设备的选型及其工艺设计

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五、管壳式换热器的工艺设计 1、计算定性温度、查出定性温度下有关物性 数据。 2、计算热负荷Q 3、确定在空间的流向 4、计算有效平均温差 5、选取传热系数或假设一个传热系数K值 6、计算传热面积 7、由传热面积初定设备结构尺寸 1)选用换热管规格,算出换热管总长。 2)确定换热管段长,求出换热管数。 3)已知管程流量,确定管程流速。
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四、管壳式换热器的选用 1、标准换热器型号的表示方法 AES500-1.6-54-6/25-4I 2、标准换热器的选用程序 1)确定基本参数:流量,温度,压力,物性数据。 2)选择换热器类型 3)确定流体在空间的流向 4)计算定性温度及在该温度下的有关物性数据 5)计算热负荷 6)选用传热系数K值或计算K值 7)计算有效平均温差 8)计算所需传热面积:10-20％的安全系数 9)确定所需设备台数:根据传热面积确定设备台数。 10)计算压力降:在工艺允许范围内。
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2、浮阀塔的工艺设计 1)基础数据:温度,压力,密度,表面张力,粘度。 2)塔径计算:推荐用初选塔径用的算图 3)板面布置设计:液流型式,降液管及堰尺寸。 4)塔板上浮阀布置:孔速,浮阀个数,浮阀布置图。 5)计算板压降:干板压降,液层阻力,塔板压降。 6)淹塔情况:降液管液面,停留时间,塔板间距。 7)雾沫夹带:验算泛点 8)确定负荷的允许上下限 9)计算进出口接管直径 10)塔结构工艺设计:除沫器,人孔,塔体,支坐。
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第三节 换热器的选型及其工艺设计
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一、换热器的结构特点 1、管壳式换热器:应用最广泛,最成熟的换热器,管 板,浮头,U型管。耐高温高压但结构复杂。 2、夹套式换热器:结构简单,传热面积及系数小。 3、套管式换热器:结构简单,连接处易泄漏。 4、板式换热器:传热系数大,但不耐高温高压。 5、螺旋板式换热器:传热系数大,但不易检修。 二、管壳式换热器选择中应注意的问题 1、流体在管内外的选择 管程:1)不清洁粘度大流体 2)腐蚀性强流体 3)有压力的流体 4)流量小流体 5)与外界温差大的流体 壳程:饱和蒸汽宜走壳程
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二、选泵的原则和程序 1、选泵原则 1)综合考虑泵流量:变化范围富裕能力最大流量。 2)根据要求确定扬程:取正常扬程的1.05-1.1倍。 3)根据流体输送设备的特性曲线确定泵型: 离心泵:流量大,扬程低,粘度不大于6.5 10 m / s 旋涡泵:流量小,扬程低,粘度不大于0.35 10 m / s 容积泵:流量小,扬程高,粘度不大于0.01 m / s 4)计算装置的有效气蚀余量:必须使泵入口的压 头高于物料在输送条件下的饱和蒸汽压相应 的压头,减压塔塔底泵气蚀安全系数至少取 1.3。
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第四节 塔设备的选型及其工艺设计 塔设备是一种应用极为广泛的气液，液 液传质设备，主要应用于化工、医药等行 业中的吸收、精馏、萃取等工段。
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填料塔
在圆柱形壳体内装填一定高度的填料， 液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料层 顶部上，依靠重力作用沿填料表面自上 而下流经填料层后自塔底排出；气体则 在压强差推动下穿过填料层的空隙，由 塔的一端流向另一端。气液在填料表面 接触进行质量、热量交换，两相的组成 沿塔高连续变化。
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2、泵的特性(离心泵) 1)液体排出状态:流率的均匀性。 2)液体品质:流体的均匀性。 3)允许吸入真空高度:4-8米。 4)扬程:6-600米。 5)体积流量:流量的大小。 6)流量与扬程的关系:流量小扬程大。 7)构造特点:体积大小,运行平稳,简单易修。 8)流量与轴功率关系:流量减小,轴功率减小。
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第五节 反应器的选型及其工艺设计
一、反应器的分类及特点 1、分类 1)按换热情况分: A等温 B非等温 C绝热 2)按物料流动情况分: A间歇操作搅拌釜 B连续操 作搅拌釜 C连续操作管式反应器 D串联连续操作搅 拌釜 3)按结构特点区分: A.管式反应器 B.釜式反应器 C.固定床反应器 D.流化床反应器
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第一节 设备分类与选型原则 一、设备分类 1、专用设备:主物料,半成品,产品直接经过的, 有技术参数要求的设备。 2、通用设备:机械工业部主管生产的泵,通风机, 压缩机, 离心机,输送机。 3、非标准设备:规格和材质都不固定的辅助设备。 二、选型原则 1、满足工艺要求:力求技术先进,经济合理。 2、设备成熟可靠:设备成熟,设备材质可靠。 3、尽量采用国产设备:节约外汇,促进机械制造 业发展。
气体 溶剂
DJ 塔盘
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新型塔板、填料
板式塔 20
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一、塔设备的性能比较 1、填料塔:填料为拉西环,鲍尔环,θ 环,θ 网 2、板式塔:泡罩塔,筛板塔,浮阀塔,小直径,小压降。 二、塔设备的选型要求 1、要求：生产能力大，可靠性高，结构简单等。 2、尽量满足主要方面的要求 三、塔设备的精馏、冷凝、再沸器方案的设计 1、精馏方案的设计 1)能源利用好,单耗低。 2)尽量降低设备投资。 3)保证产品质量和产量。
C
A
C
n A
k1
B
n1 k 1C A
k2
C
n2 k 2CA
k1 k2 A B C
n1 n2 B k1CA k2CB n2 C k 2CB
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三、搅拌反应釜的工艺设计 1、搅拌反应釜的基本结构 1)釜体：由筒体和上下封头组成 2)换热装置：有夹套式和蛇管式 3)搅拌装置：由马达和减速器组成 4)轴封：有机械式，填料涵式。 5)工艺接管：进料孔，出料孔，人孔，手 孔，测温孔，测压孔，防爆孔，安全阀。
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第六章 设备选型及其工艺设计
工艺流程设计是工厂设计的核心；而设备 选型及其工艺设计，是工艺流程设计的主体。 本章主要从工艺设计的角度对设备的选型 原则、设计计算的一般程序及有关注意问题 作扼要介绍。以确定设备的类型、规格、尺 寸和台数。 关于设备设计的方法可参考有关化学工程 书籍。
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2、热补偿的选择 补偿方法:补偿圈,U形管,浮头,一般采用U形 膨胀节。 3、管程数、壳程数的选择 管程数:1,2,4,6,8,10,12七种。 壳程数:多达6 管壳。 4、管壳长径比的选择 卧式:6-10最常见 立式:4-6为宜 5、折流板的选择 折流板有弓型和圆型两种,弓型分单弓,双弓, 三弓三种,高度为直径的20-45％,折流板间距 不应小于圆筒内径的五分之一,且不小于50mm。
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4)确定管子排列形式,定管心距,求出壳内径,并圆整。 5)确定折流板的形式,规格,板间距,数量,拉杆位置。 6)确定实际换热管数,验证流速是否符合要求。 7)计算壳程流通面积,验证壳程流速。 8)计算初定设备管,壳程流体的给热系数。 9)选取管,壳程的污垢热阻系数。 10)计算初定设备的传热系数。 11)计算传热面积,10-20％的安全系数。 12)确定换热器的进,出口尺寸。 13)计算管,壳程压力降。 14)确定膨胀节的形式。 15)确定支坐,前端管箱,后端结构,壳体法兰等。
4 2 4 2
2
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需要效气蚀余量计算公式:
P0 P 需要气蚀余量 Z h g
0
p0
Z
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2、选泵的方法及步骤(参考附录2选泵) 1)确定基本参数:介质物性,操作条件,位置。 2)确定流量和扬程:流量1.2倍,大于所需扬程。 3)选择泵型和型号:根据样本和说明书选泵型。 4)核算泵的性能:符合工艺要求。 5)确定泵的安装高度:不发生气蚀。 6)选择泵的材料和轴封:根据介质腐蚀性选择。 7)计算泵的轴功率: 8)确定冷却水耗用量: 9)选用电动机: 10)确定泵的台数:考虑备台。 11)填写泵规格表:各项数据汇总。
气体
溶剂
填料塔
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规整填料 塑料丝网波纹填料
散装填料 塑料鲍尔环填料
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板式塔
在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若 干层塔板，液体靠重力作用自上而下流 经各层板后从塔底排出，各层塔板上保 持有一定厚度的流动液层；气体则在压 强差的推动下，自塔底向上依次穿过各 塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液 在塔内逐板接触进行质量、热量交换， 故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
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四、塔设备的工艺设计 1、填料塔的工艺设计 1)基础数据:温度,压力,气液相密度,扩散系数。 2)选择填料 3)确定操作速度:为泛液速度的60-80％ 4)计算塔径:圆整为公称直径。 5)校核:喷淋密度,填料表面湿润率。 6)计算压降 7)计算填料层高 8)确定填料的分段数,填料的装卸形式。 9)计算栅板结构,喷淋装置,再分配器,除雾器。 10)计算进出口接管直径
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二、反应器的选择 1、根据反应器中反应物浓度的特点 A.间歇搅拌釜 B.管式反应器 C.连续搅拌釜 D.多釜串联 2、根据动力学特点选择反应器类型 k A B k C 1)简单反应: A B 2)平行反应 A C 3)串联反应
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三、管壳式换热器设计中有关参数的确定 1、传热系数K:K--A—给热α —校核K。 2、传热面积A:应比计算值大10-20％。 3、污垢热阻系数RS :尽可能引用经验数据。 4、传热壁温与定性温度:壁温决定定性温度。 5、流速选择:参照常用速度范围,高振动耗能。 6、流体进、出口温度的确定:冷却水进、出 温升5-10℃。
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设计概论化工制图
2、反应釜的工艺设计 1)确定操作方式:连续,间歇。 2)确定工艺计算依据:生产规模,反应时间,装 料系数操作温度,转化率,压力等。 3)收集有关物性数据:反应物,生成物物性数据。 4)反应釜容积计算:间歇反应釜,连续反应釜。 5)反应釜直径与筒体高度:高径比为1-3。 6)搅拌器设计:选型,尺寸及转速,轴径,支承条 件搅拌器轴功率,电机功率。 7)传热面积:有夹套式和蛇管式。 8)轴封:有机械式，填料涵式。
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A
B
C
ABC
AB
A
AB
A
C
(1)
ABCD
D A
( 2)
ABCD CD
D B
(3)
ABCD
A
B CD
BC
C
B ABC A
CD
B
B
D
( 4)
ABCD
B CD D
(5)
ABCD C
D BC
C
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设计概论化工制图
2、冷凝方案的设计 1)整体式 2)自流式 3)强制循环式 3、再沸器方案的设计 1)立式再沸器 2)卧式再沸器 3)插入式再沸器 4)强制循环式再沸器 5)特殊溢流装置再沸器
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设计概论化工制图
2、特点 1)釜式反应器 可连续可间歇,可单釜可多釜,停留时间可长 可短,温度压力可高可低。 2)管式反应器 传热面积大,传热系数高,流体流动快,停留时 间短,结构简单,耐高温高压。 3)固定床反应器 结构简单,操作稳定,便于控制,传热面积大,传 热传质系数高,便于实现过程连续化,自动化。 4)流化床反应器 传热面积大,传热传质系数高,可避免局部过热。
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第二节 泵的选择
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设计概论化工制图
一、泵的分类和特性 1、泵的分类 1)根据作用于液体的原理,泵可分为两种类型 容积式类型:如往复泵,齿轮泵,螺杆泵,水环泵 叶片式类型:离心泵,旋涡泵,轴流泵。 2)按使用性能分类 水泵,油泵,砂泵,泥浆泵。 3)按结构特点分类 齿轮泵,螺杆泵,立式泵,卧式泵。 还有一种喷射泵:特点无运动部件,结构简单不易损坏。
设计概论化工制图
设计概论与化工制图
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设计概论化工制图
工厂基本建设过程
1、可行性研究 2、初步设计 3、施工图设计 4、施工、试车、 验收
｝ ｛
1、厂址选择 2、总平面设计ຫໍສະໝຸດ Baidu3、工艺设计
1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、向有关专业提供条件 8、工程概预算 9、技术经济分析 10、安全生产与环境保护