化工設(shè)備選型及設(shè)計計算【行業(yè)信息】

1、4 化工設(shè)備的選型及設(shè)計計算,1,學(xué)習(xí)淺析,4.1 概述,本章主要內(nèi)容,4.2 標準設(shè)備的選型,本章重點,泵的選型,4.3 非標設(shè)備的設(shè)計計算,貯槽的設(shè)計、蒸發(fā)器選型及設(shè)計,4.4 非標設(shè)備工藝條件圖的繪制,非標設(shè)備工藝條件圖的繪制,2,學(xué)習(xí)淺析,4.1 概述,化工設(shè)備是組成化工裝置的基本單元，是指在化工生產(chǎn)中常用的泵、風機、罐、釜、塔器、換熱器、貯槽(罐)等,化工設(shè)備分類,標準設(shè)備（定型設(shè)備）：是成批按系列生產(chǎn)的，并可以從設(shè)備生產(chǎn)廠家買到，可以從產(chǎn)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(shè)備（非定型設(shè)備）：是化工過程中需要專門設(shè)計的特殊設(shè)備。例如蒸發(fā)器、塔器等,3,學(xué)習(xí)

2、淺析,4.1 概述,一、化工設(shè)備工藝設(shè)計的任務(wù),對于標準設(shè)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(shè)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(shè)備專業(yè)進行機械設(shè)計，由有關(guān)工廠制造,二、化工設(shè)備工藝設(shè)計的成果的表達,1、設(shè)備一覽表； 2、設(shè)備工藝條件圖或設(shè)備總圖,4,學(xué)習(xí)淺析,4.1 概述,三、化工設(shè)備選型和工藝設(shè)計的原則,1)合理性 設(shè)備必須滿足工藝一般要求，設(shè)備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應(yīng)，又能充分發(fā)揮設(shè)備的能力。 (2)先進性 要求設(shè)備的運轉(zhuǎn)可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、效率等要盡可能達到先進水平。 (3)安全

3、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,5,學(xué)習(xí)淺析,4.1 概述,4)經(jīng)濟性 設(shè)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(shè)備，考察設(shè)備性價比，考慮是否易于被國內(nèi)消化吸收和改進利用。 (5)結(jié)構(gòu)要求,強度：合理的強度，保證設(shè)備的安全運行 剛度：設(shè)備及其構(gòu)件在外壓的作用下，保持原有狀況的能力 耐久性：設(shè)備的使用年限，一般化工設(shè)備的使用年限為10-12年，高壓設(shè)備為20-25年,6,學(xué)習(xí)淺析,密封性：根據(jù)有毒物質(zhì)在車間內(nèi)允許的濃度來確定。它

4、對處理易燃易爆及有毒介質(zhì)非常重要 用材和制造：盡量少用貴重材料，避免復(fù)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(shè)計時要注意運輸方便與否，設(shè)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,7,學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,一、定型設(shè)備的選擇方法及原則,根據(jù)物料性質(zhì)、工藝要求、使用環(huán)境等等確定設(shè)備的形式 根據(jù)設(shè)計項目規(guī)定的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期考慮設(shè)備臺數(shù)，設(shè)備選型依據(jù)有關(guān)手冊和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄 在選用設(shè)備同時，要注意設(shè)備備件的供應(yīng)情況，對供應(yīng)緊張的備件，最好在訂貨時也訂購備件 定型設(shè)備的選擇，按其生產(chǎn)能力，一般偏高一個等級選用，也可以按

5、工廠的近期發(fā)展要求選配,8,學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,4.1 泵的選型,9,學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,單級離心泵,立式軸流泵,齒輪泵,水環(huán)真空泵,10,學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,1)確定泵的型式 依據(jù)物料的性質(zhì)如溫度、粘度、揮發(fā)性、毒性、化學(xué)腐蝕性、溶解性和物料是否均一等因素來確定泵的基本型式。例如 ：水清水泵，鹵水化工泵。油類油泵等等；流量大而揚程不高時可選用單級離心泵；流量不大而揚程高的宜選往復(fù)泵或多級離心泵；輸送有腐蝕性介質(zhì)，選耐腐蝕泵；輸送昂貴液體、劇毒或具有放射性能的液體選用完全不泄漏、無軸封的屏蔽泵；當要求精確進料時應(yīng)選用計量泵或柱塞泵等,泵的用步驟,11,

6、學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,2)確定選泵的流量和揚程,流量的確定和計算 選泵時以最大流量為基礎(chǔ)。如果數(shù)據(jù)是正常流量，則應(yīng)在正常流量的基礎(chǔ)上乘以1112的安全系數(shù),揚程的確定和計算 先計算出所需要的揚程，即用來克服兩端容器的位能差，兩端容器上靜壓力差，兩端全系統(tǒng)的管道、管件和裝置的阻力損失，以及兩端(進口和出口)的速度差引起的動能差。揚程值用柏努利方程計算，用米液柱表示。計算出的揚程一般要放大510,12,學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,3)確定泵的安裝高度。計算,4)確定泵的臺數(shù)和備用。一般只設(shè)一臺泵，在特殊情況下，也可采用兩（多）臺泵同時串聯(lián)或并聯(lián)操作。輸送泥漿或含有固體顆粒及其他雜

7、質(zhì)的泵和一些重要操作崗位用泵應(yīng)設(shè)有備用泵。對于大型的連續(xù)化流程，可適當提高泵的備用率，而對于間歇操作，泵的維修簡易，操作很成熟的常常不考慮備用泵,13,學(xué)習(xí)淺析,4.2 標準設(shè)備的選擇,5)校核泵的軸功率。 泵的樣本上給定的功率和效率都是用清水試驗出來的，輸送介質(zhì)不是清水時，應(yīng)考慮密度、粘度等對泵的流量、揚程性能的影響,6)確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量。 (7)選用電動機。 (8)填寫選泵規(guī)格表,14,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,非標設(shè)備的設(shè)計程序,1）工藝流程上確定設(shè)備的類型：例如真空制鹽需要蒸發(fā)設(shè)備、固液分離設(shè)備等； （2）確定設(shè)備材質(zhì) （3）匯集設(shè)計條件：根據(jù)物料衡算和熱量

8、衡算，確定設(shè)備負荷、轉(zhuǎn)化率和效率要求，確立設(shè)備的工藝操作條件如溫度、壓力、流量、流速、投料方式和投料量、卸料、排渣形式、工作周期等,15,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,4）選定設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)各類設(shè)備的性能、使用特點和適用的范圍，依據(jù)各類規(guī)范、樣本和說明書、進行權(quán)衡比較，確定該設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)型式。例如確定是用重力沉降、離心沉降等等； （5）設(shè)計設(shè)備的基本尺寸：確定基本外形尺寸，如外徑、高度、攪拌器主要尺寸等；確定設(shè)備的各種工藝附件，如進出料口、排料裝置等,16,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,6）向設(shè)備制造設(shè)計(機械設(shè)計)專業(yè)提出設(shè)計條件如材質(zhì)、溫度、壓力、裝載系

9、數(shù)、運轉(zhuǎn)周期、維修安裝要求和設(shè)備開口、支承等等和設(shè)備草圖，由設(shè)備設(shè)計專業(yè)人員根據(jù)各種規(guī)范進行機械設(shè)計、強度設(shè)計和檢驗，提出施工圖等。 （7）匯總列出設(shè)備一覽表,17,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,4.3.1 貯槽的選型及設(shè)計,化工生產(chǎn)中原料、中間物料、產(chǎn)品都需要貯存。用于氣體、液體的容積設(shè)備，國內(nèi)己形成了系列標準,貯槽設(shè)計方法,1）匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù) 包括物料衡算和熱量衡算，貯存物料的溫度、壓力、最高使用溫度、最低使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、壓力，最大使用進出量、貯罐的工藝方案等,18,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,2)選擇容器材料 對有腐蝕性的物科可選用不銹鋼等金屬

10、材料，在溫度壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氨乙烯等,3)容器型式的選用 我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系列化和標準化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標準化的產(chǎn)品,4)容積計算（核心,19,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,單純用于貯存原料和成品的貯罐：全廠性的貯罐一般主張至少有一個月的耗用量貯存；車間的貯罐一般考慮至少半個月的用量貯存。液體產(chǎn)品貯罐一般設(shè)計至少有一周的產(chǎn)品產(chǎn)量。液體貯罐的裝載系數(shù)通?？蛇_80； 中間貯罐 ：一般考慮一晝夜的產(chǎn)量或發(fā)生量； 計量罐：計量罐的容積一般考慮最少為1015min，多則2h的產(chǎn)量的儲存。計量耀裝載系數(shù)一般只考慮6

11、070,一般儲槽、計量槽取0.8-0.9，攪拌反應(yīng)器取0.7-0.85，對沸騰操作或易發(fā)泡的反應(yīng)器取0.4-0.6。 高徑比一般取H:D=1-2,20,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,緩沖罐、汽化罐： 緩沖罐的目的是使氣體有一定數(shù)量的積累，保持壓力比較穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量穩(wěn)定。其容量通常是下游設(shè)備510min的用量，有時可以超過15min的用量。 汽化罐的物料汽化空間通常是貯罐總?cè)莘e的一半。汽化空間的容積大小，通常根據(jù)物料汽化速度來估計，一般希望汽化空間足夠下游崗位3min以上的使用量，至少在2min左右,21,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,5)確定貯罐基本尺寸,

12、6)選擇標準型號：如沒有則自行設(shè)計,7)開口和支座 在設(shè)備上考慮進料、出料、溫度、壓力(真空)、放空、液面計、排液、放凈以及人孔、手孔、吊裝等裝置，并留有一定數(shù)目的備用孔。立式或臥式 裙座、鞍座、三角支座等,8)繪制設(shè)備草圖(條件圖) ，提出設(shè)計條件和訂貨要求 繪制設(shè)備容器的外形輪廓，標注一切有關(guān)尺寸，包括容器管口的規(guī)格，井填寫“設(shè)計條件表”，由設(shè)備專業(yè)的人員，進行非標推設(shè)備設(shè)計,22,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,例1、設(shè)計提溴廢液為原料蒸發(fā)法生產(chǎn)鹵片的保溫槽（蒸發(fā)與制片之間銜接,1）蒸發(fā)過程為間歇操作，制片過程為連續(xù)操作； （2）蒸發(fā)器的裝料容積為15m3; （3）保溫溫度12

13、5（考慮夾套蒸汽保溫,23,學(xué)習(xí)淺析,設(shè)備一覽表,24,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,4.3.2 蒸發(fā)器的選型及設(shè)計,一、常用蒸發(fā)器的形式及工作原理,25,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,26,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,1-蒸發(fā)室 2-加熱室 3-循環(huán)泵 4-下循環(huán)管 5-上循環(huán)管（沸騰段,進料,生蒸汽,冷凝水,二次蒸汽,排料,27,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,28,學(xué)習(xí)淺析,4.3 非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計,二、外加熱室強制蒸發(fā)器的工藝設(shè)計,29,學(xué)習(xí)淺析,4.4 化工設(shè)備圖,化工設(shè)備圖：化工設(shè)備裝配圖 表達各零件間的裝配聯(lián)接關(guān)系、設(shè)備的結(jié)構(gòu)

14、形狀等。 內(nèi)容： 一組視圖 尺寸 技術(shù)要求 零件序號、明細表 標題欄 接管口序號和管口表 設(shè)備技術(shù)特性表,30,學(xué)習(xí)淺析,4.4 化工設(shè)備圖,31,學(xué)習(xí)淺析,32,學(xué)習(xí)淺析,一、化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點 設(shè)備主殼體以回轉(zhuǎn)體為主，如6； 設(shè)備主體上有較多開孔和接管口，如2、5； 大量采用焊接結(jié)構(gòu)； 較多標準零部件，如2、4、8； 結(jié)構(gòu)尺寸相差懸殊,33,學(xué)習(xí)淺析,二、化工設(shè)備的習(xí)慣表達方法 1、多次旋轉(zhuǎn)的表達方法 2、管口方位的表達方法 3、細部結(jié)構(gòu)的表達方法 4、斷開和分段表達方法,34,學(xué)習(xí)淺析,1、多次旋轉(zhuǎn)的表達方法 不平行于基本投影面的結(jié)構(gòu) 視圖、剖視 圖例：液面計a、人孔b 注意：應(yīng)避免各結(jié)

15、構(gòu)旋轉(zhuǎn)后 投影重疊 圖例：接管d,35,學(xué)習(xí)淺析,2、管口方位的表達方法 用粗實線示意畫出設(shè)備管口 標注管口符號及方位角 圖例： a，b，c，d 90，150，225，315,36,學(xué)習(xí)淺析,3、細部結(jié)構(gòu)的表達方法 局部放大圖（節(jié)點圖） 必須標注名稱和繪圖比例 常用在焊接接頭和法蘭聯(lián)接面 圖例：設(shè)備底座支承圈 采用兩個局部剖視進行表達,37,學(xué)習(xí)淺析,4、斷開和分段的表達方法 斷開縮短： 設(shè)備過高或過長，又具有相同結(jié)構(gòu) 圖例：填料塔 斷開處為規(guī)格、排列相同的填料 分段表達： 不能用斷開方法，但圖幅不夠 圖例：填料塔,38,學(xué)習(xí)淺析,三、化工設(shè)備的簡化畫法 1、標準件的簡化畫法 2、管法蘭的簡化

16、畫法 3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法,39,學(xué)習(xí)淺析,1、標準件的簡化畫法 如電動機、人孔、液面計等,粗實線,40,學(xué)習(xí)淺析,2、管法蘭的簡化畫法 不管何種型式的法蘭， 均可簡化為右圖示,41,學(xué)習(xí)淺析,3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法 （1）螺孔和螺紋連接件 只用中心線表示位置,42,學(xué)習(xí)淺析,2）規(guī)則排列的管子 只畫出一根或幾根，其余用中心線表示,43,學(xué)習(xí)淺析,3）按規(guī)則排列的孔 方法一：用細實線畫出孔的范圍及圓心的連接線； 方法二：只畫出孔的范圍線，用局部放大圖表達孔的具體大小、間距和排列,螺孔,44,學(xué)習(xí)淺析,4）塔盤及其填充物 塔盤：簡化用粗實線表示。 填充物： 同一規(guī)格、材料和堆放方法的填充物，在

17、裝配圖的剖視圖中，允許用細線“X”符號表示。 不同規(guī)格或堆放方法的填充物，必須分層表示,45,學(xué)習(xí)淺析,總結(jié),化工設(shè)備的習(xí)慣表達方法 1、多次旋轉(zhuǎn)的表達方法 2、管口方位的表達方法 3、細部結(jié)構(gòu)的表達方法 4、斷開和分段表達方法 化工設(shè)備的簡化畫法 1、標準件的簡化畫法 2、管法蘭的簡化畫法 3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法,螺孔和螺紋連接件,規(guī)則排列的管子,按規(guī)則排列的孔,塔盤及其填充物,46,學(xué)習(xí)淺析,第三節(jié) 化工設(shè)備的尺寸標注,一、尺寸基準的選擇 設(shè)備筒體和封頭的軸線或?qū)ΨQ中心線 設(shè)備筒體和封頭焊接時所用的環(huán)焊縫 化工容器中接管法蘭的密封面 設(shè)備安裝時所使用的支座底面,47,學(xué)習(xí)淺析,二、常見結(jié)構(gòu)的尺寸注法,1、筒體 內(nèi)徑、壁厚和長度 2、封頭 內(nèi)徑、壁厚和高度 3、接管 徑向： 無縫鋼管：外徑壁厚 1334 卷焊鋼管：內(nèi)徑、壁厚 伸出長度 全部相同： “所有接管伸出長度為毫米“ 大部分相同： “除已注明外，其余接管的伸 出長度為毫米,1334,48,學(xué)習(xí)淺析,第四節(jié) 化工設(shè)備圖的表格與技術(shù)要求,一、設(shè)備管口表 1、管口符號 一律用英文小寫字母(如a,b,c)，注寫在管口投影旁。 規(guī)格、用途、聯(lián)接面型式完全相同的管口，應(yīng)編寫同一個管口符