化工設(shè)備的選型及設(shè)計計算培訓(xùn)講義

4化工設(shè)備的選型及設(shè)計計算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(fēng)機、罐、釜、塔器、換熱器、貯槽(罐)等?；ぴO(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(fēng)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。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。4.1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。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，也可以按工廠的近期發(fā)展要求選配4.2標準設(shè)備的選擇4.1泵的選型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4.2標準設(shè)備的選擇(2)確定選泵的流量和揚程①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1．1～1．2的安全系數(shù)。②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5％—10％。4.2標準設(shè)備的選擇(3)確定泵的安裝高度?！嬎?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。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。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；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；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。

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。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）4.3非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計①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)通常可達80％；②中間貯罐：一般考慮一晝夜的產(chǎn)量或發(fā)生量；③計量罐：計量罐的容積一般考慮最少為10~15min，多則2h的產(chǎn)量的儲存。計量耀裝載系數(shù)一般只考慮60％~70％；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=1-24.3非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計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，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5~10min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。4.3非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計(5)確定貯罐基本尺寸(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。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≥125℃（考慮夾套蒸汽保溫）設(shè)備一覽表序號設(shè)備位號設(shè)備名稱及規(guī)格型號材質(zhì)操作參數(shù)單位數(shù)量重量來源備注溫度壓力1234567891011124.3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4.3非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計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4.3非標標準設(shè)備的工藝設(shè)計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)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4.4化工設(shè)備圖一、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。1二、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)構(gòu)旋轉(zhuǎn)后投影重疊圖例：接管d

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，d90°，150°，225°，315°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、管法蘭的簡化畫法3、重復(fù)結(jié)構(gòu)的簡化畫法1、標準件的簡化畫法如電動機、人孔、液面計等粗實線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。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（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。（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（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。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Φ133×4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”Φ133×4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)編寫同一個管口符號，須在符號右下角加數(shù)字區(qū)別。如a1和a2。一般從主視圖左下角開始，順時針依次編寫。2、管口表說明各管口規(guī)格、用途等內(nèi)容的表格。常放在技術(shù)特性表下方。二、技術(shù)特性表重要技術(shù)特性和設(shè)計依據(jù)一覽表常放在管口表的上面三、技術(shù)要求1、化工設(shè)備的通用技術(shù)條件“鋼制焊接容器技術(shù)條件JB741-1980”“鋼制管殼式換熱器技術(shù)條件JB1147-1980”2、設(shè)備加工裝配的要求焊接、加工和裝配時所要達到的要求與技術(shù)指標3、設(shè)備檢驗的要求焊縫質(zhì)量檢驗和設(shè)備整體檢驗要求《化妝品術(shù)語》起草情況匯報中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所一、標準的立項和下達時間2006年衛(wèi)生部政法司要求各標委會都要建立自己的術(shù)語標準。1ONE二、標準經(jīng)費標準研制經(jīng)費：3.8萬三、標準的立項意義術(shù)語標準有利于行業(yè)間技術(shù)交流、提高標準一致性、消除貿(mào)易誤差，作為標準體系中的基礎(chǔ)標準，術(shù)語標準在各個領(lǐng)域的標準體系中均起著重要的作用。隨著我國化妝品衛(wèi)生標準體系建設(shè)逐步加快，所涉及的術(shù)語和定義的數(shù)量也在迅速增長，在此情形下，化妝品術(shù)語標準的制定就顯得尤為重要。四、標準的制訂原則1.合法性遵守《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》中關(guān)于化妝品的定義。2.協(xié)調(diào)性直接引用或修改采用的方式，與相關(guān)標準中的術(shù)語和定義相協(xié)調(diào)。3.科學(xué)性對于沒有國標或定義不統(tǒng)一的術(shù)語，在定義時體現(xiàn)科學(xué)性的原則。4.實用性在標準體系中出現(xiàn)頻率較高，與行業(yè)聯(lián)系較緊密的術(shù)語優(yōu)先選用。五、標準的起草經(jīng)過

第一階段：資料搜集

搜集國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)、標準、文獻并對國外文獻如美國21CFR進行翻譯。第二階段：2007年末形成初稿

初稿內(nèi)容包括一般術(shù)語、衛(wèi)生化學(xué)術(shù)語、毒理學(xué)術(shù)語、微生物術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語、人體安全和功效評價術(shù)語，常用英文成份術(shù)語等７部分。第三階段：專家統(tǒng)稿1.2007年12月第一次專家統(tǒng)稿會（修訂情況：1.在結(jié)構(gòu)上增加原料功能術(shù)語、相關(guān)國際組織和科研機構(gòu)等內(nèi)容；2.在內(nèi)容上增加一般術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語的種類，將化妝品行業(yè)的新產(chǎn)品類別納入本標準；3.對于毒理學(xué)、衛(wèi)生化學(xué)、微生物學(xué)術(shù)語進行修改；4.刪除與化妝品聯(lián)系不緊密、無存在必要的常用英文成分術(shù)語。2.2009年1月第二次專家統(tǒng)稿會會議意見：1.修改能引用國家標準的盡量引用國家標準；對存在歧義的個別用詞進行修改。2.刪除由于本標準中的“產(chǎn)品術(shù)語”一章和香化協(xié)會所制定的某個標準存在重復(fù)，因此刪除“產(chǎn)品術(shù)語”一章的內(nèi)容；對“原料功能術(shù)語”的內(nèi)容進行梳理，刪除了20余條內(nèi)容。3.增加專家建議增加“化妝品限用物質(zhì)”等若干項術(shù)語。第四階段：征求意見2009年2月面向全國公開征求意見。第五階段：征求意見的處理與形成送審稿。在征求意見的處理階段再次征求了相關(guān)專家的意見。六、標準的內(nèi)容依據(jù)1.《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》;2.《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》;3.美國21CFR；4.相關(guān)領(lǐng)域國家標準如：GB5296.3-2008消費品使用說明化妝品通用標簽，GB/T14666-2003分析化學(xué)術(shù)語等；5.國內(nèi)外化妝品的相關(guān)文獻，如《化妝品監(jiān)督管理及安全性評價》等。七、標準的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容（一）結(jié)構(gòu)：1.范圍2.一般術(shù)語3.毒理學(xué)試驗方法術(shù)語4.衛(wèi)生化學(xué)檢驗方法術(shù)語5.微生物檢驗方法術(shù)語6.人體安全性和功效性評價術(shù)語7.常用原料術(shù)語8.縮寫9.中英文索引（二）主要內(nèi)容：1).一般術(shù)語39條涉及化妝品的基本定義、化妝品生