng)達(dá)到平衡條件下95%的轉(zhuǎn)化率時(shí),一個(gè)5級(jí)全混釜反應(yīng)器相當(dāng)于一個(gè)活塞流反應(yīng)器的性能。8。溫度升高10oC,通常反應(yīng)速率會(huì)加快一倍。9。非均相反應(yīng)的反應(yīng)速率經(jīng)常是由傳熱或傳質(zhì)因素控制的,而不是化學(xué)動(dòng)力學(xué)。10。有時(shí),改善催化劑選擇性能比增加反應(yīng)速率更有效。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)之二十一:制冷1。一冷凍噸相當(dāng)于移出12,000Btu/h的熱量。2。各種常用的制冷劑:溫度,oC制冷劑-18~-10深冷鹽水、乙二醇-45~-10氨、氟里昂、丙烷/丙烯-100~-45乙烷、乙烯3。取決于涼水塔的規(guī)模,冷卻水出口溫度在27~32oC之間,回水溫度應(yīng)該在42~52oC之間,海水回水溫度不應(yīng)該高于43oC。4。傳熱流體:石油餾分油315oC以下;導(dǎo)生油或其他合成油400oC以下;熔鹽600oC以下。5。通常壓縮空氣的壓力有:3、10、20、30kg/cm2幾種。6。儀表空氣參數(shù)一般為3kg/cm2,-18oC露點(diǎn)溫度。Btu是什么的縮寫(xiě)?請(qǐng)問(wèn)Btu是什么的縮寫(xiě)?和J,Cal是如何換算的啊?能否給出冷凍噸的具體定義。謝謝BTU是英熱單位和冷噸的定義、換算BTU:BritishThermalUnit的縮寫(xiě)。1BTU=1.055kJ1