化工設(shè)備選型與工藝設(shè)計

1、第二章收塵設(shè)備1、除塵裝置：從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)微粒子的設(shè)備稱為除塵裝置 2、按分離原理分類 ：按分離原理分類 ：重力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置） 慣性力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）離心力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）洗滌式除塵裝置過濾式除塵裝置電除塵裝置 聲波除塵裝置3、機(jī)械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有：重力沉降室，慣性除塵器，旋風(fēng)除塵器4、重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置 重力沉降室：影響沉降室效率的主要因素 沉降室內(nèi)氣流速度（一般為0.32.0m/s） 沉降室長度 沉降室高度優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易維護(hù)管

2、理、壓損?。?0130Pa）。缺點(diǎn)：占地面積大、除塵效率低（僅作為高效除塵器的預(yù)除塵裝置，除去較大和較重的粒子） 。5、旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)旋風(fēng)分離器性能的主要操作參數(shù)為氣體處理量、分離效率和氣體通過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降。（1）、氣體處理量 旋風(fēng)分離器的處理量由入口的氣速決定，入口氣體流量是旋風(fēng)分離器最主要的操作參數(shù)。一般入口氣速ui在1025m/s。（2）、分離效率 分離效率：總效率o 和 粒級效率pi 總效率o：進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部粉塵中被分離下來的粉塵的質(zhì)量分率 粒級效率pi ：進(jìn)入旋風(fēng)分離器的粒徑為di的顆粒被分離下來的質(zhì)量分率 d50為粒級效率為50%的顆粒直徑，稱為分割粒徑。 （3）

3、、壓強(qiáng)降氣體通過旋風(fēng)分離器時，由于進(jìn)氣管、排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力，氣體流動時的局部阻力以及氣體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動能損失造成了氣體的壓強(qiáng)降， 對型式不同或尺寸比例不同的設(shè)備c的值也不同，要通過實驗測定，對于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器c=8.0。旋風(fēng)分離器的壓降一般在3002000Pa內(nèi)。 旋風(fēng)分離器的型式 旋風(fēng)分離器的形式多種多樣，主要是在對標(biāo)準(zhǔn)型式的旋風(fēng)分離器的改進(jìn)設(shè)計出來的。 進(jìn)氣口 ：為了保證高速氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離起時形成較規(guī)則的旋轉(zhuǎn)流，減少局部渦流與死角，設(shè)計了傾斜螺旋進(jìn)口，螺殼形進(jìn)口、軸向進(jìn)口等。 主體結(jié)構(gòu)與各部分尺寸比例的優(yōu)化：根據(jù)流場與顆粒流動規(guī)律設(shè)計旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)，常用型式標(biāo)準(zhǔn)型、CL

4、T/A型、CLP型、擴(kuò)散式等。標(biāo)準(zhǔn)型：結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、處理量大；適用于捕集密度大且顆粒尺寸大的粉塵。CLT/A型：這是具有傾斜螺旋面進(jìn)口的旋風(fēng)分離器，結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器相似。這種結(jié)構(gòu)形式在一定程度上可以減小渦流的影響，并且氣流阻力較低（阻力系數(shù)值可取5.05.05）CLP型：是帶有旁路分離室的旋風(fēng)分離器，采用蝸殼式進(jìn)氣口，其上沿較器提頂蓋稍低。含塵氣進(jìn)入氣內(nèi)后即分為上、下兩股旋流?！芭允摇苯Y(jié)構(gòu)能迫使被上旋流帶到頂部的細(xì)微塵粒聚結(jié)并由旁室進(jìn)入向下旋轉(zhuǎn)的這主氣流而得以撲集，對5m 以上的塵粒具有較高的分離效果。根據(jù)器體即旁路分離室形狀的不同，型又分為A和B兩種型式，其阻力系數(shù)值可取4.85

5、.8。擴(kuò)散式：這種旋風(fēng)分離器的外筒為上細(xì)下粗的圓錐體，在圓錐體的下部設(shè)有表面光滑的圓錐形擋灰盤（反射屏）。在外筒內(nèi)壁與圓錐形擋灰盤底緣之間留有一定縫隙，粉塵沿內(nèi)壁滑落經(jīng)此縫隙落入灰箱。氣體則由擋灰盤上部旋轉(zhuǎn)向上。這樣就避免了集塵箱內(nèi)的粉塵被氣流重新卷起而帶走，從而得到了分離效率。        這種分離器與CLT/A型旋風(fēng)分離器和XLP型旋風(fēng)分離器比較結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，除塵效率高，并且排塵方便，不易堵塞。適用于凈化顆粒濃度較高的氣體。第四章 換熱器換熱器的基本類型1、混合式換熱器：實例：冷卻塔、氣壓冷凝器（直接接觸式）通過

6、冷熱流體直接混合進(jìn)行熱量交換的設(shè)備稱為混合式換熱器，或直接式換熱器，如冷卻塔、氣壓冷凝器、在傳質(zhì)的同時進(jìn)行傳熱的塔設(shè)備等。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效果好，但不能用于發(fā)生反應(yīng)或有影響的流體之間局限：只適用于允許兩流體混合的場合。2、蓄熱式蓄熱式換熱器利用冷熱兩種流體交替通過換熱器內(nèi)的同一通道而進(jìn)行熱量傳遞。特點(diǎn)：溫度較高的場合，但有交叉污染，溫度波動大局限：不能用于兩流體不允許混合的場合。3、間壁式又稱表面式換熱器利用間壁（固體壁面）進(jìn)行熱交換。冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。應(yīng)用最為廣泛，形式多種多樣，如管殼式換熱器、板式換熱器等管殼式換熱器：管殼式換熱器由管束、管板

7、、殼體，各種接管等主要部件組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為固定管板式、浮頭式、U形管式、填料函式等四種形式。管殼式換熱器分為：固定管板式換熱器，浮頭式換熱器，U形管式換熱器，填料函式換熱器固定管板式換熱器：固定管板式換熱器的管束兩端通過焊接或脹接固定在管板上。物流誤差大于60設(shè)置膨脹節(jié)或撓性管板，最大溫差120。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。缺點(diǎn)：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力適用場合：適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合。浮頭式換熱器優(yōu)點(diǎn)： 管內(nèi)和管間清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力

8、。缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重，造價高，浮頭端小蓋在操作中無法檢查。若浮頭密封失效，將導(dǎo)致兩種介質(zhì)的混合，且不易覺察。適用場合：殼體和管束之間壁溫相差較大，或介質(zhì)易結(jié)垢場合。U形管式換熱器結(jié)構(gòu): U形管式換熱器內(nèi)只有一塊管板，管束彎成U形，管子兩端都固定在一塊管板上。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，承受能力強(qiáng)，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。管束可以抽出清洗。缺點(diǎn)：布管少，管板利用率低，管子壞時不易更換。管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換 適用場合：特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。填料函式換熱器結(jié)構(gòu)：這種設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與浮頭式換熱器相類似，浮頭部分露在殼體以外，在浮頭與殼體的滑動接觸

9、面處采用填料函式密封結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便，造價低，管內(nèi)和管間清洗方便。缺點(diǎn)：填料處易泄漏適用場合： 4MPa 以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度受填料的物性限制。板式換熱器板式換熱器由固定端板、活動端板、傳熱板片、密封墊片、壓緊和定位裝置等構(gòu)成。板式換熱器的板面通常做成波形以增加剛度和流體湍流程度，在板片的四周粘貼墊片，墊片的作用：一是為了密封；二是隔出兩板片之間的流體通道。優(yōu)點(diǎn)：板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，便于組裝和拆卸，清洗、除垢方便；缺點(diǎn)：流道狹窄，處理量小，密封圈也長，流動阻力大，承壓能力差，適應(yīng)溫差和壓力都不大的場合。板翅式換熱器板翅式換熱

10、器由隔板、翅片、封條等組成，它是在兩塊平行金屬隔板之間放置波紋狀的金屬導(dǎo)熱翅片，并在其兩側(cè)邊緣以封條密封而組成單元體，對各單元體進(jìn)行不同的組合和適當(dāng)?shù)呐帕校⒂免F焊焊牢，組成板束，把若干板束按需要組裝，便構(gòu)成不同的流型，冷、熱兩種流體分別流過間隔排列的冷流層和熱流層進(jìn)行熱量傳遞。優(yōu)點(diǎn)：傳熱效率很高(為管殼式換熱器的310倍)，單位體積內(nèi)傳熱面積大，適應(yīng)性廣；缺點(diǎn)：制造難度大，清洗與檢修困難。板翅片換熱器可用于冷凝和蒸發(fā)，特別適應(yīng)低溫和超低溫操作螺旋板式換熱器螺旋板換熱器由螺旋板、頂蓋、接管口等組成。螺旋板由兩張卷制成螺旋狀的金屬板制成。優(yōu)點(diǎn)：螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊(單位體積內(nèi)傳熱面積是管殼式換

11、熱器的23倍)，傳熱效率高(可達(dá)管殼式換熱器的2倍)有自沖刷作用，不易結(jié)垢；缺點(diǎn)：不能承受高壓，適用于粘性流體或含有固體顆粒的懸浮液的換熱。板殼式換熱器板殼式換熱器由殼體和板束組成。殼體形狀隨板束形狀而異，多數(shù)是圓筒形，結(jié)構(gòu)與管殼式殼體相似。板束是由若干長度不等的基本元件組成。每一元件由兩塊節(jié)距相等的冷軋成型的金屬板條，組合并縫焊接而成?；驹臋M截面呈現(xiàn)扁平狀流道，特點(diǎn)：板殼式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，容易清洗，壓力降小，傳熱效率高，但制造工藝較復(fù)雜，焊接技術(shù)要求高。板殼式換熱器常用于加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程。流體流動通道的選擇1）不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程。2）有腐蝕性的流體應(yīng)走管程。3）壓

12、強(qiáng)高的流體應(yīng)走管程。4）飽和蒸汽宜做殼程。5）被冷卻的流體易走殼程。6）流量小粘度大的流體一般走殼程為宜。換熱管排列方式（1）正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列 三角形排列緊湊，傳熱效果好，同一板上管子比正方形多排10%左右，同一體積傳熱面積更大。適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需要進(jìn)行機(jī)械清洗的場合。 （2）正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列 管間形成一條直線通道，便于機(jī)械清洗。要經(jīng)常清洗管子外表面上的污垢時，多用正方形排列。 （3）組合排列法 在多程換熱器中多采用組合排列方法。即每一程中都采用三角形排列法，而在各程之間，為了便于安裝隔板，則采用正方形排列法。第五章 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)器簡介蒸發(fā)：將溶液加熱至沸騰，使溶劑汽

13、化并不斷除去，溶質(zhì)濃度增加。蒸發(fā)所用設(shè)備稱為蒸發(fā)器。蒸發(fā)器的基本要求1、充足的熱源2、溶劑蒸汽能迅速排除3、一定的換熱面積本質(zhì)是換熱器（1）蒸發(fā)操作的目的 獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。 脫除溶劑，將溶液增溶至飽和狀態(tài)，隨后加以冷卻，析出固體產(chǎn)物，即采用蒸發(fā)，結(jié)晶的聯(lián)合操作以獲得固體溶質(zhì)。 除雜質(zhì)，獲得純凈的溶劑。（2）加熱蒸汽和二次蒸汽蒸發(fā)需要不斷的供給熱能。工業(yè)上采用的熱源通常為水蒸氣，而蒸發(fā)的物料大多是水溶液，蒸發(fā)時產(chǎn)生的蒸汽也是水蒸氣。為了區(qū)別，將加熱的蒸汽稱為加熱蒸汽，而由溶液蒸發(fā)出來的蒸汽稱之為二次蒸汽。 蒸發(fā)器的分類 按使用壓力分類 加壓、常壓、真空 按蒸汽利用分類 單

14、效、多效、熱泵 按設(shè)備型式分類 中央循環(huán)管式、夾套式、盤管式、刮板式 按物料啟動情況分類 自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)、薄膜式 按分離室與加熱室相對位置分類 外熱式、內(nèi)熱式 膜式蒸發(fā)器和非膜式蒸發(fā)器膜式蒸發(fā)器1)升膜蒸發(fā)器：垂直長管組成，長3-15m，直徑25-50mm。適用于較稀的溶液，熱敏性及易生泡沫的溶液，不適濃溶液。2)降膜蒸發(fā)器：蒸發(fā)器頂部須設(shè)液體分布器。降膜蒸發(fā)器宜于濃度、粘度較大的溶液。1)， 2)都不宜易析晶或易結(jié)垢溶液。3)旋轉(zhuǎn)刮板蒸發(fā)器：宜于處理易結(jié)晶、易結(jié)垢、高粘度的溶液。4)板式蒸發(fā)器：體積小，停留時間短，傳熱系數(shù)高， 加熱面積可調(diào)，易拆洗，宜于熱敏性料液。缺點(diǎn)：密封邊長，壓力小

15、。1. 升膜蒸發(fā)器原理：溶液預(yù)熱到接近沸點(diǎn)時由蒸發(fā)器底部送入，進(jìn)入加熱管時立即受熱沸騰汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽帶動下，沿管壁邊呈膜狀向上流動邊蒸發(fā)。到達(dá)分離室后，完成液與二次蒸汽分離后由分離室底部排出。ü 優(yōu)點(diǎn)：適于處理蒸發(fā)量較大的稀溶液，熱敏性和易生泡沫的溶液；û 缺點(diǎn)：不適于濃度高、粘度大、有晶體析出溶液的蒸發(fā)。 1. 升膜式蒸發(fā)器· 結(jié)構(gòu):加熱室由許多垂直長管組成，加熱管直徑為25-50mm，管長和管徑之比約為100-150。上部有汽液分離室。· 特點(diǎn):形成的液膜與蒸發(fā)的氣流的方向相同，由下而上的并流上升。· 升膜式在蒸發(fā)時形成膜。

16、優(yōu)缺點(diǎn)· 優(yōu)點(diǎn)：濃縮物料時間短，對熱敏性物料影響小。· 缺點(diǎn)：不適宜粘度大和受熱后易積垢及濃縮后產(chǎn)生結(jié)晶的物料。2 . 降膜蒸發(fā)器溶液預(yù)熱后由加熱室頂部加入，經(jīng)管端的液體分布器均勻分配在各加熱管內(nèi)，在重力作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀向下流動，并進(jìn)行蒸發(fā)。汽液混合物從管下端流出，在分離器內(nèi)進(jìn)行汽液分離后完成液由分離室底部排出。z 優(yōu)點(diǎn)：適于處理：濃度高、粘度較大（0.050.45 Pa·s）的溶液。z 缺點(diǎn)：不適于處理：易結(jié)晶、結(jié)垢的溶液。2、降膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)：與升膜式不同的關(guān)鍵部件是分配器，分配器類型有篩板型、鋸齒型、導(dǎo)流棒型、旋液導(dǎo)流型等特點(diǎn)：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流方向

17、相同，物料自上面進(jìn)下面出。注意事項:這類蒸發(fā)器操作的關(guān)鍵是設(shè)置良好的液體分布器，以保證溶液均勻成膜和防止二次蒸汽從加熱管頂部穿出。3、分配篩板:它是利用液體的自流作用進(jìn)行分配的。在管板上方一定距離水平安裝一塊篩孔板，篩孔對準(zhǔn)加熱管之間的管板，當(dāng)篩板上面保持一定液層時，液體從篩孔淋灑到管板上，液體離各加熱管口距離相等，就沿管板均勻流散到各管子的邊沿，成薄膜狀沿管壁下流。為了保證液流的分布均勻，可采用二層或三層篩板，多次分配，這種分配設(shè)備雖然很簡單，但只是作稀薄液體的分配，對粘稠物料難以分配均勻。4、升膜、降膜式蒸發(fā)器的比較升膜式蒸發(fā)器：成膜方便，不存在液體分配不勻的問題，但是不適合粘度大的液體濃

18、縮降膜式蒸發(fā)器：成膜均勻度不如升膜式，適合粘度較高的物料濃縮。3 . 升降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板，將加熱管束分成兩部分。溶液由升膜管束底部進(jìn)入，流向頂部，然后從降膜管束流下，進(jìn)入分離室，得到完成液。適于處理濃縮過程中粘度變化大的溶液、廠房有限制的場合 3.升降膜蒸發(fā)器· 易達(dá)到升膜。· 有利于液膜體 均勻分布。· 有利于操作。· 兩個濃縮過程串聯(lián)，可提高產(chǎn)品的濃縮比，減低設(shè)備高度。 4、刮板式蒸發(fā)器定義：通過旋轉(zhuǎn)的刮板使料液形成液膜的蒸發(fā)設(shè)備。· 結(jié)構(gòu)：刮板、蒸發(fā)室、轉(zhuǎn)動軸、軸承、軸封、夾套加熱

19、室、物料分配盤· 關(guān)鍵部件：刮板和內(nèi)圓筒· 操作液料從進(jìn)料管以穩(wěn)定的流量進(jìn)入隨軸旋轉(zhuǎn)的分配盤中，在離心力的作用下，通過盤壁小孔被拋向器壁，受重力作用沿器壁下流，同時被旋轉(zhuǎn)的刮板刮成薄膜，薄膜溶液在加熱區(qū)受熱，蒸發(fā)濃縮，同時受重力作用下流。刮板式蒸發(fā)器特點(diǎn)：1、 這種蒸發(fā)器傳熱系數(shù)較高。2、結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)備加工精度高。3、圓筒的直徑一般不大。一般選擇在300500毫米為宜。4、蒸發(fā)器加熱室的圓筒內(nèi)表面必須經(jīng)過精加工。5、軸要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。6、蒸發(fā)器在離心力場的作用下具有很高傳熱系數(shù)。7、利用旋轉(zhuǎn)的離心盤所產(chǎn)生的離心力對溶液的周邊分布作用而形成薄膜。傳熱效率很高，蒸發(fā)強(qiáng)度很大，由于離心力的作用，霧沫夾帶現(xiàn)象很少，物料加熱時間很短，特別適合熱敏性物料的蒸發(fā)。5.離心式薄膜蒸