化工设计概论第七章_设备的工艺设计与选型.ppt

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1、第七章 设备的工艺设计与选型 分类：1 1）一类称标准设备或定型设备；）一类称标准设备或定型设备；2 2）一类称非标准设备或非定型设备。）一类称非标准设备或非定型设备。化工化工设备设备工工艺设计艺设计，对对于定型和于定型和标标准准设备设备来来说说就是就是选选型，型，对对于非于非标标准准设备设备来来说说就是通就是通过过化工化工计计算，提出型算，提出型式、材料、尺寸和其它一些要求，由化工式、材料、尺寸和其它一些要求，由化工设备专业进设备专业进行行工程机械加工工程机械加工设计设计，由有关机械加工厂制造。，由有关机械加工厂制造。设备工艺设计与选型原则 1合理性；2可靠性，先进性；3安全性：4经济性。全

2、面贯彻先进、适用、高效、安全、可靠、经济俭省的原则，审慎地研究，认真地设计。设备工艺设计的主要工作和方法 1 1结合流程确定化工单元操作所需结合流程确定化工单元操作所需设备类型设备类型；2 2确定确定设备材质设备材质；3 3确定设备的确定设备的设计参数设计参数；4 4确定确定标准设备的型号和台数；标准设备的型号和台数；5 5确定确定标准图标准图的图号和型号；的图号和型号；6 6非标设备，向非标设备，向(机械设计机械设计)专业专业提设计条件提设计条件；7 7汇总汇总列出列出设备设备一一览览表表。8.8.同设备专业设计人员进行图纸会签。同设备专业设计人员进行图纸会签。第二节 化工设备的材料和选材原

3、则材料分类：1金属；2非金属；3复合材料。第二节 化工设备的材料和选材原则选材一般原则：1满足工艺及设备要求；2材质可靠，使用安全；3易于加工；4立足市场，立足国内，立足当地资源；5综合经济指标核算。第三节 泵的设计与选型1.泵的分类；各种泵的特性第三节 泵的设计与选型2.泵的技术指标：1型号；2扬程；3流量；4必需汽蚀余量；5功率与效率。2、化工生产常用泵螺杆泵往复泵塑料泵喷射器（左）液下泵（右）屏蔽泵屏蔽泵由于没有转轴密封，可以做到绝对无泄漏，因而在化工装置中的使用已愈来愈普遍。屏蔽泵的原理和结构特点普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接，使叶轮与电动机一起旋转而工作，而屏

4、蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。屏蔽泵把泵和电机连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。隔膜泵隔膜泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。隔膜泵中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会被

5、分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出。二、选泵的原则 1、基本泵型和泵的材料；2、扬程和流量要求；3、有效汽蚀余量和安装高度；4、泵的台数和备用率。选泵的工作方法和基本程序 1 1列出选泵的岗位和介质的基础数据；列出选泵的岗位和介质的基础数据；2.2.确定确定选泵选泵的流量和的流量和扬扬程程；3 3选择泵选择泵的的类类型，确定具体型号型，确定具体型号；4 4换换算算泵泵的性能的性能；5 5确定确定泵泵的安装高度的安装高度；6 6确定确定泵泵的台数和的台数

6、和备备用率用率；7 7校核泵的轴功率选定泵的材料及轴封；校核泵的轴功率选定泵的材料及轴封；8 8确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量；确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量；9 9选用电动机；选用电动机；1010填写选泵规格表。填写选泵规格表。泵选型中考虑的问题:耐腐蚀问题 一直以来，腐蚀就是化工设备最头痛的危害之一，稍有不慎，轻则损坏设备，重则造成事故甚至引发灾难。据有关统计，化工设备的破坏约有60%是由于腐蚀引起的，因此在化工泵选型时首先要注意选材的科学性。通常有一种误区，认为不锈钢是“万能材料”，不论什么介质和环境条件都捧出不锈钢，这是很危险的。1.1.硫酸硫酸:氟塑料具有较好的耐硫酸性能，采用衬氟氟塑料

7、具有较好的耐硫酸性能，采用衬氟泵是一种更为经济的选择。泵是一种更为经济的选择。2.2.盐酸盐酸 :内衬橡胶泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料内衬橡胶泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是输送盐酸的最好选择。等）是输送盐酸的最好选择。3.3.硝酸硝酸:不锈钢是应用最广的耐硝酸材料，对常温不锈钢是应用最广的耐硝酸材料，对常温下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性，对于高温硝下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性，对于高温硝酸，通常采用钛及钛合金材料。酸，通常采用钛及钛合金材料。4.4.醋酸醋酸 :不锈钢是优良的耐醋酸材料，高温高浓醋不锈钢是优良的耐醋酸材料，高温高浓醋酸或含有其它腐蚀介质等苛刻要求时，可选用高合酸或含有

8、其它腐蚀介质等苛刻要求时，可选用高合金不锈钢或氟塑料泵。金不锈钢或氟塑料泵。5.5.碱（氢氧化钠）碱（氢氧化钠）:钢铁广泛应用于钢铁广泛应用于8080以下、以下、30%30%浓度内的氢氧化钠溶液，也有许多工厂在浓度内的氢氧化钠溶液，也有许多工厂在100100、75%75%以下时仍采用普通钢铁，虽然腐蚀增加，但经济以下时仍采用普通钢铁，虽然腐蚀增加，但经济性好。对于高温碱液多采用钛及钛合金或者高合金不锈性好。对于高温碱液多采用钛及钛合金或者高合金不锈钢。钢。6.6.氨氨 :只有铜和铜合金不宜使用。只有铜和铜合金不宜使用。7.7.盐水（海水）盐水（海水）:普通钢铁在氯化钠溶液和海水、咸普通钢铁在氯

9、化钠溶液和海水、咸水中腐蚀率不太高，一般须采用涂料保护水中腐蚀率不太高，一般须采用涂料保护 ;各类不锈钢各类不锈钢也有很低的均匀腐蚀率，但可能因氯离子而引起局部性也有很低的均匀腐蚀率，但可能因氯离子而引起局部性腐蚀，通常采用腐蚀，通常采用316316不锈钢较好。不锈钢较好。8.8.醇类、酮类、酯类、醚类醇类、酮类、酯类、醚类 :基本没有腐蚀性，常用材基本没有腐蚀性，常用材料均可适用料均可适用 .酮、酯、醚对多种橡胶有溶解性，在选择酮、酯、醚对多种橡胶有溶解性，在选择密封材料时避免出错。密封材料时避免出错。冷却问题 密封问题 粘度问题 在选材时切不可随意和盲目，应多查阅相关资料或借鉴成熟经验。(

10、2)确定选泵的流量和扬程流量的确定和计算。选泵时以最大流量为基础。流量的确定和计算。选泵时以最大流量为基础。扬程的确定和计算。扬程的确定和计算。单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。即单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。即用来克服两端容器的位能差，两端容器上静压力用来克服两端容器的位能差，两端容器上静压力差，两端全系统的管道、管件和装置的阻力损失，差，两端全系统的管道、管件和装置的阻力损失，以及两端（进口和出口）的速度差引起的动能差。以及两端（进口和出口）的速度差引起的动能差。泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口 压力差。扬程用压力差。扬程用HH表

11、示，单位为米（表示，单位为米（mm）。）。流量Q m3/s压头H mH2o轴功率N kW效率%离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线性能参数：性能参数：HQ曲线 NQ曲线 Q曲线离心泵的特性曲线由制造厂附于产品样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。特性曲线：特性曲线：3 3确定泵的安装高度确定泵的安装高度为保证泵安全操作，不发生汽蚀现象，必须保证：为保证泵安全操作，不发生汽蚀现象，必须保证：(4)确定泵的台数和备用率。(5)校核泵的轴功率。离心泵的离心泵的轴功率轴功率N是指电机输入到泵轴是指电机输入到泵轴的功率的功率。流体从泵获得的实际功率为泵的流体从泵获得的实际功率为泵的有效功率有效功率N

12、e，由泵的流量和扬程求得，由泵的流量和扬程求得有效功率与轴功率的比值为离心泵的效率有效功率与轴功率的比值为离心泵的效率(6)确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量。(7)选用电动机。参考书：周希章，周全等.如何正确选用电动机.机械工业出版社，2003年11月.第五节 换热设备的设计与选型 一、换热器的分类一、换热器的分类一、换热器的分类一、换热器的分类 1 1按工艺功能分类按工艺功能分类 (1)(1)冷却器冷却器 (2)(2)加热器加热器(3)(3)再沸器再沸器(4)(4)冷凝器冷凝器 (5)(5)蒸蒸发发器器 (6)(6)过热过热器器 (7)(7)废热锅废热锅炉炉 (8)(8)换热换热器器 2 2按传

13、热方式和结构分类按传热方式和结构分类 根根据据热热量量传传递递方方法法不不同同，可可以以分分间间壁壁式式，直直接接式和蓄式和蓄热热式。式。二、常用的换热器二、常用的换热器二、常用的换热器二、常用的换热器 夹套式夹套式换热换热器器，蛇管式，蛇管式换热换热器器，套管式，套管式换热换热器器，管壳式管壳式换热换热器器，板式，板式换热换热器器，螺旋板式等。，螺旋板式等。换热器换热器换热器管壳式换热器选用中应注意的问题1、壳程、管程的选择2 补偿的选择筒壁与管壁温差在50时，防止热效应导致的结构破坏，要进行热补偿。补偿圈、u形管、热塞补偿、浮头补偿。可采用u形膨胀节。3 管程数、壳程数的选择管程数：介质沿

14、换热管长度方向往、返次数。管内流量较小时，可增加管程数达到理想流速。管程数分程数为：1，2，4，6，8，10，12。壳程数：介质在壳体内沿壳体轴向往返的次数。4 管壳长径比的选择管壳长径比 在425之间。卧式管壳式换热器，610最常见。立式管壳式换热器，46为宜。（稳定）5 折流板的选择5 折流板的选择切去弓形的高度一般为圆筒内直径的20%45%。（无相变时25%，蒸发切去45%，冷凝时50%。）折流板的间距不小于圆通内直径的五分之一，且不小于50mm，最大间距不大于圆筒内直径。间距过小，不便于制造及检修，阻力增大。过大，对传热不利。可参考表7-4。1换热器设计的一般原则(1)(1)基本要求基

15、本要求 满足工艺操作条件满足工艺操作条件能长期运转能长期运转安全可靠安全可靠不泄漏不泄漏维修清洗方便维修清洗方便满足工艺要求的传热面积满足工艺要求的传热面积尽量有较高的传热效率尽量有较高的传热效率流体阻力尽量小流体阻力尽量小满足工艺布置的安装尺寸等要求满足工艺布置的安装尺寸等要求 2 传热系数K选定k-再求传热面积A-在选用合适的换热器-计算出流体的给热系数-校核k值是否合适由初定k值，可参考工厂同类型设备的k值，或选用k值的经验数据。5 5 折流板的选择折流板的选择3 传热面积通常以对流传热系数较小的一侧的传热面积为基准；若两者相差不大，可选用平均面积。实际选用的面积比计算结果通常要大10%

16、20%,计算误差大或操作波动大，A有时增加30%。4 污垢热阻系数 污垢导致传热器能力急剧下降的主要因素 在设计换热器时要慎重考虑流速和壁温的影响。从工艺上降低污垢系数，如改进水质，消除死区，增加流速，防止局部过热等。5 传热壁温与定性温度传热壁温是确定定性温度的依据，定性温度则是在传热计算中确定物性的依据。壁温过高，引起物料变质；过低，会使物料凝固。管子和壳体温差相差较大时，要根据最大的温差去考虑膨胀节。(4）流速 流速较高，可提高传热效率，有利于冲刷污垢和沉积；但流速不能过大。参见常用流速范围。(3)终端温差2.管壳式换热器的设计和选用管壳式换热器是一种传统的标准换热设备，它具有制造方便、

17、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温高压等优点，是工厂中应用最广泛的换热设备。三、管壳式换热器的选用 标准换热器型式：固定管板式，浮头式，标准换热器型式：固定管板式，浮头式，U U形管式和填料函式。形管式和填料函式。标准换热器型号的表示方法：标准换热器型号的表示方法：DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/Ns(DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/Ns(或或)由由三三个个字字母母组组成成，第第一一个个字字母母表表示示前前端端管管箱箱形形式式；第第二二个个字字母母代代表管壳形式；第三个字母代表后端结构形式，参见图例表管壳形式；第三个字母代表后端结构形式，参见图例(图图7.

18、10)7.10)。DNDN公公称称直直径径(mm)(mm)对对重重沸沸器器用用分分数数表表示示，分分子子为为管管箱箱内内直直径径，分分母母为为圆筒内直径。圆筒内直径。P P1 1P P2 2管管程程壳壳程程设设计计压压力力(MPaMPa)、压压力力相相等等时时，只只写写管管程程设设计计压压力力(MPaMPa)。A A公称换热面积公称换热面积(m(m2 2)。LNLNd dLNLN为公称长度为公称长度(m)(m)，d d为换热管外径为换热管外径(mm)(mm)。N Nt t/N/Nt t管程壳程数，单程时只写管程壳程数，单程时只写N Nt t。I(I(或或)I I级级(或或级级)换热器。换热器。

19、部件分类三、管壳式换热器的型号表示 例例1 1 固固定定管管板板换换热热器器，封封头头管管箱箱，公公称称直直径径700mm700mm，设设计计管管程程压压力力2.5MPa2.5MPa，壳壳程程压压力力1.6Mpa1.6Mpa，公公称称换换热热面面积积200m200m2 2，较较高高级级冷冷拔拔换换热热管管外外径径25mm25mm，管管长长9m9m，4 4管程，单壳程，其型号为：管程，单壳程，其型号为：BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4其他举例可参考教材p148-149设计与选用方法：(1)(1)汇总设计数据、分析设计任务根据工艺衡算和工艺物汇总设计数据、分析设计任务根据工艺衡算

20、和工艺物料的要求、特性，获得物料流量、温度、压力和化学性料的要求、特性，获得物料流量、温度、压力和化学性质、物性参数，取得有关设备的负荷、流程中的地位与质、物性参数，取得有关设备的负荷、流程中的地位与流程中其他设备的关系等数据。流程中其他设备的关系等数据。(2)(2)设计换热流程在换热设计时，应将换热的工艺流程仔设计换热流程在换热设计时，应将换热的工艺流程仔细探讨，以利于充分利用热量，充分利用热源。细探讨，以利于充分利用热量，充分利用热源。(3)(3)选择换热器的材质根据介质的腐蚀性能和其他有关性选择换热器的材质根据介质的腐蚀性能和其他有关性能，按照操作压力，温度，材料规格和制造价格，综合能，

21、按照操作压力，温度，材料规格和制造价格，综合选择。选择。(4)(4)选择换热器类型根据热负荷和选用的换热器材料，选选择换热器类型根据热负荷和选用的换热器材料，选定某一种类型。定某一种类型。(5)(5)确定换热器中冷热流体的流向据热载体的性质，换热确定换热器中冷热流体的流向据热载体的性质，换热任务和换热器的结构，决定采用并流，逆流或错流折流任务和换热器的结构，决定采用并流，逆流或错流折流等。等。(6)(6)确定和计算平均温差确定和计算平均温差tmtm确定终端温差，根确定终端温差，根据化学工程有关公式，算出平均温差。据化学工程有关公式，算出平均温差。(7)(7)计算热负荷计算热负荷QQ。(8)(8

22、)估计污垢热阻系数并初算出传热系数估计污垢热阻系数并初算出传热系数KK。(9)(9)算出总传热面积算出总传热面积AA。(10)(10)调整温度差，再算一次传热面积。调整温度差，再算一次传热面积。(11)(11)选用系列换热器。选用系列换热器。(12(12）验算换热器的压力降。）验算换热器的压力降。(13(13）画出换热器设备草图。由设备机械设计人员）画出换热器设备草图。由设备机械设计人员完成换热器的详细部件设计。完成换热器的详细部件设计。设计与选型的基本步骤第六节 贮罐容器的设计与选型一、贮罐的类型一、贮罐的类型 1.1.根据形状来划分（方方形形贮贮罐罐、圆圆筒筒形形罐罐、球球形形罐罐和和特特

23、殊殊形形贮贮罐罐(如如椭椭圆圆形形、半半椭椭圆圆形形)每每种种型型式式又又按按封封头头形形式式不不同同，分分为为若若干干种种型型式式。常常见见的的封封头头有有平平板板、锥锥形形、球球形形、碟碟形形、椭椭圆圆形形等等。有有些些容容器器如如气气柜柜、浮浮顶顶式式贮罐、其顶部贮罐、其顶部(封头封头)是可以升降浮动的。）是可以升降浮动的。）2.2.按制造材质分按制造材质分（有钢，有色金属和非金属材质之分。）（有钢，有色金属和非金属材质之分。）3.3.按用途分按用途分（贮存，计量，回流，中间周转，缓冲，混合等）（贮存，计量，回流，中间周转，缓冲，混合等）平底平盖贮罐例如：立式平底平盖容器，设计压力为常压

24、，公称容积VN0.06m3，公称直径DN400。标记为：R21A-00-1平底锥盖贮罐立式圆底圆盖贮罐立式锥底椭圆盖贮罐卧式椭圆封头贮罐卧式椭圆封头贮罐卧式无折边球形贮罐贮罐设计的一般程序1.1.汇集工艺设计数据汇集工艺设计数据2.2.选择容器材料选择容器材料3.3.容器型式的选用容器型式的选用4.4.容积计算容积计算5.5.确定贮罐基本尺寸确定贮罐基本尺寸6.6.选择标准型号选择标准型号7.7.开口和支座开口和支座8.8.绘制设备草图绘制设备草图(条件图条件图)标注尺寸，提出设计标注尺寸，提出设计条件和订货要求条件和订货要求第七节 塔设备的设计与选型（一）塔的分类（一）塔的分类（一）塔的分类

25、（一）塔的分类 1 1板式塔板式塔 诸诸如如筛筛板板塔塔、栅栅板板塔塔、舌舌形形板板塔塔、斜斜孔孔板板塔塔、波波纹纹板板塔塔、泡泡罩罩塔塔、浮浮阀阀塔塔、喷喷射射板板塔塔、穿穿流流板板塔、浮动喷射板塔等。塔、浮动喷射板塔等。浮阀塔第七节 塔设备的设计与选型（一）塔的分类（一）塔的分类（一）塔的分类（一）塔的分类 2 2填料塔填料塔 如如金金属属鲍鲍尔尔环环填填料料塔塔、波波网网填填料料塔塔。常常用用的的填填料料有有拉拉西西环环、鲍鲍尔尔环环、矩矩鞍鞍型型填填料料、阶阶梯梯型型填填料料、波波纹纹填填料料、波波网网(丝丝网网)填填料料、螺螺旋旋环环、十十字字环填料等。环填料等。第七节 塔设备的设计

26、与选型（二）选用塔的基本原则（二）选用塔的基本原则（二）选用塔的基本原则（二）选用塔的基本原则 1.要满足工艺要求，分离效率高。2生产能力要大，有足够的操作弹性。3运转可靠性高，操作、维修方便，少出 故障。4结构简单，易于制造加工，造价较低。5塔压降小。第七节 塔设备的设计与选型（三）设计一般步骤（三）设计一般步骤（三）设计一般步骤（三）设计一般步骤 1 1确定基础数据（进料量、组成，状态；产品的确定基础数据（进料量、组成，状态；产品的 质量和收率；物性数据等）质量和收率；物性数据等）。2 2选择合适的工艺流程。选择合适的工艺流程。3 3选择塔设备的形式。选择塔设备的形式。4 4确定塔的操作压

27、力及温度确定塔的操作压力及温度。5 5计算塔高塔径计算塔高塔径。6 6塔结构的设计。塔结构的设计。7 7塔的流体力学计算塔的流体力学计算。第八节 反应器选型设计（一）反应器分类（一）反应器分类（一）反应器分类（一）反应器分类 分类釜式反应器 通用性很大，造价不高，用途最广。它可以连续操作，也可以通用性很大，造价不高，用途最广。它可以连续操作，也可以通用性很大，造价不高，用途最广。它可以连续操作，也可以通用性很大，造价不高，用途最广。它可以连续操作，也可以间歇操作。国家已有间歇操作。国家已有间歇操作。国家已有间歇操作。国家已有KK型和型和型和型和F F型两类反应釜列成标准。型两类反应釜列成标准。

28、型两类反应釜列成标准。型两类反应釜列成标准。KK型是有上型是有上型是有上型是有上盖的釜，形状上偏于盖的釜，形状上偏于盖的釜，形状上偏于盖的釜，形状上偏于“矮胖型矮胖型矮胖型矮胖型”(长径比较小长径比较小长径比较小长径比较小)。F F型没有上盖，形型没有上盖，形型没有上盖，形型没有上盖，形状则偏于状则偏于状则偏于状则偏于“瘦长型瘦长型瘦长型瘦长型”(长径比较大长径比较大长径比较大长径比较大)，材质有碳钢、不锈钢、搪玻璃，材质有碳钢、不锈钢、搪玻璃，材质有碳钢、不锈钢、搪玻璃，材质有碳钢、不锈钢、搪玻璃等几种。等几种。等几种。等几种。釜式反应器比较灵活通用，在间歇操作时，只要设计好搅拌，釜式反应器

29、比较灵活通用，在间歇操作时，只要设计好搅拌，釜式反应器比较灵活通用，在间歇操作时，只要设计好搅拌，釜式反应器比较灵活通用，在间歇操作时，只要设计好搅拌，可以使釜温均一，浓度均匀，反应时间可以长、可以短，可以常压、可以使釜温均一，浓度均匀，反应时间可以长、可以短，可以常压、可以使釜温均一，浓度均匀，反应时间可以长、可以短，可以常压、可以使釜温均一，浓度均匀，反应时间可以长、可以短，可以常压、加压、减压操作，范围较大，而且反应结束后，出料容易，釜的清加压、减压操作，范围较大，而且反应结束后，出料容易，釜的清加压、减压操作，范围较大，而且反应结束后，出料容易，釜的清加压、减压操作，范围较大，而且反应

30、结束后，出料容易，釜的清洗方便，其机械设计亦十分成熟。洗方便，其机械设计亦十分成熟。洗方便，其机械设计亦十分成熟。洗方便，其机械设计亦十分成熟。釜式反应器可用于串联操作，使物料一端流入，另一端出料，釜式反应器可用于串联操作，使物料一端流入，另一端出料，釜式反应器可用于串联操作，使物料一端流入，另一端出料，釜式反应器可用于串联操作，使物料一端流入，另一端出料，形成连续流动。形成连续流动。形成连续流动。形成连续流动。管式反应器 传热面积大，反应可以连续化，流体流动快，停留时间短，经过一定的控制手段，可以使管式反应器有一定的温度梯度和浓度梯度。管式反应器可以用于连续生产，也可以用于间歇操作。固定床反

31、应器 主要应用于气固相反应，其结构简单，操作稳定，便于控制，易于实现连续化，床型可以是多种多样，易于大型化。它可以设计较大的传热面积，可以有较高的气体流速，传热和传质系数可以较高。加热的方式比较灵活，可以有较高的反应温度。但是，固定床反应器床层的温度分布不容易均匀。流化床反应器 流流化化床床的的特特点点是是细细的的或或粗粗的的粒粒子子在在床床内内不不是是静静止止不不动动，而而是是在在高高速速流流体体的的作作用用下下，床床内内固固体体粒粒子子被被扰扰动动悬悬浮浮起起来来，剧剧烈烈运运动动，固固体体的的运运动动形形态态，接近于可以流，接近于可以流动动的流体，故称流化床的流体，故称流化床 流流化化床

32、床反反应应器器的的最最大大优优点点是是传传热热面面积积大大，传传热热系系数数高高，传传热热效效果果好好。缺缺点点由由于于流流化化床床体体系系内内物物料料返返混混严严重重，粒粒子子磨磨损损严严重重，此此外外，通通常常要要有有粒粒子子回回收收和和集集尘尘的的装装置置。床床型型和和构构件件比比较较复复杂杂，操作技，操作技术术要求高以及造价要求高以及造价较较高等高等问题问题。反应器设计要点 在在在在反反反反应应应应器器器器设设设设计计计计时时时时，除除除除了了了了通通通通常常常常说说说说的的的的要要要要求求求求“合合合合理理理理、先先先先进进进进、安安安安全全全全、经济经济经济经济”的原则，还要，考虑

33、下列的原则，还要，考虑下列的原则，还要，考虑下列的原则，还要，考虑下列设计要点：1保证物料转化率和反应时间。2满足物料和反应的热传递要求。3设计适当的搅拌器和类似作用的 机构。4注意材质选用和机械加工要求。釜式反应器的结构和设计1.釜式反应器结构(1)釜体及封头(2)换热装置(3)搅拌器(4)轴密封装置(5)工艺接管搪玻璃反应釜搪玻璃反应釜搪玻璃反应釜搅拌器形状搅拌器形状釜式反应器的结构和设计2.2.釜式反应器的选型设计步骤釜式反应器的选型设计步骤(1)(1)确定反应釜操作方式确定反应釜操作方式确定反应釜操作方式确定反应釜操作方式(2)(2)汇总设计基础数据汇总设计基础数据汇总设计基础数据汇总

34、设计基础数据(3)(3)计算反应釜体积计算反应釜体积计算反应釜体积计算反应釜体积 (4)(4)确定反应釜体积和台数确定反应釜体积和台数确定反应釜体积和台数确定反应釜体积和台数(5)(5)反应釜直径和筒体高度、封头确定反应釜直径和筒体高度、封头确定反应釜直径和筒体高度、封头确定反应釜直径和筒体高度、封头确定(6)(6)传热面积计算和核校传热面积计算和核校传热面积计算和核校传热面积计算和核校(7)(7)搅拌器设计搅拌器设计搅拌器设计搅拌器设计(8)(8)管口和开孔设计，确定其它设施管口和开孔设计，确定其它设施管口和开孔设计，确定其它设施管口和开孔设计，确定其它设施(9)(9)轴密封装置轴密封装置轴

35、密封装置轴密封装置(10)(10)画出反应器工艺设计草图画出反应器工艺设计草图画出反应器工艺设计草图画出反应器工艺设计草图(条件图条件图条件图条件图)，或选出型号。，或选出型号。，或选出型号。，或选出型号。经验法计算反应器体积经验法计算反应器体积 1.间歇槽式反应器体积的计算 V VR RV V0 0/或或V VR RGG/V VR R反应器的有效体积反应器的有效体积，m m3 3；V V0 0平均每小时加入物料的体积平均每小时加入物料的体积，m m3 3h h；/每批操作所需的时间每批操作所需的时间，h;h;G G平均每小时加入物料的质量平均每小时加入物料的质量，kgkgh h；反应物料的密

36、度反应物料的密度，kgkgm m3 3。经验法计算反应器体积经验法计算反应器体积反应器的体积：V VP PV VR R/式中式中：V VP P反应器体积反应器体积，m m3 3；一装填系数。通常由经验确定。一装填系数。通常由经验确定。一般采用一般采用0.70.70.750.75。经验法计算反应器体积经验法计算反应器体积例例1 1 设计年产量为设计年产量为720720吨的醋酸丁酯车间，吨的醋酸丁酯车间，计算所需反应器的体积。计算所需反应器的体积。已知条件：已知条件：（1 1）年工作天数：）年工作天数：300300天天（2 2）反应物料的配比醋酸）反应物料的配比醋酸:1kg,:1kg,丁醇丁醇4.

37、972kg4.972kg (3)(3)醋酸转化醋酸转化率为率为50%50%(4)(4)反应时间反应时间为为34.534.5分分 (5)(5)生产辅助时间生产辅助时间为为3030分分(加料、卸料、清洗加料、卸料、清洗等）等）（6 6）反应物的密度不变：）反应物的密度不变：0.75kg/0.75kg/升升反应器体积计算过程反应器体积计算过程反应器体积计算如下反应器体积计算如下:(1)(1)每小时产量每小时产量 三班制生产三班制生产720X1000/300X24=100(kg)720X1000/300X24=100(kg)(2)(2)每批生产时间每批生产时间 34.5+30=64.5(34.5+30

38、=64.5(分分)=1.08()=1.08(小时小时)(3)(3)每批生产的醋酸丁酯的量每批生产的醋酸丁酯的量100X1.08=108(kg/100X1.08=108(kg/批批)(4)(4)醋酸和丁醇每批加料量醋酸和丁醇每批加料量CHCH3 3COOH+CCOOH+C4 4HH9 9OH=OH=CHCH3 3COOCCOOC4 4HH9 9+H+H2 2OO 60 74 116 60 74 116 X(kg)Y(kg)108(kg)X(kg)Y(kg)108(kg)反应器体积计算过程反应器体积计算过程X=108X60/116=55.9(kg)X=108X60/116=55.9(kg)Y=10

39、8X74/116=68.9(kg)Y=108X74/116=68.9(kg)因醋酸转化因醋酸转化率为率为50%,50%,实际上加醋酸实际上加醋酸55.9/0.5=111.8(kg)55.9/0.5=111.8(kg)丁醇实际加入量为丁醇实际加入量为:111.8X4.972=684(kg)111.8X4.972=684(kg)每批加料每批加料量为量为:111.8+684=795.8(kg)111.8+684=795.8(kg)(5)(5)反应混合物体积反应混合物体积795.8/0.75=1061795.8/0.75=1061升升反应器体积计算过程反应器体积计算过程(6)(6)反应器体积反应器体积

40、设装料系数设装料系数取取75%,75%,则则1061/0.75=1420(L)1061/0.75=1420(L)(7)(7)查有关化工手册查有关化工手册(表表3-15)3-15)选选1500L1500L第九节 液固分离设备的选型一、液固分离的主要方法 1）浮选；2）重力沉降；3）离心沉降；4）过滤。二、主要分离设备 1）离心机；2）过滤机。第九节 液固分离设备的选型三、分离设备的选择 1）过滤式离心机的选型原则；2）沉降式离心机的选型原则；3）过滤机的选型原则。第九节 液固分离设备的选型1 1 1 1、三足离心机、三足离心机、三足离心机、三足离心机 第九节 液固分离设备的选型1 1 1 1、三

41、足下卸料离心机、三足下卸料离心机、三足下卸料离心机、三足下卸料离心机 第九节 液固分离设备的选型2 2 2 2、活塞推料离心机、活塞推料离心机、活塞推料离心机、活塞推料离心机 第九节 液固分离设备的选型3 3 3 3、沉降离心机、沉降离心机、沉降离心机、沉降离心机 第九节 液固分离设备的选型4 4 4 4、压滤机、压滤机、压滤机、压滤机 第九节 液固分离设备的选型5 5 5 5、转鼓过滤机、转鼓过滤机、转鼓过滤机、转鼓过滤机 第十节 干燥设备的设计与选型一、干燥器的分类一、干燥器的分类 1 1、按操作方式分类，分为连续式和间歇式。、按操作方式分类，分为连续式和间歇式。2 2、按热量供给方式分类

42、，可分为传导、对流、按热量供给方式分类，可分为传导、对流、介电、红外线。介电、红外线。1 1）传导供热的干燥器有厢式真空、搅拌式、带式）传导供热的干燥器有厢式真空、搅拌式、带式 真空、滚筒式、间歇加热回转式等。真空、滚筒式、间歇加热回转式等。2 2）对对流流供供热热的的干干燥燥器器有有厢厢式式、穿穿流流循循环环、流流化化床床、喷喷雾雾干干燥燥、气气流流式式、直直接接加加热热回回转转式式、穿穿流流循循环环、通通气气竖竖井井式式移动床等。移动床等。3 3）介电供热的干燥器有微波、高频。）介电供热的干燥器有微波、高频。4)4)红外线供热的干燥器有辐射器。红外线供热的干燥器有辐射器。常用的干燥器1 1

43、 1 1、箱式干燥、箱式干燥、箱式干燥、箱式干燥 常用的干燥器2、带式干燥器 带式干燥器是物料移动型干燥器。分平行流和穿气流两类，目前以穿气流式使用为多，其干燥速率24倍于平行流式，主要用于片状、块状、粒状物料。由于物料不受振动和冲击，故尤其适用于不允许破碎的颗粒状或成形产品。3 3 3 3、喷雾干燥、喷雾干燥、喷雾干燥、喷雾干燥 常用的干燥器4 4、气流干燥器、气流干燥器 气气流流干干燥燥装装置置主主要要由由空空气气加加热热器器、加加料料器器、干干燥燥管管、旋旋风风分离器、分离器、风风机等机等设备组设备组成。成。根根据据气气流流管管型型分分类类：有有直直管管型型、脉脉冲冲型型、倒倒锥锥型型、

44、套套管管型、旋型、旋风风型。型。常用的干燥器5、流化床干燥器特点：特点：a)a)传热效果好。传热效果好。b)b)温度分布均匀。温度分布均匀。c)c)操作灵活。操作灵活。d)d)停留时间可调节。停留时间可调节。e)e)投资少，维修工作量小。投资少，维修工作量小。常用的干燥器6 6 6 6、旋转闪蒸干燥、旋转闪蒸干燥、旋转闪蒸干燥、旋转闪蒸干燥 常用的干燥器7 7 7 7、回转干燥、回转干燥、回转干燥、回转干燥 常用的干燥器8 8 8 8、真空干燥器、真空干燥器、真空干燥器、真空干燥器 双锥干燥机双锥干燥机双锥干燥机双锥干燥机 第十节 干燥设备的设计与选型三、选型的原则 干干燥燥设设备备的的操操作作性性能能必必须须适适应应被被干干燥燥物物料料的的特特性性，满满足足干干燥燥产产品品质质量量要要求求，符符合合安安全全、环环境和境和节节能要求能要求。设备一览表设备一览表