泵和压缩机以及储罐选型

泵设备设计
概述
泵属于通用机械，在国民经济各部门中用来输送液体的泵种类繁多，用途很广，如水利工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。另外，泵在火箭燃料供给等高科技领域也得到应用。为了满足各种工作的不同需要，就要求有不同形式的泵。应当着重指出，化工生产用泵不仅数量大、种类多，而且因其输送的介质往往具有腐蚀性，或其工作条件要求高压、高温等，对泵有一些特殊的要求，这些泵往往比一般的水泵复杂一些。在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因为它的流量、扬程及性能范围均较大，并具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点。
以共沸塔回流罐设计为例:
设计温度：30℃设计压力：0.02MPa体积流量Q：27.437m3/h停留时间t：5分钟装填系数 ：0.85
根据公式计算可得实际体积为：
参考HG-T3154-1985卧式椭圆形封头储罐，由于属于减压储罐，所以选用设计压力为1.6MPa下的卧式椭圆形封头储罐，根据体积选用3 ，选用HG5-1580-85-208，质量980kg,材质16MnR
2、泵类型介绍
IH型化工泵是单级单吸悬臂式离心泵，其标记额定性能点和尺寸等效采用国际标准ISO2858-1975（E），是一种用以取代F型耐腐蚀泵更新换代的节能产品，适用于化工、石油、冶金、电站、食品、制药、合成纤维等部门输送温度在-20℃～105℃的腐蚀性介质或物理、化学性能类似于水的介质。必要时采用双端面密封冷却装置，可输送介质温度为20℃～+280℃。
选泵原则
在对泵进行选型时，应该主要考虑下述因素：
1、输送介质的物理化学性能：
针对待输送的流体的理化性质而选择合适的泵，对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件采用耐腐蚀性材料，如AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑料磁力驱动泵。对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采用耐磨材料，必要时轴封用采用清洁液体冲洗。所以尤其要考虑流体的腐蚀性、结垢性、挥发性等因素。
(e)装置的汽蚀余量NPSHA。
(f)操作状态:分连续操作和间歇操作两种。本工艺中大部分泵处于连续操作状态。
4、机械维修方面：
机械方面要求可靠性高、噪声低、振动小。离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
5、经济方面：
在经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。
（8）贮罐设高低限液位报警；
（9）防雷装置及接地装置。
储罐计算举例
本次设计由于原料丙烯和产品丙烯酸需求量大、设计压力高、丙烯酸容易腐蚀的特点，所以采用球形储罐。而对于气体缓冲罐、混合罐则采用HG21502.2-92钢制立式圆筒形内浮顶储罐，对于各个塔的回流罐由于设计压力均为减压，则采用HG-T3154-1985卧式椭圆形封头储罐。而对于醋酸产品由于产量较小，储存条件为常温常压，所以选用HG21502.1-92钢制立式圆柱形固定顶储罐。
(b)扬程H:指工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.05-1.1倍。
(c)进口压力Ps和出口压力Pd:进、出口压力指泵进出接管法兰出的压力，进出口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封要求。
(d)温度T:指泵的进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和最高温度。
取流速 ，
管径：
选用规格为 的无缝钢管。
核算速度：
雷诺数
取无缝钢管的绝对粗糙度为
相对粗糙度
查莫狄图得摩擦系数为λ=0.022
泵进口与出口压力相等，则
取直管长度为30m，则直管阻力
因为吸收塔高度为20m，同时吸收塔中吸收剂水从塔顶进，所以
从而得到
本工艺采用智能选泵系统软件，选用IH50-32-160
其他泵设备见设备一览表
(c)吸入管道的直径不应小于能的吸入口。采用的泵的吸入口为垂直方向，可配置同心异径管。
d)为防止泵停时物料倒冲，泵的排出管上应设止回阀。止回阀应设在切断阀之前，停车后将切断阀关闭，以免止回阀阀板长期受压损坏。
7、操作条件:
内容很多，如液体的操作T、饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS（绝对）、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。
泵选型计算举例
选取P0201号泵即吸收塔循环泵作为计算举例
进料性质:水,无腐蚀性,对泵的选用无特殊要求.
进料状态:常温常压的液体.
流量:6.966
物性参数:密度 =982.01 ，黏度 =0.001
为确定进料泵所需扬程H，对吸收塔塔顶与P0201进口处的管截面建立机械能衡算式
其中， 为两截面处位头差， 为两截面处静压头之差， 为两截面处动压头之差，为直管阻力，为管件、阀门局部阻力，为流体流经设备的阻力。
IH型化工泵的性能范围：
流量Q：6.3～400m3/h扬程H：5～132m
转速n：2900、1450r/min配带功率：0.55～110KW
进口直径：50～200mm最高工作压力：1.6Mpa
泵的结构：IH型泵是全国泵行业采用ISO国际标准联合设计的系列产品，其主要由泵体、叶传输线、密封环、叶轮螺母、泵盖、密封部件、中间支架、轴、悬架部件等组成。
泵的旋转方向：泵通过加长联轴器由电动机直接驱动，从电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机端看，按顺时针方向旋转。
填料密封：泵盖内设有填料函，采用软填料密封，填料函内可通入有一定压力的水，供密封冷却，润滑、清洗用。
机械密封：单端面机械密封和双端面机械密封两种型式，密封腔内通入一定压力的水，冲洗磨擦两端面，同时起冷却作用。
由于本设备主要用于生产丙烯酸，所以大多数泵均选用此种类型的离心泵。
贮罐设计的一般程序
1、汇集工艺设计数据
2、选择容器材料
3、容器型式的选用
4、容积计算.
5、确定贮罐基本尺寸
6、选择标准型号
罐区基本情况
贮罐的考虑原则包括贮存物料的状态；物料的温度、压力和腐蚀性、现场条件和安全可靠性。经过分析，在原料储罐方面，由于贮存物料为低压的碳四气体，根据储罐型式适用表，我们选择圆筒型的立式或卧式以及椭圆封头。由于储罐要有一定的耐压强度，所以大型罐外要有加强圈。根据现场的地理条件，选择立式或卧式贮槽，开阔地区尽量使用卧式，可使操作平台降低。另外还可选用气柜贮存中间气体。至于产物应该选择计量罐和球形罐。计量罐的装载时间一般为2-4小时，产品储罐时间为一周。另外根据工艺流程我们还会考虑是否使用缓冲罐和汽化罐。由于所储存烃类属于甲级危险物质，各个储罐之间的间距设置为1.0D，其间距要满足0.6D的要求，符合化工企业设计防火规范。防护墙外与最近的厂内公路留7米的消防用地。
（3）罐区设置可燃气体检测报警装置；
（4）按国家相关规范要求设计消防设施，包括设置室内外消火栓和移动式灭火设备；
（5）储罐区设置固定泡沫灭火站和水喷淋冷却设施；
（6）储罐区消防泵房采用两路电源供电，并采用耐火材料电缆配线，设有事故照明；
（7）厂区设有火灾报警系统，消防控制室内设有接受报警系统的火灾自动报警控制器。火灾自动报警控制器可接受可燃气体探测器的火灾报警信号及手动报警按钮、消火栓按钮的动作信号。在消火栓箱内设置消火栓报警按钮。在C4分离厂房及罐区四周均设火灾报警按钮。在消防控制室内设置消防专用带录音功能的直通对讲电话总机一部；除在手动报警按钮上设置消防专用电话塞孔外，在消防泵房、变配电室，警卫值班室等场所还设有消防专用电话分机；消防控制室设置外线直拨电话、消防专用电话网络应为独立的消防通信系统；
具体泵的选型
1、泵选型方法：
将所需要的流量qV和扬程H画到该形式的系列型谱图上，看其交点M落在哪个切割工作区四边形中，即可读出该四边形内所标注的离心泵型号。如果交点M不是恰好落在四边形的上边线，则选用该泵后，可应用切割叶轮直径或降低工作转速的方法改变泵的性能曲线，使其通过M点。这就应从泵样本或系列性能表中查出该泵的泵性能曲线，以便换算。如果交点M并不落在任一个工作区的四边形中，这说明没有一台泵能满足工作要求。在这种情况下，可适当改变泵的台数或改变所需要的流量和扬程（如用排出阀调节）等来满足要求。
罐区防护要求
由于回流罐和产品罐易燃易爆，因此对回流罐区和产品罐区有特殊要求，下列为对罐区的要求：
（1）储罐四周应设不低于1.1米的防火堤，且还应建有防火堤步，方便人员进入；
（2）罐区设防火堤、管墩等，均采用非燃烧材料。设置蒸汽保安系统、固定式水喷淋冷却装置和呼吸阀－阻火器系统。储罐设置静电接地系统、固定式水喷淋冷却装置和呼吸阀－阻火器系统；
压缩机设备设计
概述
压缩机是用来压缩气体借以提高气体压力的机械，也称为“压气机”或“气泵”，一般提升压力小于0.2MPa时称为鼓风机，提升压力小于0.02MPa时称为通风机。根据压缩气体的原理，压缩机可分为“容积式”和“动力式”两类。压缩机的种类和形式很多，不同压缩机的结构和特点差别巨大，因而其适用的场合、性能、造价、尺寸重量等指标也相差甚远。
6、装置系统的管路布置:
条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸入侧最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等，以便进行系统扬程计算和汽蚀余量的校核。
(a)泵体不宜承受进出口管道和阀门的重量，故进泵前和出泵后的管道必须设置支持装置，尽可能做到泵移走时不设临时支架。
(b)吸入管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。
泵的结构特点：泵盖通过止口固定在中间支架上，然后通过泵体与中间支架止口的联接把泵盖夹紧在中间，泵体是轴向吸入，径向排出，脚支承式，可直接固定在底座上。悬架部件通过止口固定固定在中间支架上，并用悬架支架支撑在底座上。为拆卸方便，设计了加长联轴器，检修时可以不拆卸进出口联接管路，泵体和电动机。只需拆下联轴器的中间联接件，即可退出转子部件进行检修。这是国际上通用的一种结构形式。
选型原则
由工艺要求选择，确定进出口压力，计算总压力比，得到压缩机的级数。对于易燃易爆的介质需对密封性具有高可靠性。对于腐蚀性气体，选择抗腐蚀材料适当选择冷却介质。
压缩机设计计算举例
下面对空气压缩机选型过程进行介绍，工艺要求空气从P1=0.1MPa压缩至P2=0.14MPa。气体进口流量为V1=41556m3/h，温度T1=35℃，排气量为V2=34110 m3/h，温度为T2=76.2℃。
2、现场条件现场条件：
包括泵的安装位置（室内、室外），环境温度，相对湿度，大气压力，大气腐蚀状况及危险区域的划分等级等条件。
3、工艺参数：
工艺参数是泵选型的最重要的依据，应根据工艺流程和操作变化范围慎重确定：
(a)流量Q:是指工艺装置生产中，要求泵输送的介质的量，一般应给出正常、最小和最大流量。泵数据表上往往只给出正常和额定流量。选泵时，要求额定流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的1.1-1.15倍。
根据上面的设计要求，通过询问厂家，从而确定压缩机型号：HSK7451-70-40P
其他压缩机请见设备一览表。
储罐
储罐类型
贮罐根据形状来划分，有方形贮罐、圆筒形罐、球形罐和特殊形贮罐(如椭圆形、半椭圆形)每种型式又按封头形式不同，分为若干种型式。常见的封头有平板、锥形、球形、碟形、椭圆形等。有些容器如气柜、浮顶式贮罐、其顶部(封头)是可以升降浮动的。贮罐按制造的材质有钢、有色金属和非金属材质之分，常见的有普通碳钢、低合金钢、不锈钢、搪瓷、陶瓷、铝合金、聚氯乙烯、聚乙烯和环氧玻璃钢等。贮罐按用途又可分贮存，计量，回流，中间周转，缓冲，混合等。气柜一般用于贮存中间气体，一般可以设计的稍大些。中间贮罐是当原料产品、中间产品的主要贮罐距工艺设施较远、或者作为原料或中间体间歇或中断供应调节之用，有些中间罐是待测试检验，以确定去向的贮罐，有些贮罐是工艺流程中切换使用，或以备翻转挪转用的中间罐等。计量罐的容积一般考虑少到10分钟，多到2-4小时产量储存，计量罐装载系数一般只考虑60-70%，因为计量罐的刻度一般在罐的直筒部分，使用度常为满量程的80-85%。回流罐一般考虑5分钟至10分钟左右的液体保有量，做冷凝液封之用。缓冲罐的目的是使气体有一定数量的积累，使之压力比较稳定，从而保证工艺流程中流量操作的稳定，因此往往考虑较大，常常是下游使用设备5至10分钟的用量，有时可以超过15分钟的用量，以备在紧急时，以充裕时间处理故障，调节流程或关停机器。包装罐一般可视同于中间贮罐，原则上是昼夜罐，对于需要及时包装的贮罐，定期清洗的贮罐，容积可考虑偏小。