1、4 化工設備的選型及設計計算4.1 概述本章主要內容4.2 標準設備的選型本章重點：泵的選型4.3 非標設備的設計計算貯槽的設計、蒸發器選型及設計4.4 非標設備工藝條件圖的繪制非標設備工藝條件圖的繪制4.1 概述 化工設備是組成化工裝置的基本單元，是指在化工生產中常用的泵、風機、罐、釜、塔器、換熱器、貯槽(罐)等。化工設備分類標準設備（定型設備）：是成批按系列生產的，并可以從設備生產廠家買到，可以從產品目錄或樣本中查閱其規格及牌號。例如：泵、風機、離心機等。非標設備（非定型設備）：是化工過程中需要專門設計的特殊設備。例如蒸發器、塔器等。4.1 概述一、化工設備工藝設計的任務：對于標準設備：根

2、據工藝要求，計算并選擇某種型號，以便訂貨。 對于非標設備：根據根據工藝要求，通過工藝計算，提出型式、材料、尺寸和其他一些要求。再由化工設備專業進行機械設計，由有關工廠制造。二、化工設備工藝設計的成果的表達：1、設備一覽表；2、設備工藝條件圖或設備總圖。4.1 概述三、化工設備選型和工藝設計的原則：(1)合理性 設備必須滿足工藝一般要求，設備與工藝流程、生產規模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應，又能充分發揮設備的能力。(2)先進性 要求設備的運轉可靠性、自控水平、生產能力、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

3、；工人在操作時，勞動強度小，盡量避免高溫高壓高空作業，盡量不用有毒有害的附件附料。4.1 概述(4)經濟性 設備投資省，易于加工、維修、更新少，沒有特殊的維護要求，運行費用少。引進先進設備，考察設備性價比，考慮是否易于被國內消化吸收和改進利用。(5)結構要求強度：合理的強度，保證設備的安全運行剛度：設備及其構件在外壓的作用下，保持原有狀況的能力耐久性：設備的使用年限，一般化工設備的使用年限為10-12年，高壓設備為20-25年密封性：根據有毒物質在車間內允許的濃度來確定。它對處理易燃易爆及有毒介質非常重要用材和制造：盡量少用貴重材料，避免復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

4、運輸方便：尺寸與形狀設計時要注意運輸方便與否，設備的直徑、長度、重量要符合公路、鐵路、水運的運輸規定4.1 概述4.2 標準設備的選擇一、定型設備的選擇方法及原則 根據物料性質、工藝要求、使用環境等等確定設備的形式 根據設計項目規定的生產能力和生產周期考慮設備臺數，設備選型依據有關手冊和生產廠家的產品目錄 在選用設備同時，要注意設備備件的供應情況，對供應緊張的備件，最好在訂貨時也訂購備件 定型設備的選擇，按其生產能力，一般偏高一個等級選用，也可以按工廠的近期發展要求選配 4.2 標準設備的選擇4.1 泵的選型4.2 標準設備的選擇單級離心泵立式軸流泵齒輪泵水環真空泵4.2 標準設備的選擇(1)

5、確定泵的型式 依據物料的性質如溫度、粘度、揮發性、毒性、化學腐蝕性、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泵或多級離心泵；輸送有腐蝕性介質，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選用計量泵或柱塞泵等。泵的用步驟4.2 標準設備的選擇(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。如果數據是正常流量，則應在正常流量的基礎上乘以1112的安全系數。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

6、的位能差，兩端容器上靜壓力差，兩端全系統的管道、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。4.2 標準設備的選擇(3)確定泵的安裝高度。計算(4)確定泵的臺數和備用。一般只設一臺泵，在特殊情況下，也可采用兩（多）臺泵同時串聯或并聯操作。輸送泥漿或含有固體顆粒及其他雜質的泵和一些重要操作崗位用泵應設有備用泵。對于大型的連續化流程，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

7、送介質不是清水時，應考慮密度、粘度等對泵的流量、揚程性能的影響。(6)確定冷卻水或驅動蒸汽的耗用量。(7)選用電動機。(8)填寫選泵規格表。4.3 非標標準設備的工藝設計非標設備的設計程序（1）工藝流程上確定設備的類型：例如真空制鹽需要蒸發設備、固液分離設備等；（2）確定設備材質（3）匯集設計條件：根據物料衡算和熱量衡算，確定設備負荷、轉化率和效率要求，確立設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 非標標準設備的工藝設計（4）選定設備的基本結構型式 根據各類設備的性能、使用特點和適用的范圍，依據各類規范、樣本和說明書、進行權衡比較，確定該

8、設備的基本結構型式。例如確定是用重力沉降、離心沉降等等；（5）設計設備的基本尺寸：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 非標標準設備的工藝設計（6）向設備制造設計(機械設計)專業提出設計條件如材質、溫度、壓力、裝載系數、運轉周期、維修安裝要求和設備開口、支承等等和設備草圖，由設備設計專業人員根據各種規范進行機械設計、強度設計和檢驗，提出施工圖等。（7）匯總列出設備一覽表。 4.3 非標標準設備的工藝設計4.3.1 貯槽的選型及設計化工生產中原料、中間物料、產品都需要貯存。用于氣體、液體的容積設備，國內己形成了系列標準。貯槽設計

9、方法：（1）匯集工藝設計數據 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 非標標準設備的工藝設計(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了系列化和標準化。在貯罐型式選用時，應盡量選擇已經標準化的產品。 (4)容積計算（核心）4.3 非標標準設備的工藝設計 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

10、至少半個月的用量貯存。液體產品貯罐一般設計至少有一周的產品產量。液體貯罐的裝載系數通常可達80；中間貯罐 ：一般考慮一晝夜的產量或發生量；計量罐：計量罐的容積一般考慮最少為1015min，多則2h的產量的儲存。計量耀裝載系數一般只考慮6070；一般儲槽、計量槽取0.8-0.9，攪拌反應器取0.7-0.85，對沸騰操作或易發泡的反應器取0.4-0.6。 高徑比一般取H:D=1-24.3 非標標準設備的工藝設計緩沖罐、汽化罐： 緩沖罐的目的是使氣體有一定數量的積累，保持壓力比較穩定，從而保證工藝流程中流量穩定。其容量通常是下游設備510min的用量，有時可以超過15min的用量。 汽化罐的物料汽化

11、空間通常是貯罐總容積的一半。汽化空間的容積大小，通常根據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 非標標準設備的工藝設計(5)確定貯罐基本尺寸(6)選擇標準型號：如沒有則自行設計。(7)開口和支座 在設備上考慮進料、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，并留有一定數目的備用孔。立式或臥式裙座、鞍座、三角支座等(8)繪制設備草圖(條件圖) ，提出設計條件和訂貨要求 繪制設備容器的外形輪廓，標注一切有關尺寸，包括容器管口的規格，井填寫“設計條件表”，由設備專業的人員，進行非標推設備設計。4.3 非標標準

12、設備的工藝設計例1、設計提溴廢液為原料蒸發法生產鹵片的保溫槽（蒸發與制片之間銜接）（1）蒸發過程為間歇操作，制片過程為連續操作；（2）蒸發器的裝料容積為15m3;（3）保溫溫度125（考慮夾套蒸汽保溫）設備一覽表序號設備位號設備名稱及規格型號材質操 作參 數單位數量重量來源備注溫度壓力1234567891011124.3 非標標準設備的工藝設計4.3.2 蒸發器的選型及設計一、常用蒸發器的形式及工作原理4.3 非標標準設備的工藝設計4.3 非標標準設備的工藝設計1-蒸發室2-加熱室3-循環泵4-下循環管5-上循環管（沸騰段）進料進料生蒸汽冷凝水二次蒸汽排料排料4.3 非標標準設備的工藝設計4.

13、3 非標標準設備的工藝設計二、外加熱室強制蒸發器的工藝設計4.4 化工設備圖化工設備圖：化工設備裝配圖表達各零件間的裝配聯接關系、設備的結構形狀等。內容： 一組視圖 尺寸 技術要求 零件序號、明細表 標題欄 接管口序號和管口表 設備技術特性表4.4 化工設備圖 一、化工設備的結構特點 設備主殼體以回轉體為主，如6； 設備主體上有較多開孔和接管口，如2、5； 大量采用焊接結構； 較多標準零部件，如2、4、8； 結構尺寸相差懸殊。1 二、化工設備的習慣表達方法 1、多次旋轉的表達方法 2、管口方位的表達方法 3、細部結構的表達方法 4、斷開和分段表達方法 1、多次旋轉的表達方法 不平行于基本投影面

14、的結構 視圖、剖視 圖例：液面計a、人孔b 注意：應避免各結構旋轉后投影重疊 圖例：接管d 2、管口方位的表達方法 用粗實線示意畫出設備管口 標注管口符號及方位角 圖例： a，b，c，d 90，150，225，315 3、細部結構的表達方法 局部放大圖（節點圖） 必須標注名稱和繪圖比例 常用在焊接接頭和法蘭聯接面 圖例：設備底座支承圈 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： 設備過高或過長，又具有相同結構 圖例：填料塔 斷開處為規格、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、化工設備的簡化畫法 1、標準件的簡化畫法 2、管法蘭的簡化畫法

15、3、重復結構的簡化畫法 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、重復結構的簡化畫法 （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。 不同規格或堆放方法的填充物，必須分層表示?？偨Y 化

16、工設備的習慣表達方法 1、多次旋轉的表達方法 2、管口方位的表達方法 3、細部結構的表達方法 4、斷開和分段表達方法 化工設備的簡化畫法 1、標準件的簡化畫法 2、管法蘭的簡化畫法 3、重復結構的簡化畫法螺孔和螺紋連接件規則排列的管子按規則排列的孔塔盤及其填充物第三節 化工設備的尺寸標注 一、尺寸基準的選擇 設備筒體和封頭的軸線或對稱中心線 設備筒體和封頭焊接時所用的環焊縫 化工容器中接管法蘭的密封面 設備安裝時所使用的支座底面二、常見結構的尺寸注法1、筒體內徑、壁厚和長度2、封頭內徑、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”1331334 4第四節 化工設備圖的表格與技術要求 一、設備管口表 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。 規格、用途、聯接面型式完