化工設(shè)計概論

1、化工設(shè)計概論緒論 化工是化學(xué)工藝、化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工程等的簡稱。凡運(yùn)用化學(xué)方法改變物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)或和成新物質(zhì)的，都屬于化工生產(chǎn)技術(shù)，也稱化學(xué)工藝?；ぴO(shè)計是把一項(xiàng)化工工程從設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)的一個建設(shè)環(huán)節(jié)，化工設(shè)計的核心是化工工藝設(shè)計。第1章 化工設(shè)計程序和內(nèi)容 全部設(shè)計過程劃分為兩大設(shè)計階段：基礎(chǔ)設(shè)計、工程設(shè)計。 工程設(shè)計分為三個階段：工藝設(shè)計、基礎(chǔ)工程設(shè)計、詳細(xì)工程設(shè)計。第2章 工藝流程設(shè)計 化工工藝流程原料原料貯存、原料預(yù)處理、反應(yīng)、產(chǎn)品分離、產(chǎn)品精制、包裝和運(yùn)輸產(chǎn)品 工藝路線流程化一般工作方法： 主反應(yīng)過程、原料準(zhǔn)備過程和投料方式流程、產(chǎn)物凈化分離過程、產(chǎn)品計量包裝或后處理工藝過程、副產(chǎn)物處理

2、的工藝過程、“三廢”排出物的綜合治理流程、確定動力使用和公用工程的配套。 2.3 工藝流程圖的繪制 2.3.1 方框流程圖和工藝流程簡圖（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工藝物料流程圖（process flowsheet diagram） 2.3.3 管道及儀表流程圖（piping and instrument diagram） 設(shè)備分類代號、物料代號、管道材質(zhì)代號、隔熱及隔聲代號、測量參數(shù)代號、儀表功能代號、管道工程壓力等級代號。 常用管道圖示符號、測量點(diǎn)圖形符號、儀表安裝位置圖形符號。 管道標(biāo)注內(nèi)容包括四部分： 管道號、管徑、管道等

3、級、隔熱或隔聲 管道號包括：物料代號、主項(xiàng)代號、管道分段順序號。 管道等級號包括：管道工程壓力等級代號、順序號、管道材質(zhì)代號。 泵的流量控制方案：（1）出口節(jié)流控制；（2）旁路控制。 換熱器的溫度控制方案：（1）調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)的流量；（2）調(diào)節(jié)換熱面積（適用于蒸汽冷凝換熱器）；（3）旁路調(diào)節(jié)。第3章 物料衡算和能量衡算 3.1 物料衡算 在化工過程中，物料平衡是指在單位時間你進(jìn)入系統(tǒng)（體系）的全部物料質(zhì)量必定等于離開該系統(tǒng)（體系）的全部物料質(zhì)量再加上損失掉的與積累起來的物料質(zhì)量。 物料平衡方程 列物料平衡式時應(yīng)特別注意下列事項(xiàng)：（1）物料平衡是指質(zhì)量平衡，而不是體積或物質(zhì)的量平衡。若體系內(nèi)有化學(xué)

4、反應(yīng)，則衡算式中各項(xiàng)以摩爾/小時為單位時，必須考慮反應(yīng)式中的化學(xué)計量系數(shù)，因?yàn)榉磻?yīng)前后中的各元素原子數(shù)守恒。（2）對于無化學(xué)反應(yīng)體系能列出獨(dú)立物料平衡式的最多數(shù)目等于輸入和輸出的物流離得組分?jǐn)?shù)。（3）在寫平衡方程時，要盡量使方程中所包含的未知數(shù)最少。 物料衡算的基本步驟：（1）畫出工藝流程示意圖；（2）列出化學(xué)反應(yīng)方程式；（3）確定計算任務(wù)；（4）收集數(shù)據(jù)資料；（5）選擇計算基準(zhǔn)；（6）建立物料平衡方程，計算、整理、校核。（7）繪制物料流程圖，填寫正式物料衡算表 消耗定額：生產(chǎn)每噸合格產(chǎn)品需要的原料、輔助原料及試劑等的消耗量。第4章 設(shè)備的工藝設(shè)計和選型 4.1 設(shè)備工藝設(shè)計與選型原則及方法

5、化工工程設(shè)計的主體：工藝設(shè)計、設(shè)備選型。 化工設(shè)備從總體上分為： 定型設(shè)備（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）；非定型設(shè)備（非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）。 設(shè)備的主要工藝設(shè)計參數(shù)： 泵：流量、揚(yáng)程、軸功率、允許吸上高度。 換熱器：熱負(fù)荷、換熱面積、冷熱載體的種類、冷熱流體的流量、溫度、壓力。 風(fēng)機(jī)：風(fēng)量、風(fēng)壓。 反應(yīng)器：反應(yīng)器類型、進(jìn)出口物料的流量組成溫度壓力、催化劑種類規(guī)格數(shù)量性能參數(shù)、反應(yīng)器內(nèi)換熱裝置的形式和熱負(fù)荷、熱載體的準(zhǔn)類數(shù)量壓力溫度、反應(yīng)器的主要尺寸。 4.2 化工設(shè)備的材料和選材原則 4.3 泵的設(shè)計和選型 按泵作用于液體的原理可將泵分為葉片式和容積式兩大類。 葉片式泵：離心泵、軸流泵、旋渦泵。 容積式泵：往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子

6、泵。 泵的技術(shù)指標(biāo)（1）型號；（2）揚(yáng)程；（3）流量；（4）必需氣蝕余量；（5）功率和效率。 液下泵：經(jīng)常安裝在液體貯槽內(nèi)，對軸封要求不高，適于輸送化工過程中各種腐蝕性液體，泄漏的液體仍流入貯槽內(nèi)，既節(jié)省了空間又改善了操作環(huán)境，其缺點(diǎn)是效率不高。 屏蔽泵：一種無泄漏泵，葉輪和電機(jī)連為一個整體并密封在同一個泵殼內(nèi)，不需要軸封。所以成為無密封泵。在化工生產(chǎn)中常輸送易燃、易爆、劇毒的液體，缺點(diǎn)是效率較低。 軸流泵：利用高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳將液體推進(jìn)而達(dá)到輸送的目的，適用于大體積流量、低揚(yáng)程的場合。 4.4 氣體輸送、壓縮設(shè)備的設(shè)計與選型 氣體輸送、壓縮設(shè)備按出口壓力和用途可分為以下5類：（1）通風(fēng)機(jī) 簡

7、稱風(fēng)機(jī)，壓力在0.115MPa以下，壓縮比為11.15。通風(fēng)機(jī)可分為軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)。（2）鼓風(fēng)機(jī) 壓力為0.1150.4MPa，壓縮比小于4。鼓風(fēng)機(jī)可分為羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)。（3）壓縮機(jī) 壓力大于0.4MPa，壓縮比大于4，壓縮機(jī)分為活塞式、離心式、螺桿式、往復(fù)式。（4）制冷機(jī) 為低溫用戶提供冷量。（5）真空泵 用于減壓。 在化工生產(chǎn)中，軸流式通風(fēng)機(jī)在空冷器和冷卻水塔的通風(fēng)方面的應(yīng)用很廣泛。 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。 螺桿式壓縮機(jī)依靠兩個螺旋形轉(zhuǎn)子相互嚙合進(jìn)行氣體壓縮的。在汽缸中平行放置兩個高速回轉(zhuǎn)、按一定傳動比相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子，形成進(jìn)氣、壓縮、排氣過程。 螺桿式壓縮機(jī)與

8、往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，同屬于容積型壓縮機(jī)，就運(yùn)動形式而言，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子和離心式壓縮機(jī)一樣作高速運(yùn)動，所以螺桿式壓縮機(jī)兼有活塞式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)。螺桿式壓縮機(jī)沒有往復(fù)運(yùn)動部件，不存在不平衡慣性力，所以螺桿式壓縮機(jī)的設(shè)備基礎(chǔ)要求低；螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，即排氣幾乎不受排氣壓力的影響；螺桿式壓縮機(jī)在較寬的工作范圍內(nèi)仍能保持較高的效率，沒有離心式壓縮機(jī)在小排氣量時喘振和大排氣量時扼流的現(xiàn)象。 螺桿式壓縮機(jī)適用于中低壓及中小排氣量，如干式螺桿壓縮機(jī)，排氣量范圍為3500m3/min，排氣壓力小于1.0MPa，噴油螺桿壓縮機(jī)，排氣量范圍為5100m3/min，排氣壓力小于1.7MPa?；钊?/p>

9、推料式過濾離心機(jī) 具有自動連續(xù)操作、分離因數(shù)較高、單機(jī)處理量大、結(jié)構(gòu)緊湊、銑制板網(wǎng)阻力小、轉(zhuǎn)鼓不易積料等特點(diǎn)。推料次數(shù)可根據(jù)不同的物料進(jìn)行調(diào)節(jié)，推料活塞級數(shù)越多，對懸浮液的適應(yīng)性越大，分離效果越好。適用于固體顆粒大于等于0.25mm、固含量大于等于30%的結(jié)晶狀或纖維狀物料的懸浮液，大量應(yīng)用在碳酸氫銨、硫酸銨、尿素等化肥及制鹽等工業(yè)部門。 主要型號有WH型：（臥式單級）、WH2型（臥式雙級）、HR型（雙級柱形轉(zhuǎn)鼓）、P型（雙級轉(zhuǎn)口型）等。單級臥式活塞推料離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓長度152760mm，轉(zhuǎn)鼓直徑1521400mm，分離因數(shù)3001000。流化床干燥器（1）傳熱效果好。由于物料的干燥介質(zhì)接觸面積大

10、，同時物料在床內(nèi)不斷進(jìn)行激烈攪拌，傳熱效果良好，熱容量系數(shù)大，可達(dá)23206960W/（m2K）。（2）溫度分布均勻。由于流化床內(nèi)溫度分布均勻，避免了產(chǎn)品的任何局部過熱，特別適合某些熱敏物料干燥。（3）操作靈活。在同一設(shè)備內(nèi)可以進(jìn)行連續(xù)操作，也可以進(jìn)行間歇操作。（4）停留時間可調(diào)節(jié)。物料在干燥器內(nèi)的停留時間，可以按需要進(jìn)行調(diào)整，所以對產(chǎn)品含水量有波動的情況更適宜。（5）投資少。干燥裝置本身不包括機(jī)械運(yùn)動部件，裝置投資費(fèi)用低廉，維修工作小。4.11 起重機(jī)械 許多起重機(jī)械，都是間歇使用的，與流程的關(guān)系不大，化工生產(chǎn)中經(jīng)常使用一些簡單的手動的和電動的起重裝置，常見的有手拉葫蘆和電動葫蘆。在選型時，

11、根據(jù)工藝流程安排，根據(jù)其中的最大負(fù)荷和起重高度來選型。 真空泵的主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）真空度 一般有以下幾種表示方法。 以絕對壓力p表示，單位是kPa；以真空度pv表示，單位是kPa；則有：pv（kPa）101.325p（kPa）（2）抽氣速率 指在單位時間內(nèi)，真空泵吸入的氣體體積，即吸入壓力和溫度下的體積流量，單位是m3/h、m3/min；真空泵的抽氣速率與吸入壓力有關(guān)，吸入壓力愈高，抽氣速率愈大。（3）極限真空 指真空泵抽氣時能達(dá)到的穩(wěn)定最低壓力值。極限真空也稱最大真空度。（4）抽氣時間 指以抽氣速率S從初始壓力抽到終了壓力所耗費(fèi)的時間，單位為min。 化工中常見的真空泵有如下幾種類型：

12、（1）往復(fù)式真空泵 往復(fù)式真空泵的構(gòu)造和原理與往復(fù)式壓縮機(jī)基本相同，但真空泵的壓縮比比較高。例如95%的真空度時壓縮比約為20，所吸氣體的壓力很小，故真空泵的余隙容積必須更小，排除和吸入發(fā)夢必須更加輕巧靈活。 往復(fù)式真空泵所輸送的氣體不應(yīng)含有液體。（2）水環(huán)真空泵 簡稱水環(huán)泵，工作時由于葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用，將泵內(nèi)水甩至殼壁形成水環(huán)，此水環(huán)具有密封作用，使葉片間的空隙形成許多大小不同的密封室，葉輪的旋轉(zhuǎn)使密封室由小變大形成真空，將氣體從吸入口吸入，然后密封室有大變小，氣體由壓出口排出。水環(huán)真空泵最高真空度可達(dá)85%。為維持泵內(nèi)液封，水環(huán)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時要不斷地充水。（3）液環(huán)真空泵 簡稱液環(huán)泵（

13、納氏泵），外殼呈橢圓形，其內(nèi)裝有葉輪，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，液體在離心力的作用下被甩至四周沿壁形成橢圓形液環(huán)。和水環(huán)泵一樣，工作腔也是有一些大小不同的密封室組成的，液環(huán)泵的工作腔有兩個，由泵殼的橢圓形狀形成。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，每個工作腔內(nèi)的密封室由小變大由吸入口吸進(jìn)氣體，然后由大變小將氣體強(qiáng)行排出。此外輸送的氣體不與泵殼直接接觸，所以只要葉輪采用耐腐蝕材料制造，液環(huán)泵也可用于腐蝕性氣體的抽吸。（4）旋片真空泵 簡稱旋片泵，是旋轉(zhuǎn)式真空泵，當(dāng)帶有兩個旋片的偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，旋片在彈簧及離心力的作用下，緊貼泵體內(nèi)壁滑動，吸氣工作室擴(kuò)大，被吸氣體通過吸氣口進(jìn)入吸氣工作室，當(dāng)旋片轉(zhuǎn)至垂直位置時，吸氣完畢，此時

14、吸入的氣體被隔離，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，被隔離的氣體被壓縮后壓強(qiáng)升高，當(dāng)壓強(qiáng)超過排氣閥的壓強(qiáng)時，氣體從泵排氣口排出。因此，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，有兩次吸氣排氣過程。 旋片泵的主要部分浸沒與真空油中，為的是密封各部件的間隙充填有害的余隙和得到潤滑。旋片真空泵適用于抽除干燥或含有少量可凝性蒸氣的氣體，不適用于抽除含塵和對潤滑起化學(xué)作用的氣體。 噴射泵，利用高速流體射流時靜壓能向動能轉(zhuǎn)換而造成真空，將氣體吸入泵內(nèi)，并在混合室通過碰撞、混合以提高吸入氣體的機(jī)械能，氣體與工作流體一起被排出泵外。噴射泵的工作流體可以是水蒸氣也可以是水，前者稱為蒸汽噴射泵，后者稱為水噴射泵。 單級蒸汽噴射泵僅能達(dá)到90%的真空度，為獲得

15、更高的真空度可采用多級蒸汽噴射泵。噴射真空泵的優(yōu)點(diǎn)是工作壓力范圍廣，抽氣量大，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是工作效率低。 4.4 換熱器的設(shè)計和選型（1）按工藝功能分類（2）按傳熱方式和結(jié)構(gòu)分類19間壁式換熱器的分類和特性分類名稱特性相對費(fèi)用耗用金屬量/（kg/m2）管殼式固定管板式使用廣泛，已系列化，殼程不易清洗，當(dāng)管殼兩物流溫差大于60應(yīng)設(shè)膨脹節(jié)，最大使用溫差不應(yīng)大于1301.030浮頭式殼程易清洗，管殼兩物料溫差可大于120，內(nèi)墊片易滲漏1.2246U形管式制造安裝方便，造價較低，管程耐高壓，但結(jié)構(gòu)不緊湊，管子不易更換和不易機(jī)械清洗1.01填料函式優(yōu)缺點(diǎn)同浮頭式，造價高，不宜制造大直徑設(shè)備1

16、.28板式板翅式緊湊、效率高，可用于多股物料同時熱交換，使用溫度小于1500.616螺旋板式制造簡單、緊湊，可用于帶顆粒物料，溫位利用好，不易檢修50傘板式制造簡單、緊湊，成本低，易清洗，使用溫度小于150，使用壓力小于1.18106Pa16波紋板式緊湊，效率高，易清洗，使用溫度小于150，使用壓力小于1.47106Pa管式空冷器投資和操作費(fèi)用一般較水冷低，維修容易，但受周圍空氣溫度影響大0.81.8套管式制造方便，不易堵塞，好金屬多，使用面積不宜大于20m20.81.4150噴淋管式制造方便，可用海水冷卻，造價叫套管式低，對周圍環(huán)境有水霧腐蝕0.81.160箱管式制造簡單，占地面積大，一般作

17、為出料冷卻液膜式升降膜式刮板薄膜式離心薄膜式其他板殼式熱管離心泵分類類型一覽表序號分類方式類型特點(diǎn)1吸入方式單吸泵液體從一側(cè)進(jìn)入泵殼，葉輪存在軸向力雙吸泵液體從兩側(cè)進(jìn)入泵殼，葉輪不存在軸向力，泵的流量將近單吸泵的兩倍2級數(shù)單級泵泵軸上有一個葉輪多級泵同一泵軸上裝兩個或多個葉輪，級數(shù)越多揚(yáng)程越高3泵軸方位臥式泵軸平行于水平面立式泵軸垂直于水平面4殼體型式分段式泵殼體按與軸垂直的平面部分，節(jié)段與節(jié)段之間用長螺栓連接中開式泵殼體在通過軸心線的平面剖分蝸殼泵裝有螺旋形壓水室透平式泵裝有導(dǎo)頁式壓水室5特殊結(jié)構(gòu)管道泵泵作為管路的一部分，安裝時無需改變管路潛水泵泵和電動機(jī)制成一體浸入水中液下泵泵體浸入液體中

18、屏蔽泵葉輪和電動機(jī)轉(zhuǎn)子連為一體，并在同一密封殼體內(nèi)，不需采用密封結(jié)構(gòu)，屬于無泄漏泵磁力泵除進(jìn)出口外，泵體全封閉，泵與電機(jī)的連接采用磁鋼互吸而驅(qū)動自吸式泵泵啟動時無需灌液高速泵由增速箱使泵轉(zhuǎn)速增加，一般轉(zhuǎn)速可達(dá)10000r/min以上立式桶形泵進(jìn)出口接管在上部同一高度上，有內(nèi)外兩層殼體 4.6 貯罐的設(shè)計和選型 （1）原料和成品貯罐 這類貯罐的體積和需要貯存的物料關(guān)系十分明顯。原料的貯存有全廠性的原料庫房貯存和車間工段性的原料貯存。全廠性的貯存一般主張至少有一個月的耗用量貯存。車間的貯存一般考慮至少半個月的用量貯存。 成品的貯罐一般是指液體和固體，固體的成品貯罐使用較少，常常都及時包裝，只有中間

19、性貯槽。液體的產(chǎn)品貯罐一般設(shè)計至少有一周的產(chǎn)品產(chǎn)量，有時候根據(jù)物料的出路，如場內(nèi)使用，視下一工段（車間）的耗量，可以貯存一個月以上或貯存量可以達(dá)到下一工段使用的兩個月的數(shù)量。如果是廠的終端產(chǎn)量，貯罐作為待包裝貯罐，存量可適當(dāng)小一些，最多可以考慮半個月的產(chǎn)量。因?yàn)榻K端產(chǎn)品應(yīng)及時進(jìn)入成品大貯罐或包裝進(jìn)入成品庫房。 氣柜常常作為中間貯存氣體使用的，一般可以設(shè)計的稍大些，可以達(dá)兩天或略多時間的產(chǎn)量，以為氣柜不宜曠日持久貯存，當(dāng)下一工段停止使用時，這一產(chǎn)期工序應(yīng)考慮停車。 （2）中間貯罐 當(dāng)物料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的主要貯罐距工藝設(shè)施較遠(yuǎn)，或者作為原料或中間體間歇或中斷供應(yīng)時調(diào)節(jié)用，有些中間貯罐是待測試檢驗(yàn)

20、，以確定去向的貯罐，如多組分精餾過程中確定產(chǎn)品合格與否的中間行貯罐，有些貯罐是工藝過程中切換使用，或以備翻罐挪轉(zhuǎn)用的中間罐等。 （3）計量罐、回流罐 計量罐的容積一般考慮少到10分鐘或15分鐘，多到2小時或4小時產(chǎn)量的貯存，計量罐裝載系數(shù)一般只考慮6070%，以為計量罐的刻度一般在罐的直筒部分，使用度常為滿量程的8085%。 （4）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，使之壓力比較穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量操作的穩(wěn)定，因此往往體積較大，常常是下游使用設(shè)備510分鐘的用量。以備緊急時有充裕的時間處理故障、調(diào)節(jié)流程或關(guān)停機(jī)器。 某些物料在恒定溫度下，以氣液平衡的狀態(tài)出現(xiàn)在貯罐中，

21、而在工藝過程中使用器蒸氣，則這類罐稱為汽化罐，其物料汽化空間足夠下游設(shè)備3分鐘以上的用量。 （5）混合、拼料罐 化工產(chǎn)品有一些是要隨間歇生產(chǎn)而略有波動變化的，如某些物料的固含量、黏度、pH值、色度或分子量等可能在某個范圍內(nèi)波動，為使產(chǎn)物質(zhì)量劃一，或減少出廠檢驗(yàn)的批號分歧，在產(chǎn)品包裝前將若干批加以拼混，俗稱“混批”，混批罐的大小根據(jù)工藝條件而定，考慮若干批的產(chǎn)了，裝載系數(shù)約為70%（用氣體鼓泡或攪拌混合）。 （6）包裝罐等 包裝罐一般可視同為中間貯罐，原則上是晝夜罐，對于需要及時包裝的貯罐、定期清洗的貯罐，容積可考慮偏小。 4.7 塔設(shè)備的設(shè)計與選型 在設(shè)計中選擇塔型，必須綜合考慮各種因素，并遵

22、循以下基本原則： （1）要滿足工藝要求，分離效率高。 （2）生產(chǎn)能力要大，有足夠的操作彈性。 （3）運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高，操作維修方便，少出故障。 （4）結(jié)構(gòu)簡單，賈工方便，造價較低。 （5）塔壓降小。 4.8 反應(yīng)器的設(shè)計和選型 反應(yīng)器的設(shè)計要點(diǎn)： （1）保證物料轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時間 這是反應(yīng)器工藝設(shè)計的關(guān)鍵條件，物料反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率有動力學(xué)因素，也有控制因素，一般在工藝物料衡算時，已研究確定。設(shè)計者常常根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)、生產(chǎn)實(shí)踐和中試及工廠數(shù)據(jù)，確定一個轉(zhuǎn)化率的經(jīng)驗(yàn)值，而反應(yīng)的充分和必要時間也是由研究和經(jīng)驗(yàn)所決定的。設(shè)計人員根據(jù)物料的轉(zhuǎn)化率和必要的反應(yīng)時間可以在選擇反應(yīng)器型式時，作為重要依據(jù)。 （2）滿足物料

23、和反應(yīng)的熱傳遞要求 化學(xué)反應(yīng)往往都有熱效應(yīng)，有些反應(yīng)要及時移出反應(yīng)熱，有些反應(yīng)要保證加熱的量，因此在設(shè)計反應(yīng)器時，一個重要的問題是要保證有足夠的傳熱面積，并有一套能適應(yīng)所設(shè)計傳熱方式的有關(guān)裝置。此外，再設(shè)計反應(yīng)器時還要有溫度測定控制的一套系統(tǒng)。 （3）設(shè)計適當(dāng)?shù)臄嚢杵骱皖愃谱饔玫臋C(jī)構(gòu) 物料在反應(yīng)器內(nèi)接觸應(yīng)當(dāng)滿足工藝規(guī)定的要求，使物料在湍流狀態(tài)下，有利于傳熱、傳質(zhì)過程的實(shí)現(xiàn)。對于腐蝕反應(yīng)器來說，往往依靠攪拌器來實(shí)現(xiàn)物料流動和接觸的要求。 （4）注意材質(zhì)選用和機(jī)械加工要求 4.9 液固分離設(shè)備的選型 液固分離是重要的化工單元操作，液固分離的方法主要有： （1）浮選 在懸浮液中鼓入空氣將疏水性的固體

24、顆粒（加入浮選劑，疏水性）粘附在氣泡上面與液體分離的方法； （2）重力沉降 借助于重力的作用使固液混合物分離的過程； （3）離心沉降 在離心力的作用下使用機(jī)械沉降的分離過程； （4）過濾 利用過濾介質(zhì)將固液進(jìn)行分離的過程。 活塞推料式過濾離心機(jī)具有自動連續(xù)操作、分離因數(shù)較高，單機(jī)處理量大、結(jié)構(gòu)緊湊、銑制板網(wǎng)阻力小、轉(zhuǎn)鼓不易積料等特點(diǎn)。推料次數(shù)可根據(jù)不同的物料進(jìn)行調(diào)節(jié)，推料活塞級數(shù)越多，對于懸浮液的適應(yīng)性越大，分離效果越好。適用于固體顆粒大于0.25mm、固含量較高的結(jié)晶狀或纖維狀物料的懸浮液。 4.10 干燥設(shè)備的設(shè)計和選型 流化床干燥器的特點(diǎn)： （1）傳熱效果好。由于物料的干燥介質(zhì)接觸面積大

25、，同時物料在床內(nèi)不斷地進(jìn)行激烈攪拌，產(chǎn)熱效果良好，熱容量系數(shù)大。 （2）溫度分布均勻。由于流化床內(nèi)溫度分布均勻，避免了產(chǎn)品的任何局部過熱，特別設(shè)和某些熱敏材料的干燥。 （3）操作靈活。在同一設(shè)備內(nèi)可以進(jìn)行連續(xù)操作，也可以進(jìn)行間歇操作。 （4）停留時間可調(diào)節(jié)。物料在干燥器內(nèi)的停留時間，也可以按需要進(jìn)行調(diào)整，所以對產(chǎn)品含水量有波動的情況更適宜。 （5）投資少。干燥裝置本身不包括積雪運(yùn)動部件，裝置投資費(fèi)用低廉，維修工作量小。第5章 車間布置設(shè)計第6章 管道設(shè)計與布置 6.8 常用設(shè)備的管道布置 6.8.1 泵的管道布置 （1）離心泵進(jìn)口管道應(yīng)盡量縮短，盡量少拐彎，以避免突然縮小管徑，以降低介質(zhì)流動的

26、壓力降，改善泵的吸入條件。 （2）離心泵進(jìn)口管道應(yīng)盡量避免“氣袋”而導(dǎo)致離心泵抽空，若不能避免時，需在“氣袋”頂加DN1520放氣閥。 （3）離心泵進(jìn)口管道若在水平管段上變徑，需采用偏心大小頭，管頂取平，以避免形成氣袋。 （4）蒸汽往復(fù)泵、計量泵、非金屬泵的吸入口須設(shè)過濾器，避免雜物進(jìn)入泵內(nèi)。 （5）泵的進(jìn)出口管道和閥門的找你干糧不得壓在泵體上，應(yīng)在靠近泵的管段上裝設(shè)恰當(dāng)?shù)闹У跫埽M可能做到泵移走時不加臨時支架。 （6）備用泵的位置應(yīng)根據(jù)裝置的具體條件考慮，一般為每2臺操作泵設(shè)置1臺備用泵。間歇操作或損壞時對生產(chǎn)影響不大的泵，一般不用備用泵。 （7）吸入管道要有約2/100的坡度。 （8）泵的

27、排出管上一般設(shè)止回閥，防止泵停時物料倒沖。止回閥應(yīng)設(shè)在切斷閥之前，停車后將切斷閥關(guān)閉，防止止回閥閥板長期受壓損壞。 （9）泵的安裝標(biāo)高要保證足夠的吸入壓頭。 （10）懸臂式離心泵的吸入口配管應(yīng)考慮拆卸葉輪的空間。 （11）容積式泵當(dāng)流量減小時容積式泵的壓力急劇上升，因此不能在容積式泵的出口管道上之間安裝節(jié)流裝置來調(diào)節(jié)流量。通常采用旁路調(diào)節(jié)或改變轉(zhuǎn)速，改變沖程大小來調(diào)節(jié)流量。容積式泵一般在排出管上設(shè)安全閥，防止因超壓發(fā)生事故，安全閥排出管與吸入管相連通。 （12）蒸汽往復(fù)泵的排氣管應(yīng)少拐彎，不設(shè)閥門，在可能積聚冷凝水的部位設(shè)排放管，放空量大的還要裝設(shè)消聲器，乏氣應(yīng)排至戶外適宜地點(diǎn)，進(jìn)汽管應(yīng)在進(jìn)汽

28、閥前設(shè)冷凝水排放管，防止水擊汽缸。 （13）盡可能將入口閥門布置在垂直管道上。 （14）在泵的出口處應(yīng)安裝壓力表，應(yīng)安裝在泵出口與第一個切斷閥之間的官道上且便于觀察其工作壓力；泵體與泵的切斷閥前后的管道都應(yīng)設(shè)置放盡閥。 6.8.2 換熱器的管道布置 （1）配管應(yīng)使換熱器內(nèi)氣相空間無積液，液相空間無氣阻。 （2）換熱器的配管要滿足共計和操作的要求。同事還應(yīng)便于檢修和安裝。管道不因妨礙管箱端抽出管束和拆卸換熱器端蓋法蘭，并留有足夠空間。 （3）管殼式換熱器的工藝管道布置應(yīng)注意冷熱物流的流向，一般被加熱的介質(zhì)（冷流）應(yīng)由下而上，被冷凝或被冷卻介質(zhì)（熱流）應(yīng)由上而下；換熱器管道的布置應(yīng)方便操作和不妨礙

29、設(shè)備的檢修，并為此創(chuàng)造必要的條件；管道布置不應(yīng)影響設(shè)備的抽芯；管道和閥門的布置不應(yīng)妨礙設(shè)備法蘭和閥門自身法蘭的拆卸和安裝。 （4）對于幾臺并聯(lián)的換熱器，為了使流量分配均勻，管道宜對稱布置，但管道有流量調(diào)節(jié)裝置時除外。 （5）合適的流動方向和管道布置能簡化和改善管道布置的質(zhì)量，節(jié)約管件便于安裝。 6.8.3 容器的管道布置 臥式容器液體和氣體的進(jìn)口一般布置在一端的頂部，液體出口在另一端的底部，蒸汽出口則在液體出口的頂部。進(jìn)口也能從底部伸入。在對著管口的地方設(shè)防沖板，這種布置適合于大口徑管道，有時能節(jié)約管子和管件。 放空管在一端的頂部，放盡口在另一端的底部，同時使容器放盡端傾斜。若容器水平安裝，則

30、放盡口可放在易于操作的任何位置或出料管上。如果人孔設(shè)在頂部，放空口則設(shè)在人孔蓋上部。 安全閥可放在頂部任何地方，最好放在有閥的管道附近，這可以和閥共用平臺和通道。當(dāng)安全閥的出口排入密閉管道系統(tǒng)時，應(yīng)避免積液，并滿足安全閥出口管道順介質(zhì)流向成45度向下與密閉總管頂部相接，且無袋形。 吹掃蒸汽進(jìn)口在排氣口另一端的側(cè)面，可以切線方向進(jìn)入，使蒸汽在罐內(nèi)回轉(zhuǎn)前進(jìn)。 進(jìn)出口分布在容器的兩端，若進(jìn)出料英氣的液面波動不大，則液面計的位置不受限制，否則應(yīng)放在容器的中部。壓力表則裝在頂部氣相部位，在地面上或操作平臺上看得見的地方。溫度計裝在底部的也向部位，從側(cè)面水平插入，通常與出口在同一斷面上，對著通道或平臺。

31、人孔可布置在頂上、側(cè)面或封頭中性，以側(cè)面較為方便；但在框架上支承時占地面積大，故以布置頂上為宜。人孔中心高出地面3.6m以上時應(yīng)設(shè)操作平臺。 支座以布置在離封頭L/5處為宜，可依實(shí)際情況而定。 接口要靠近相連的設(shè)備，如排出口應(yīng)近泵入口，工藝、公用工程和安全閥接管盡可能組合起來，并對著管架。 臥式容器的管口大多數(shù)在一條直線上，各種閥門也都直接裝在管口上。所以管口間的距離要便于這些閥的操作。此外，管道布置還與容器在操作臺（地面）上的安裝高度有關(guān)。 容器底部離臺面高則出料管閥門裝在臺面上，在臺面上操作；若距離低則裝在臺面下，將閥桿接長，伸到臺面上進(jìn)行操作。 立式容器管口方位不受內(nèi)件的影響，完全取決于

32、管道布置的需要。一般劃分為操作區(qū)與配管區(qū)兩部分。加料口、視鏡、溫度計等長需操作及觀察的管口布置在操作區(qū)，人孔可布置在頂部，也可布置在桶身，排出口布置底部。高大的立式容器在操作區(qū)要設(shè)置操作平臺。立式容器一般成排布置，因此把操作相同的管道一起布置在相應(yīng)容器的相應(yīng)位置可避免操作有誤。 6.8.5 管廊上的管道布置 敷設(shè)在管廊上的管道種類有：公用管道、公用工程管道、儀表管道、電纜。 （1）大直徑輸送液體的重管道應(yīng)布置在靠近管架柱子的位置或布置在管架柱子的上方，以使管架的梁承受較小的彎矩。小直徑的管道宜布置在管架的中央部位。 （2）一般設(shè)備的平面布置都是在管廊的兩側(cè)按工藝流程順序布置的，因此與管廊左側(cè)設(shè)

33、備聯(lián)系的管道布置在管廊的左側(cè)，與管廊右側(cè)設(shè)備聯(lián)系的管道布置在管廊的右側(cè)。管廊中部宜布置公用工程管道。 （3）對于雙城管廊，通常氣體管道、熱的管道宜布置在上層，液體的、冷的、化學(xué)藥劑以及其他有腐蝕性介質(zhì)的管道及非金屬管道宜布置在下層。因此公用工程管道中的蒸汽、壓縮空氣、瓦斯以及其他工藝氣體管道布置在上層，其余的公用工程管道可以布置在上層和下層。 （4）在支管根部設(shè)有切斷閥的蒸汽、熱載體油等公用工程管道，其位置應(yīng)便于設(shè)置閥門操作平臺。對于單側(cè)布置設(shè)備的管廊，這些管道宜靠近設(shè)備的一側(cè)布置。 （5）低溫冷凍管道、液化石油氣管道和其他應(yīng)避免受熱的管道不宜布置在熱管道的上方或緊靠不保溫的熱管道。 （6）個

34、別大直徑管道進(jìn)入管廊改變標(biāo)高有困難時可以平拐進(jìn)入，此時該管道應(yīng)布置在管廊的邊緣。 （7）管廊在進(jìn)出裝置處通常通常集中有較多閥門，應(yīng)設(shè)置操作平臺，平臺宜位于管道的上方。對于雙層的管廊，在裝置邊界處應(yīng)盡可能將雙層平臺合并成單程以便布置平臺。必要時沿管廊走向也應(yīng)設(shè)操作檢修通道。 （8）集中布置的閥門錯位布置，以保證管道布置緊湊。 （9）由總管引出的支管上的閥門應(yīng)盡量靠近總管布置，并裝在水平管道上。 （10）沿管廊兩側(cè)柱子的外側(cè)，通常布置調(diào)節(jié)閥組、伴熱蒸汽分配站、凝結(jié)水收集站及取樣冷卻器、過濾器等小型設(shè)備。 （11）在管廊的橫梁附近設(shè)置排液管時，應(yīng)使排液管包括隔熱層在熱膨脹位移時不至于與梁相碰。 （1

35、2）對于隔熱管道，應(yīng)設(shè)管托支承。對于奧氏體不銹鋼裸管，宜在支點(diǎn)處的管道底部焊與管道材質(zhì)相同的弧形墊板。 （13）在布置管廊的管道時，要同儀表專業(yè)協(xié)商為儀表槽架留好位置。當(dāng)裝置內(nèi)的電纜槽架架空敷設(shè)時，也要榮電氣專業(yè)協(xié)商并為電纜槽架留好位置。 （14）當(dāng)泵布置在管廊下方且泵的進(jìn)出口管嘴在管廊內(nèi)時，上層管廊的下層應(yīng)留有上下穿越所需的間隙。 6.8.6 其他管道設(shè)置 （1）放空 凡管道上的最高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置放氣閥，最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排空閥，在停工時可能產(chǎn)生積液的管道也應(yīng)設(shè)排空閥。 放空管直徑（mm）：當(dāng)主管DN小于150時，采用DN20，主管DN150200時，采用DN25，主管DN大于200時，采用DN40。 所有放空管上的閥應(yīng)盡量靠近主管。 （2）取樣 取樣口應(yīng)設(shè)在操作方便、取樣有代表性的地方。氣體取樣在水平敷設(shè)的管道時，取樣口應(yīng)從管頂引出，在垂直敷設(shè)的管道時，可設(shè)任意側(cè)。對連續(xù)進(jìn)出物料的塔或者容器，當(dāng)體積較大時，取樣往往不能及時反映當(dāng)時情況，取樣點(diǎn)最好不裝在這些設(shè)備上面，而應(yīng)盡量裝在物料進(jìn)場流動的管道上。 取樣器開關(guān)比較頻繁時，容易損壞，因此取樣管上一