设备设计计算与选型
第三部分 设备设计计算与选型
3.1苯∕甲苯精馏塔的设计计算
通过计算D=1.435kmol/h ，
η=F
D
F D x x ，设%98=η可知原料液的处理量为F=7.325kmol/h ，由于每小时处理量很小，所以先储存在储罐里，等20小时后再精馏。故D=28.7h koml ,F=146.5kmol/h ,组分为18.0x =F ,要求塔顶馏出液的组成为90.0x D =,塔底釜液的组成为01.0x W =。 设计条件如下：
操作压力:4kPa （塔顶表压）； 进料热状况:自选； 回流比:自选； 单板压降:≤0.7kPa ； 全塔压降:%52=T E 。 3.1.1精馏塔的物料衡算
(1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 11.78M A =kg/kmol 甲苯的摩尔质量
13.92M B =kg/kmol
18.0x =F 90.0x D = 01.0x W = (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
=F M 0.18×78.11+(1-0.18)×92.13=89.606kg/kmol =D M 0.9×78.11+(1-0.9)×92.13=79.512kg/kmol
=W M 0.01×78.11+(1-0.01)×92.13=91.9898kg/kmol (3) 物料衡算
原料处理量 F=146.5kmol/h 总物料衡算 146.5=D+W
苯物料衡算 146.5×0.18=0.9×D+0.01×W 联立解得 D=27.89kmol/h W=118.52kmol/h
3.1.2 塔板数的确定 (1)理论板层数T N 的求取
苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
①由物性手册查得苯—甲苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见下图3.1
图3.1图解法求理论板层数
②求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e （0.45，0.45）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 667.0y q = 450.0x q =
故最小回流比为 1.1217
.0233
.045.0667.0667.09.0x y y x q
q q min ==--=
--=
D R
取操作回流比为 R=22.21.12min =?=R ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=2.2×27.89=61.358kmol/h
V=(R+1)D=(2.2+1)×27.89=89.248kmol/h
858.2075.146358.611=+=+=F L L kmol/h 248.891==V V kmol/h
④求操作线方程 精馏段操作线方程为
3215.0x 6875.09.0248
.8989
.27x 248.89358.61x x y +=?+=+=
D V D V L 提馏段操作线方程为
0132.0x 329.201.0248.8952.118x 248.89858.207x x y 1111111
-=?-==W V
W V L —
⑤图解法求理论板层数
采用图解法求理论板层数，如图5.1。求解结果为 总理论板层数T N =12.5（包括再沸器） 进料板位置 6=F N (2)实际板层数的求取
精馏段实际板层数 6.952.05==精N 取10 提馏段实际板层数
42.1452.05.7==F N 取15
3.1.3精馏塔的工艺尺寸及有关物性数据的计算 以精馏段为例计算。 (1) 操作压力计算
塔顶操作压力 3.10543.101=+=D P kPa 每层塔板压降 a k 7.0P P =?
进料板压力 3.112107.03.101=?+=F P kPa 精馏段平均压力 a k 8.1082/3.1123.105m P P =+=）（
(2) 操作温度计算
依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯，甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下：
塔顶温度 1.82t =D ℃ 进料板温度 5.99t =F ℃
精馏段平均温度 8.902/5.991.82t m =+=）（℃
(3) 平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算:
由9.0y x 1==D ,查平衡曲线得1x =0.916
=m VD M 0.9×
78.11+（1-0.9）×92.13=79.512kg∕kmol =m LD M 0.916×
78.11+（1-0.916）×92.13=79.288kg∕kmol 进料板平均摩尔质量计算: 由图解理论板得=F y 0.604 查平衡曲线得=F x 0.388
=m VF M 0.604×
78.11+（1-0.604）×92.13=83.66kg∕kmol =m LF M 0.388×78.11+（1-0.388）×92.13=86.69kg∕kmol 精馏段平均摩尔质量:
=m V M （79.512+83.66）/2=81.586 kg∕kmol =m L M （79.299+86.69）/2=82.99 kg∕kmol (4) 平均密度的计算 (1)气相平均密度计算
=
=
m
vm m m RT M P V ρ93.215.2738.90314.8586
.818.108=+??）（3/kg m (2)液相平均密度计算
液相平均密度依下式计算，即∑=
i i m a 1ρρL
塔顶液相平均密度的计算: 由D t =82.1℃,查手册得
A ρ=812.7kg∕m 3
=B ρ807.93/kg m
5.8129
.80704.07.81296.01
m =+=
）
（LD ρ3/kg m
进料板液相平均密度的计算: 由=F t 99.5℃,查手册得
A ρ=793.13/kg m
=B ρ790.83/kg m
进料板液相的质量分率
350.013
.92612.011.78388.011
.78388.0a =?+??=
A
6.7918
.79065.01.79335.01
m =+=
）
（LF ρ3/kg m
精馏段液相平均密度为
=m L ρ(812.5+791.6)/2=802.13/kg m
(5) 液体平均表面张力计算 液体平均表面张力依下式计算，即
∑=i i m x σσL
塔顶液相平均表面张力的计算 由D t =82.1℃,查手册得
=A σ21.24mN∕m =B σ21.42mN∕m
=m LD σ0.9×21.24+0.1×21.42=21.25mN∕m
进料板液相平均表面张力的计算: 由=F t 99.5℃,查手册得
=A σ18.90mN∕m =B σ20.0mN∕m
m LF σ=0.388×18.90+0.612×20.0=19.57mN∕m
精馏段液相平均表面张力为
m L σ=（21.25+19.57）/2=20.41mN∕m
(6) 液体平均粘度计算
液体平均粘度依下式计算，即
i i m lg x μμ∑=L Lg 塔顶液相平均粘度的计算 由D t =82.1℃,查物性手册得 =A μ0.302mPa·
s =B μ0.306mPa·
s Lg =m LD μ0.9Lg （0.302）+0.1Lg （0.306） 解出 =m LD μ0.302mPa·s 进料板液相平均粘度的计算: 由=F t 99.5℃,查物性手册得 =A μ0.256mPa·
s =B μ0.265mPa·
s
m LF Lg μ=0.388Lg （0.256）+0.612Lg （0.265）
解出 =m LF μ0.261mPa·s 精馏段液相平均表面张力为 =m L μ（0.302+0.261）/2=0.282mPa·s 3.1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (1) 塔径的计算
精馏段的气、液相体积流率为
=??==
93
.23600586.81248.893600m m V V S VM V ρ0.690s /m 3
s
m 0017.01.802360099
.82358.6136003m m =??==
L L S LM L ρ
由max L V
V
C
ρρυρ-= 式中C 由式计算，其中的20C 由课本查取，图的横坐标为
2
1h h 93
.21.8023600007.036000017.0）（??=V L V L ρρ=4.018 取板间距m 40.0=T H ，板上液层高度h L =0.06m ，则
-T H h L
=0.40-0.06=0.34m
查图得20C =0.072
0723.02041.20072.0)20
(
2
.02
.020=?
?
?
??==L
C C σ
max 1.196m s L V
V
C
ρρυρ-== 取安全系数为0.7，则空塔气速为 U=0.7max υ=0.7×1.196=0.837m∕s
440.690
1.020.837
S
V D m πυ
π?=
=
=?
按标准塔径园整后为 D=1.2m 塔截面积为
221.20.942m 4
4
T A D π
π
=
=
?=
实际空塔气速为
s m 883.0785
.0693
.0==υ
(2) 精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为
=-=T H N Z ）（精精1（10-1）×0.4=3.6m 提馏段有效高度为
=-=T H N Z ）（提提1（15-1）×0.4=5.6m 在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m 故精馏塔的有效高度为
Z==++8.0提精Z Z 3.6+5.6+0.8=10m
3.1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 1 溢流装置计算
因塔径为D=1.0m ，可选单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下： （1） 堰长W l
取W l =0.66D=0.66×1.0=0.66m （2）溢流堰高度W h 取O W L W h h h -=
选用平直堰，堰上液层高度OW h 由下式计算 即3
2h
l 100084.2h ???
?
??=
W OW L E 近似取E=1，则
m 0013.0l 1100084.2h 3
2h
=???
?
???=
W OW L 取板上清液层高度L h =60mm 故W h =0.06-0.013=0.047m
（3）弓形降液管宽度f d A W 和截面积 由
66.0l =D
W
查课本图得
0722.0f
=T
A A 124
.0d =D W 故f A =0.0722T A =0.0722×0.785=0.0567m 2 ==D W 124.0d 0.124×1.0=0.124m 依下式验算液体在降液管中提留时间θ，即
s 34.133600
0017.040.00567.036003600h f =???==
L H A T θ>5s
故降液管设计合理。 （4）降液管底隙高度h 0
1
h
0l 3600h μW L =
取m 08.01
0=μ∕s
则m 032.008
.066.036003600
0017.0h 0=???=
m 015.0032.0047.0h h 0=-=-W ＞0.006m 故降液管底隙高度设计合理。 选用凹形受液盘，深度为m W 05.0h = 2 塔板布置 (1)塔板的分块
因D≥0.8m ，故塔板采用分块式。查课本得，塔板分为3块。 (2)边缘区宽度确定
取m 035.0m 065.0c 1s s ===W W W ， (3)开孔区面积计算
开孔区面积A a 按下式计算，即
2
2
2
1
a r 2r sin 180
r
A πχ
χχ-=-+
（）
其中m 311.0065.0124.05.02s d =+-=+-=）（）（W W D
χ
m 465.0035.05.02
r =-=-=C W D
故）（
r
sin 180
r r 21
2
2
2
a χ
πχχ-+-=A =0.5322m
（3） 筛孔计算及其排列
所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=3mm 碳钢板，取筛孔直径d=5mm 。 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t 为
t=3d=3×5=15mm 筛孔数目n 为
个2731015.0532
.0155.1t 155.1n 2
20=?==
A 开孔率为
%1.10015.0005.0907.0t d 907.022
0=?
=??
?
??=）（φ 气体通过阀门的气速为
m 56.11532
.0101.0621.00s 0=?==
A V υ∕s 3.1.6筛板的流体力学验算 1 塔板压降
（1）干板阻力c h 计算 干板阻力c h 由下式计算，即
???
? ?????
? ??=L ρρυv 2
0c c 051.0h 由772.0c 67.135d 00===，查图得，δ
故 液柱m 0416
.01.80192.2772.056.11051.0h 2
c =??? ????? ??= （2）气体通过液层的阻力h 1计算 气体通过液层的阻力h 1由下式计算，即 1h h L β= a f 0.621
0.853/
0.7850.0567
S T V m s A A υ=
==-- 1/2
1/200.853 2.92 1.46k g /(
)
F m s ==? 查图得，61.0=β
故 1o w h h h h 0.610.0470.0130.0366
L W m ββ==+=
+=（）（）液柱 （3）液体表面张力的阻力σh 由下式计算，即
3
04420.4110h 0.0021gd 802.19.810.005L L m σσρ-??===??液柱
气体通过每层塔板的液柱高度可下式计算p h ，即
p c 1h h h h σ=++
=p h 0.0416+0.0366+0.0021=0.080m 液柱 气体通过每层塔板的压降为
==?g h p p L P ρ0.08×802.1×9.81=629Pa<设计值700Pa 2 液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 3 液沫夹带
液沫夹带量由下式计算，即 3.2
6a f 5.710e h V L T H υσ-??
?= ?-??
m 15.006.05.2h 5.2h f =?==L
故液kg 014.015
.040.0853.01041.20107.5e 2
.336=???
?
??-??=
--V ∕kg 气
故本设计在液沫夹带在允许的范围内。 4 漏液
对筛板塔，漏液点气速0min υ，可由下式计算，即
）（，V L L ρρυσ)h h 13.00056.04.4min 0-+=
=5.985m∕s
实际孔速m 56.110=υ∕s 稳定系数为 K=
93.1985
.556
.11min ,00==υυ﹥1.5
故设计中无明显漏液。 5 液泛
为防止塔内发生液泛，降液管内液层高d H 应服从下式的关系 ）
（w d h +≤T H H ? 苯-甲苯物系属一般物系，取5.0=?，则
m 224.0047.040.05.0h w =+=+）（）（T H ?
而d p d h h h ++=L H
板上不设进口堰，d h 可由下式计算，即
2d 0h =0.153()0.001m υ=液柱 d H =0.08+0.06+0.001=0.141m 液柱 ）
（w d h +≤T H H ? 故本设计中不会发生液泛现象。
3.2 粗馏塔的设计计算
表3.1乙苯和苯乙烯的饱和蒸气压：
温度∕℃
136.2 137 138 139 140 乙苯0
A P ∕kPa
70.43 79.21 88.26 96.44 112.1 苯乙烯0B P ∕kPa
60.2
70.16
80.14
84.25
88.15
利用00
B
A
P P =α计算相对挥发度，用平均相对挥发度表示气液平衡关系，利用
公式x
358.01x
358.1y +=
。
表3.2 粗馏塔平衡数据表
t∕℃ 136.2 137 138 139 140 α
1.163 1.129 1.101 1.145 1.272 x
0.780
0.581
0.412
0.258
0.130
y 0.828 0.653 0.488 0.321 0.169
温度为20℃进料
① 利用平衡数据，在直角坐标图上绘出平衡曲线及对角线，如图所示。在图上定点a(D D x ,x )、点e （F F x ,x ）和点c （w x ,x w ）三点。 ② 精馏段操作线方程截距=217.01
5.3975
.01x =+=+R D ,在y 轴上定出点b 。连接ab ，即得精馏段操作线。
③ 先按下法计算q 值。原料液的汽化热为
J k 196.4137215.10438956.016.10640044.0r m =??+??=∕koml
查出进料组成0.44x =F 时溶液的泡点为136℃，平均温度为（136+20）/2=78 ℃。由物性手册查得78℃下乙苯和苯乙烯的比热容为1.87kJ∕（kg·℃），故原料液的平均比热容为
418.19656.015.10487.144.016.10687.1c p =??+??= kJ∕（kg·℃） 所以551.1196
.41372196
.41372116418.196r r t c q m
m
p =+?=
+?=
8148.21
551.1551
.11q q =-=- 再从点e 作斜率为2.81的直线，即得q 线。 ④ 连接cd ，即为提馏段操作线。
⑤ 自点a 开始在操作线和平衡线之间绘梯级，图解得理论板层数10（包括再沸 器），自塔顶往下数第五层为加料板，如图5.2所示。
图3.2图解法求理论板层数
Z=10×0.4+10×0.4+0.8=8.8m
空塔气速为υ=1m∕s 3s 0.765m /s ν=
440.765
0.975m 1
S
V D πυ
π?=
=
=? 则D 取1.2m
塔截面积221.20.942m 4
4
T A D π
π
==
?=
3.3乙苯塔的设计与计算
表3.3 甲苯和乙苯的饱和蒸气压：
温度∕℃
110.8 115 120 125 130 136.2 甲苯0
A P ∕kPa
101.33 124.2 131.3 163.2 184.1 200.1 乙苯0B P ∕kPa
40.1
56.1
64.21
86.6
98.7
108.6
利用00
B
A
P P =α计算相对挥发度，用平均相对挥发度表示气液平衡关系，利用
公式x
19.11.19x
2y +=
。
表3.4乙苯塔气液平衡数据表
t∕℃ 110.8 115 120 125 130 136.2 α
2.533 2.19 2.045 1.885 1.865 x 1.000 0.820 0.642 0.532 0.412 0 y
1.000
0.9089
0.7970
0.7134
0.6054
温度为20℃进料
① 利用平衡数据，在直角坐标图上绘出平衡曲线及对角线，如图所示。在图上 定点a(D D x ,x )、点e （F F x ,x ）和点c （w x ,x w ）三点。 ② 精馏段操作线方程截距=
219.01
5.3986
.01x =+=+R D ,在y 轴上定出点b 。连接ab ， 即得精馏段操作线，49.0x ,51.0x ==F F 。 ③ 先按下法计算q 值。原料液的汽化热为
J k 256.3704816.10637049.0924.37951.0r m =??+??=∕km ol ，
查出进料组成0.51x =F 时溶液的泡点为110℃，平均温度为（110+20）/2=65℃。由物性手册查得78℃下甲苯和乙苯的比热容为1.86kJ∕（kg·℃），故原料液的平均比热容为
02.18449.016.10686.151.09286.1c p =??+??= kJ∕（kg·℃） 所以447.1256
.37048256
.370489002.184r r t c q m
m
p =+?=
+?=
，
237.31447.1447.11q q =-=- 再从点e 作斜率为3.237的直线，即得q 线。 ④ 连接cd ，即为提馏段操作线。
⑤ 自点a 开始在操作线和平衡线之间绘梯级，图解得理论板层数12（包括再沸 器），自塔顶往下数第六层为加料板，如图5.3所示。
图3.3 图解法求理论板层数
Z=11×0.4+6×0.4+0.8=7.6m
空塔气速为υ=1m∕s ，3s m 245.0=ν∕s
440.245
0.558m 1
S
V D πυ
π?=
=
=?，
为了解决成本，选取和其他塔一样的尺寸。则D 取1.2m 塔截面积为
221.20.942m 4
4
T A D π
π
=
=
?=
3.4苯乙烯精馏塔的设计
通过计算可知原料液的处理量为F=452.02kmol/h ，组分为3.0x =F ，要求塔顶馏出液的组成为997.0x D =,塔底釜液的组成为001.0x W =。 设计条件如下：
操作压力：4kPa （塔顶表压）；进料热状况：自选；
回流比：自选；单板压降≤0.7 kPa ；全塔压降%52=T E 。 3.4.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯乙烯的摩尔质量 15.104M A =kg/kmol 焦油的摩尔质量（假设）
300M B =kg/kmol
3.0x =F 997
.0x D = 001.0x W = 3.4.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 =F M 0.3×
104.15+(1-0.3)×300=241.245kg/kmol =D M 0.997×
104.15+(1-0.997)×300=104.738 kg/kmol =B M 0.001×104.15+(1-0.001)×300=299.8042kg/kmol 3.4.3物料衡算
原料处理量F=2260.1kmol/h
再根据物料衡算可知，kg 72300m =苯乙烯，kg 55m =焦油；可见苯乙烯精馏塔中只有微量的焦油，故可设定塔高和塔径：
精馏段有效高度=-=T H N Z ）（精精1（10-1）×0.4=3.6m 提馏段有效高度=-=T H N Z ）（提提1（5-1）×0.4=1.6m 在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m 故精馏塔的有效高度为
Z==++8.0提精Z Z 3.6+1.6+0.8=5m 塔径取D=1.2m
3.5 冷凝器的设计
冷凝器按其制冷介质和冷却方式 ,可以分为水冷式 ,空气冷却式和蒸发式三种类型。蒸发式冷凝器主要是利用冷却水蒸发时吸收潜热而使制冷剂蒸气凝结。根据能量守恒原理，假设热损失可忽略不计，则单位时间内热流体放出的热量等冷流体吸收的能量。热负荷Q 为：
）
（21pc h t t c -=W Q
式中 流体的平均比热容
-p c KJ/(Kg·℃)； t －冷流体的温度，℃。 Q=376146336.9kJ
管壳式换热器的对数平均温度按逆流计算，即
121m 21
t t 6001002010t 125.6t 500
ln ln
10t ?-?---?=
==??（）（）
℃ 查得65.0=??，所以
1m m t t 0.89125.6111.784??=??=?=℃ 故2376146336.9
7159.4t 470111.784
QM S m K =
==?? 查化工原理上册得，选用TB∕4715-92,列管尺寸为直径19mm ；管心距为25mm ；管程数为1；管子总根数为1267个；中心排管数为39个；管程流通面积为0.22392m 列管长度6000mm ，换热面积446.2m 2，所以需要16个这样的换热器。
3.6 油水分离器
重力法脱除水中的油滴其基本原理是利用水与油的密度差,使含油污水中的油滴在设备中上浮而除去。
按照Stokes 定律,油滴的脱除效率只与油滴粒径、油与水物性、处理量和浮升面积有关,而与浮升高度无关,这就是所谓的“浅池原理”。根据“浅池原理”即可以采用低浮升高度的多层板结构,以增大浮升面积,提高油滴脱除效率。而且由于多层板组当量直径的减小,可使液流在较大流量下保持层流状态,也有利于油滴的有效分离。但是，在一定的设备高度内，增加多层板层数、缩短板距，必然带来要固定多层板而需的结构上的复杂与困难。所以，一般多层板除油装置板距均较大，且不能十分保证水流分布均匀，其处理效率的提高及设备的紧凑化，就受到限制。另一种强化途径是，使含油污水中的细小油滴通过聚结床合并为大油滴，则能使脱油效率得到较大的提高，这就是油滴的聚结。但采用聚结技术，也有限制，即流速要在一定范围内，且不但需要另外的浮升分离空间，还需定期反洗，
增加了投资和操作费用。
本高效油水分离器，正是将“浅池原理”和“聚结技术”结合起来，用特殊的内部分离构件和配置，保证了在一定设备容积内，可提供最大的油滴浮升面积，以及尽可能多的油滴聚结机会，并使得水中油滴在浮升中聚结，在聚结中浮升，且内部液流分布均匀，防止了液流的短路与沟流，故在较短的停留时间内，可获得较高的脱油效率。
高效油水分离器为一水平放置的卧式容器，主要由进水部分、出水部分、集油室和由斜通道波纹板构成的主体板组等构成，其结构特点为：
1.可以采用尽可能小的板距而无需固定支撑构件，从而在一定高度设备内，有更多的油滴浮升分离层，保证了在较短的停留时间内，可脱除较小的油滴，得到较高的脱油效率；
2.多层板组的当量直径较小，可在较大流速下，保持层流状态，避免了高处理量下湍流对油滴浮升所带来的不利影响；
3.由于斜通道波纹板一正一反迭放的特殊配置方式，整个板组内形成相互连接的“之”字形通道，水流在三维方向上不断改变方向，这就为油滴之间的碰撞聚结和油滴与构件之间的勃附聚结，提供了更多的机会，在整个板组中，油滴在浮升中聚结，在聚结中浮升，更进一步促进了脱油效率的提高；
4.由于板组“之”字形通道，也使板组内液流分布比较均匀，避免由于液流不均对脱油带来的不利影响；
5.固体悬浮物也有一定的脱除作用；
6.内构件可采用较薄的碳钢、铝、不锈钢或塑料制造，成本较低，制造、安装和维护清洗都很方便；
7.整个设备可以做成密闭式，可保证安全和防止二次污染。
3.7过热蒸汽炉
过热蒸汽炉的设计依据是按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《工业锅炉通用技术条件》的规定, 并以“安全可靠、节能经济、保护环境、配套齐全、好用好造”为原则设计的。选用HS201或HS219。
第四部分设备一览表
年产50万吨苯乙烯需要的设备及其规格如表4.1所示：
表4.1 主要生产设备一览表
序号项目规格数量
1 过热蒸汽炉选用HS201或HS219 1
2 脱氢反应器选用标准 2
3 氧化脱氢反应器选用标准 1
4 冷凝器G273I-16-
5 1
5 气体压缩机选用标准 1
6 油水分离机选择标准 1
7 粗馏塔筛板塔Z=8.8m，D=1.2m 1
8 乙苯塔筛板塔Z=7.6m，D=1.2m 1
9 苯乙烯精馏塔筛板塔Z=5.0m，D=1.2m 1
10 甲苯与苯塔筛板塔Z=10.0m，D=1.2m 1
11 动力泵2BA-6A型，流量20 3/
m h8 注：另需配套管道阀门若干；100～150吨风冷水塔2个，作为冷却水循环使用装置。
设备设计计算与选型
第三部分 设备设计计算与选型 3.1苯∕甲苯精馏塔的设计计算 通过计算D=1.435kmol/h ， η=F D F D x x ，设%98=η可知原料液的处理量为F=7.325kmol/h ，由于每小时处理量很小，所以先储存在储罐里，等20小时后再精馏。故D=28.7h koml ,F=146.5kmol/h ,组分为18.0x =F ,要求塔顶馏出液的组成为90.0x D =,塔底釜液的组成为01.0x W =。 设计条件如下： 操作压力:4kPa （塔顶表压）； 进料热状况:自选； 回流比:自选； 单板压降:≤0.7kPa ； 全塔压降:%52=T E 。 3.1.1精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 11.78M A =kg/kmol 甲苯的摩尔质量 13.92M B =kg/kmol 18.0x =F 90.0x D = 01.0x W = (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 =F M 0.18×78.11+(1-0.18)×92.13=89.606kg/kmol =D M 0.9×78.11+(1-0.9)×92.13=79.512kg/kmol =W M 0.01×78.11+(1-0.01)×92.13=91.9898kg/kmol (3) 物料衡算 原料处理量 F=146.5kmol/h 总物料衡算 146.5=D+W 苯物料衡算 146.5×0.18=0.9×D+0.01×W 联立解得 D=27.89kmol/h W=118.52kmol/h
3.1.2 塔板数的确定 (1)理论板层数T N 的求取 苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由物性手册查得苯—甲苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见下图3.1 图3.1图解法求理论板层数 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e （0.45，0.45）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 667.0y q = 450.0x q = 故最小回流比为 1.1217 .0233 .045.0667.0667.09.0x y y x q q q min ==--= --= D R 取操作回流比为 R=22.21.12min =?=R ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=2.2×27.89=61.358kmol/h
运输设备选型计算
盘县石桥老洼地煤矿 运输设备设计选型计算书
二零一四年 运输设备设计选型计算 一、概述 1、矿井设计生产能力 矿井设计生产能力为30t/年；主干系统包括通风、提升、运输。 2、井下运输 112运输石门和113运输石门用CDXT-2.5T型特殊防爆型蓄电池机车牵引1t固定箱式矿车运煤和矸石。其他运输为皮带、溜子运输。 运输方式的选择 一、运输方式
本矿井为高瓦斯突出矿井，112运输石门和113运输石门选用2.5t 特殊防爆型蓄电池机车牵引运输。煤、矸石采用2.5t固定式矿车装载，设备、材料用平板车或材料车装载，蓄电池机车牵引运输。 二、主要运输巷道断面、支护方式、坡度及钢轨型号 １、矿井巷道断面及支护方式 矿井下元炭煤层运输大巷采用料石砌碹支护方式，大白炭煤层运输大巷采用料石砌碹支护方式。 ２、坡度 矿井主要运输巷道和石门的轨道运输坡度,均取千分之三的坡度。 ３、钢轨型号 矿井主要运输斜井及石门敷设22㎏/m钢轨，600㎜轨距，木料轨枕。主平硐敷设30㎏/m钢轨，600㎜轨距，石料轨枕。 矿车 一、矿车选型 本矿井运载原煤的矿车选用600㎜轨距、MG1.1-6A型，1t固定式矿车。 二、各类矿车的数量 １、一吨固定式矿车 按排列法计算矿井达到设计生产能力时需用MG1.1-6A型１t固定式矿车6辆。 ２、1t材料车
矿井运送材料采用MG1.1-6A 型一吨材料车，材料车数量为矿车， 为4辆。 ３、1t 平板车 矿井运送设备采用MP1.1-6A 型1t 平板车，平板车数量为5辆。 运输蓄电池机车选型 一、设计依据 本矿井属高瓦斯矿井，井下运输选用CDXT-2.5T 型，600轨距， 特殊防爆型蓄电池机车牵引矿车。 本矿井在主平洞开拓113运输石门，113运输石门的材料、煤、 矸石需经主平洞运输，输距离均为1000m ，112回风石门前期运输距 离为210m 矸石率 20% 装运容器 MG1.1－6A 大巷轨道坡度 3‰ 二、设计选型计算 １、机车牵引能力 t 4.315 .1304.0110312224.01000=++++??=Q 蓄电池机车牵引MG1.1-6A 型1t 固定式矿车数量取4辆。 ２、机车电机过热能力校核 (1)蓄电池机车牵引空车时的牵引力
过程设备设计课后习题答案
过程设备设计（第二版） 1.压力容器导言 思考题 1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。 封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。 密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。 开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。 支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。 安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？ 答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 4.《压力容器安全技术监察规程》与GB150的适用围是否相同？为什么？
干燥设备选型设计主要参数介绍(DOC44页)
干燥设备选型设计主要参数 目录 一、通用设计参数1～7页 二、热风循环烘箱设计8～9页 三、并排式烘房及隧道窑设计10～11页 四、带式干燥机设计12～14页 五、真空干燥机（箱）设计15页 六、旋转气流快速干燥机设计16～17页 七、气流干燥机设计18～19页 八、高速离心喷雾干燥机设计20～22页 九、压力喷雾干燥设计23～25页 十、卧式振动流化干燥机设计26～29页 十一、回转干燥机设计30～33页十二、热风炉设计34～38页十三、附录39～44页 编辑 二○○六年四月
一、通用设计参数 1、水份蒸发量等有关计算 12122210010021 W W W G W W W G G G W ?-?-?=?-?-?=-= G 1=G 2+W W 水份蒸发量kg/h G 1湿料量（加料量）kg/h G 2干料量（产品）kg/h 质 △W 1初含水率XX% △W 2终含水率X% 产量h kg W W G G /1001002112?-?-= 加料量h kg W W G G /1001001 221?-?-= 2、热量计算 A 、干燥时间在1分钟内（瞬间干燥） （如：喷雾干燥、闪蒸干燥、气流干燥等） 干燥一公斤水需用热量在：1600～2000kcal B 、干燥时间在0.2～1.2小时内的设备（一般干燥） （如：带式干燥，振动干燥、回转筒干燥等） 干燥一公斤水需用热量在1400～2000 kcal （产量大的取大值） C 、干燥时间大于2小时以上的设备（缓慢干燥） （加烘箱、烘房、真空干燥等） 干燥一公斤水需用热量在1200～1600 kcal D 、对初含水低（<10%）而产量大的物料干燥，应增加物料升温时所需用热量。 对室外温低于0℃的产生环境则应另增加计算热量。
第五章设备选型及计算.
第五章设备平衡计算 设备选型的主要依据是物料平衡，根据由浆水平衡计算出来的生产1t风干浆所需要的物料的两来计算通过每一设备的物料量（通过量），然后用通过量来校核或计算每一设备所应具有的生产能力，最终确定同种设备的台数。 5.1设备平衡的原则 1.主要设备的确定：确定主要设备的生产能力时，要符合设备本身的要求， 既不能过大的超出设计能力的要求,又要适当的留有 余地。 2.设备数量的确定：对于需要确定台数的设备，其数量要考虑该设备发生 事故或检修时仍有其他设备做备用维持生产。 3.备品的确定 4.公式计算法的选择 5.避免大幅度波动 5.2设备台数的确定方法： 设备台数的确定，是通过理论或经验公式计算设备生产能力。根据我国现有纸厂的实践经验和理论建设，确定设备的生产能力或按设备产品目录查取其生产能力后，则可以用下列的公式计算出所需的台数。
式中 N——选用台数 Q——生产中需该种设备处理的物料量（t/d） G——该设备的生产能力（t/d） K——设备利用系数，其大小随不同设备，以及设备所处的生产位置不同 而不同，打浆，漂白筛选设备的取0.7，蒸煮设备的 K值取0.8等 5.3设备台数的确定方法 5.3.1备料工段 由备料段物料平衡计算可知，每天处理玉米秆料量 2551.3817×10-3×50=127.5691 t/d 则每小时处理苇料的数量=5.3154 t/h 1. 带式运输机：（1台） 已知：设定皮带运输机运输玉米秆的速度为1.4m/s。 带式运输机的生产能力可由公式： G=3600F·v·r ○1采用平行带运输，则物料层的截面积按三角形面积求得： F=b·h/2 ○2 式中： F——带上物料层的截面积，m2； r——物料表观重度，t/m3取值0.13 t/m3； v——运输机的速度； b——物料层宽度，m 取值0.8B( B为带宽)； h——物料层的高度， h=b·tgα/2 α=30°(物料堆积角)
(完整word版)设备设计与选型
设备设计与选型 7.1全厂设备概况及主要特点 全厂主要设备包括反应器6台，塔设备3台，储罐设备8台，泵设备36台，热交换器19台，压缩机2台，闪蒸器2台，倾析器1台，结晶器2台，离心机1台，共计80个设备。 本厂重型机器多，如反应器、脱甲苯塔、脱重烃塔，设备安装时多采用现场组焊的方式。 在此，对反应器、脱甲苯塔等进行详细的计算，编制了计算说明书。对全厂其它所有设备进行了选型，编制了各类设备一览表（见附录）。 7.2反应器设计 7.2.1概述 反应是化工生产流程中的中心环节，反应器的设计在化工设计中占有重要的地位。 7.2.2反应器选型 反应器的形式是由反应过程的基本特征决定的，本反应的的原料以气象进入反应器，在高温低压下进行反应，故属于气固相反应过程。气固相反应过程使用的反应器，根据催化剂床层的形式分为固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器。 1、固定床反应器 固定床反应器又称填充床反应器，催化剂颗粒填装在反应器中，呈静止状态，是化工生产中最重要的气固反应器之一。
固定床反应器的优点有： ①反混小 ②催化剂机械损耗小 ③便于控制 固定床反应器的缺点如下： ①传热差，容易飞温 ②催化剂更换困难 2、流化床反应器 流化床反应器，又称沸腾床反应器。反应器中气相原料以一定的速度通过催化剂颗粒层，使颗粒处于悬浮状态，并进行气固相反应。流态化技术在工业上最早应用于化学反应过程。 流化床反应的优点有： ①传热效果好 ②可实现固体物料的连续进出 ③压降低 流化床反应器的缺点入下： ①返混严重 ②对催化剂颗粒要求严格 ③易造成催化剂损失 3、移动床反应器 移动床反应器是一种新型的固定床反应器，其中催化剂从反应器顶部连续加入，并在反应过程中缓慢下降，最后从反应器底部卸出。反应原料气则从反应器底部进入，反应产物由反应器顶部输出，在移动床反应器中，催化剂颗粒之间没有相对移动，但是整体缓慢下降，是一种移动着的固定床，固得名。 本项目反应属于低放热反应，而且催化剂在小试的时候曾连续运行1000
第七章--立井提升设备选型设计
第七章 立井提升设备选型设计 4 课时 第一节 竖井提升容器的选择 一、提升容器的比较及其应用范围 提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。 罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。 选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。 二、主井箕斗规格的选择 进行提升设备选型设计时，矿井年产量和矿井深度为已知条件。当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少，运转费用较少。二是选择较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。那么，应该如何选择提升容器的规格才是合理的呢?其原则是：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算： (1)确定合理的经济速度 与一次合理提升量相对应的，有一个合理的经济速度。经研究证明，合理的经济速度 可用下式计算： H V j )5.0~3.0(= （１－１） 式中：H 为提升高度，m ，；为装载的高度，m ，18~25m ，为矿井的深度，m ，为卸载高度，m ，15~25m 。 (2)估算一次提升循环时间X T ' θμ+++='a V V H T j j X （１－２） 式中：a 为提升加速度，一般0.82；μ为箕斗低速爬行时间，一般取μ=10s ；θ为箕斗装卸载休止时间，一般取θ=10s 。 (3)计算小时提升量 )/(h t t b A Ca A s r n f s ?= （１－３） 式中：C 为提升不均衡系数；为矿井设计年产量；为提升富裕系数；为提升设备每天工作小时数，一般为14h ；为提升设备每年工作日数，一般为300天 (4)计算小时提升次数
设备选型和设计
User’s Request Specification 用户需求 提取前处理设备 二〇一三年六月
审批页： 修订历史纪录
目录 一、目的 二、范围 三、缩写与定义 四、依据的法律、法规及标准 五、工艺描述及原材料特性 六、主要指标 （一）生产能力： （二）设备技术描述： （三）设备材质： （四）设备焊接及处理 （五）工作环境及公用系统 （六）工艺指标 （七）功能描述 （八）主要配置 （九）安全控制 七、用户项目实施要求 （一）项目进度 （二）包装及运输 （三）设备吊装 （四）工厂验收测试FAT （五）现场最终验收测试SAT （六）培训 （七）维护要求 （八）提供文件 八、商务 （一）质保要求： （二）付款及发货条件 （三）其它
一、目的 用户需求文件（URS）是设备选型和设计的基本依据。此文件主要描述了该生产线的基本需求，包括：生产能力、生产工艺、操作需求、清洁需求、可靠性需求、防污染需求、防差错需求、法规要求等。 本文件的执行将记录和证明四川升和药业股份有限公司对供方提出的设备用户需求的具体内容.供方应以此为依据进行设备设计和制作。同时，这份用户要求文件也是开展后续相关验证工作的基础，并以此作为设备采购、招标及验收的依据。供应商应提供迄今为止被证实的标准技术，尤其是被证实符合本标准，同时供应商须指出其标准与本URS不符之处，并提供相应的解决方案及措施。 该标准由使用方提出，一旦与供应商商讨确认后，本（URS）文件将作为商务合同附件，具有其同等法律效应。 二、范围 （一）此文件所定义的URS是适用于本公司所需的生产设备及设施。 （二）文件中“必需”条款，需供应商制造时必须达到，制造商不可用其它技术代替。“期望”条款，需供应商制造时可选用不同的技术，但最终需符合使用方的需求。 （三）在本URS中用户仅提出基本的技术要求和设备的基本要求，并未涵盖和限制卖方设备具有更高的设计与制造标准和更加完善的功能、更完善的配置和性能、更优异的部件和更高水平的控制系统。投标方应在满足本URS的前提下，提供卖方能够达到的更高标准和功能的高质量设备及其相关服务。卖方的设备应满足中国GMP(2010年版）要求和有关设计、制造、安全、环保等规程、规范和强制性标准要求。如遇与卖方所执行的标准发生矛盾时，应按最高标准执行（强制性标准除外）。 （四）供货范围 设备组成如下：
过程设备设计试题及答案
浙江大学2003 —2004 学年第2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院：材化学院任课教师：郑津洋 姓名：专业：学号：考试时间：分钟 １脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形，断口齐平，并与轴向平行，断裂的速度快，常使容器断裂成碎片。（错误，断口应与最大主应力方向平行） ２有效厚度为名义厚度减去腐 蚀裕量（错，有效 厚度为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材 负偏差） ３钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响，提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 （错误，提高含碳量可能使强度增加，但可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹） ４压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 （错，缺密封装置） ５盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。（对） ６承受均布载荷时，周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 （错周边简支发生在中心处） ７筒体是压力容器最主要的受压元件之一，制造要求高，因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒并焊接而成。（错，也可以用锻造筒节、绕带筒体等） ８检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生，所有压力容器必须开设检查孔。(错，在一定条件下，可以不开检查孔) 二、选择题（答案有可能多余于一个，每题2分,共16分） 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器（ABCD） A 最高工作压力大于等于（不含液体静压力）； B 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；
C 容积（V ）大于等于0.025m 3 ； D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确 （AD ） A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡，不是一次应力 C 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中，正确的有 （ BCD ） A 单层厚壁圆筒同时承受内压P i 和外压P o 时，可用压差简化成仅受内压的厚壁圆筒。 B 承受内压作用的厚壁圆筒，内加热时可以改善圆筒内表面的应力状态。 C 减少两连接件的刚度差，可以减少连接处的局部应力。 D 在弹性应力分析时导出的厚壁圆筒微体平衡方程，在弹塑性应力分析中 仍然适用。 4下列关于压力容器的分类错误的是 （AC ） A 内装高度危害介质的中压容器是第一类压力容器。 B 低压搪玻璃压力容器是第二类压力容器。 C 真空容器属低压容器。 D 高压容器都是第三类压力容器。 5下列对GB150，JB4732和JB/T4735三个标准的有关表述中，正确的有 （CEF ） A 当承受内压时，JB4732规定的设计压力范围为0.135MPa p MPa ≤≤. B GB150采用弹性失效设计准则，而TB/T4735采用塑性失效设计准则。 C GB150采用基于最大主应力的设计准则，而JB4732采用第三强度理论。 D 需做疲劳分析的压力容器设计，在这三个标准中，只能选用GB150. E GB150的技术内容与ASME VIII —1大致相当，为常规设计标准；而JB4732基本思路 与ASME VIII —2相同，为分析设计标准。 F 按GB150的规定，低碳钢的屈服点及抗拉强度的材料设计系数分别大于等于和。 6 下列关于椭圆形封头说法中正确的有 （ABD ） A 封头的椭圆部分经线曲率变化平滑连续，应力分布比较均匀 B 封头深度较半球形封头小的多，易于冲压成型 C 椭圆形封头常用在高压容器上 D 直边段的作用是避免封头和圆筒的连接处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状 况。 7 下列关于二次应力说法中错误的有 (ABD) A 二次应力是指平衡外加机械载荷所必需的应力。 B 二次应力可分为总体薄膜应力、弯曲应力、局部薄膜应力。 C 二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力。 D 二次应力是局部结构不连续性和局部热应力的影响而叠加到一次应力之上的应力增量。 8下列说法中，错误的有 （ C ） A 相同大小的应力对压力容器失效的危害程度不一定相同。
设备选型
5.设备计算及选型 5.1设备选型的目的、依据及基准 1.设备选型的目的 化工生产是原料通过一系列的化学、物理变化的过程，其变化的条件是化工设备提供的。因此，选择适当型号的设备、设计符合要求的设备，是完成生产任务、获得良好效益的重要前提。 2.设备选型的依据 设备的选择是根据物料衡算、热量衡算的结果进行的，根据物料衡算的数据可以从《化工工艺设计手册》上查取并选择所需的设备型号，在根据其所对应的参数结合热量衡算的数据对所选设备进行校核，使其经济上合理，技术上先进，投资少，加工方便，采购容易，水电汽消耗少，操作清洗方便，耐用易维修。 3.设备选型的基准 根据各单元操作反应的周期，计算出生产批次，在由总体积计算出单批生产体积，以此数据查找《化工工艺设计手册》，对设备进行选择。 5.2不同设备的选型计算 1.储罐的选型 储罐用以存放酸碱、醇、气体、液态等提炼的化学物质。其种类有很多，大体上有：滚塑储罐，玻璃钢储罐，陶瓷储罐、橡胶储罐、焊接塑料储罐等。就储罐的性价比来讲，现在以玻璃钢储罐最为优越，其具有优异的耐腐蚀性能，强度高，寿命长等，外观可以制造成立式，
卧式，运输，搅拌等多个品种。本次工程中需要用到的储罐有3-N-吗啡啉丙磺酸缓冲溶液储罐，四氢呋喃储罐，甲醇储罐，以及树脂预处理所用到的重生树脂所要用的溶剂乙醇的储罐。 （1）3-N-吗啡啉丙磺酸缓冲溶液储罐 缓冲溶液的体积：V= ρ 水 m = 1 1899 .1061=1061.1899L 圆整容积2500L ，选用V111钢衬塑储罐Φ1200*2240*4,材料纯聚乙烯，不锈钢304,容积2500L 面积1.1304m 2。 （2）四氢呋喃储罐 四氢呋喃的体积：V= 四氢呋喃 四氢呋喃 m ρ= 89 .0 1011.6276=1136.66L 选用V112玻璃钢卧式罐Φ1200*1400*5，材料不锈钢304，容积1583L ，面积1.1304m 2。 （3）甲醇储罐 甲醇的体积：V= 甲醇 甲醇 m ρ= 79 .0 149.9410=189.80L 选用V113 立式储罐Φ500*1000，材料不锈钢304，容积196.25L ，面积0.19625m 2 。 (4)浓缩储罐 浓缩储罐里面的物料是四氢呋喃和甲醇 甲醇的体积： V 甲醇= 甲醇 甲醇 m ρ= 79 .02706 .85=107.94L 四氢呋喃的体积：V 四氢呋喃= 四氢呋喃 四氢呋喃 m ρ= 89 .0 644.9393=724.65L 总的体积： V 总=107.94+724.65=832.59L
过程设备设计1
过程设备设计 一塔设备部分 1简述塔设备的作用及其常见的分类方式 2简述塔设备的振动原因及防振措施 3写出斯特罗哈数的表达式，说明各物理量的含义 4设备塔设备（板式塔）通道板的作用及应考虑的因素有哪些？ 5画出塔盘板上下可拆的连接结构，并说明装拆过程 6画出裙座支座的结构简图，说明各零部件的名称及作用 二换热设备部分 1按传热方式或热传递原理进行分类，换热设备有哪几种主要形式，各有什么特点？ 2根据结构特点，管壳式换热器有哪几种主要类型？如果管程压力较高，壳程需要清洗，而管壁温差较大，应选用何种类型的换热器，说明选型的理由。 3试画出6管程管壳式换热器的管束分程布置图（指出流程顺序，画出管箱隔板，介质返回侧隔板示意图），指出管束分程的原则。 4绘图说明管壳式换热器壳程防止短路的三种结构。 5当管板应力超过许用应力时，应如何调整，为什么？ 6如何校核固定管板式换热器设计计算的各应力? 三机械搅拌反应设备部分（6分×5＝30分） 1简述筒体长径比（H/D）必须考虑的因素 2绘出“圆盘式开式涡轮”搅拌桨的结构示意图。指出该桨属于何种流型和应用条件。 3写出湍流状态下搅拌功率表达式，说明各参数含义。 4搅拌轴轴径确定的依据。 5请绘出一种机械密封结构简图指出该结构可能存在的泄漏点。
过程设备设计答案 一 塔设备部分 1简述塔设备的作用及其常见的分类方式 作用：可使气液或液液两相之间充分接触。达到相互传热及传质的目的。 在塔设备中可进行的单元操作：精馏、吸收、解吸、气体增湿、离子交换、冷却等。 分类方式：1按操作压力分有加压塔，常压塔和减压塔 2按单元操作分有精溜塔，吸收塔，解析塔，萃取塔，反应塔，干燥塔等 3按内件结构分有填料塔，板式塔 2简述塔设备的振动原因及防振措施 原因：由于风载荷作用产生沿着风力方向的振动和垂直风力方向的振动（诱发振动）， 主要是诱发振动。当塔的固有频率与卡曼涡街的频率相等时，塔体即产生振动。 防振措施：塔在操作时激振力的频率不得在塔体第一振型固有频率的0.85～1.3倍范 围内，即不得在如下范围内：113.185.0c c f fv f << 如在范围内，应采取如下措施：1 增大塔的自振频率；2 塔的阻尼加大 3 采取扰流装置 3写出斯特罗哈数的表达式，说明各物理量的含义 表达式：v Df S v r = r S －斯特罗哈数 D －塔体的外直径 v f －激振频率 v －风速 4设备塔设备（板式塔）通道板的作用及应考虑的因素有哪些？ 作用：为进行塔内清洗和维修，使人能进入各层塔板，在塔盘板接近中央处设置一 块通道板。 考虑因素：1各层塔盘板上的通道板最好开在同一垂直位置，以利于采光和拆卸； 2有时叶可以用一块塔盘板代替通道板； 3通道板因为上下均可拆卸的连接结构 5画出塔盘板上下可拆的连接结构，并说明装拆过程 检修需拆开时，可从上方或下方松开螺母， 将椭圆垫片旋转900，塔盘板I 即可移开 1－椭圆垫片 2－螺栓 3－螺母 4－垫圈 塔盘板塔盘板
浅谈污水提升泵站的设计与设备选型
浅谈污水提升泵站的设计与设备选型 摘要城市排水系统中污水提升泵站是重要的组成部分，能够提高污水处理的水平，实现远距离的污水处理，保护城市内环境。污水提升泵站的设计和构成设备的型号选择，对性能的完善具有重要的作用，本文从泵站建设的重要性出发，重点对设计和选型方法进行了分析。 关键词污水提升泵；设计；选型；方法 前言 城市化建设的深入推进，带动了社会经济和城市人口的增加，伴随而来的需处理的城市污水量也与日俱增，以往的多所污水处理站共同处理的模式已经无法满足要求，急需处理能力更高的污水提升泵站对污水输送管道进行优化。为此，对污水提升泵站的设计和设备选型摄入剖析对经济和环境效益十分重要。 1 污水提升泵站建设的重要性 目前，我国提出的建设生态节约型和环境友好型的国家的政策以及可持续发展战略的推行，一定程度上引起了工业生产的重视，对污水、废气等污染物质的处理也提上了工业生产的日程，尤其是对城市污水的处理更是重中之重，诸如序列间歇式活性污泥处理法等先进的技术被应用于污水处理中，越来越多的污水处理场建设。虽然一定程度上解决了污水处理的难题，但对于远距离的污水输送和就需要污水提升泵站。从重要性的角度来看，一是，將上流来的污水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力流。二是，污水处理泵站是有水泵、集水池和泵房组成，其中水泵的种类比较多，可以根据不同的污水处理规模、控制方法等因素分别选择，提高污水处理的效率和针对性。三是，泵站中的集水池不仅能够对污水进行储存，还可以调节污水的输入量和抽升量两者中的不均衡，避免水泵的频繁启动造成磨损和处理能力下降。四是，泵站的集水池运行需要按照一定的规则进行，能够保证用水量和提水量保持一致、集水池的高水位运行、水泵运行的正常以及停用和启动时间的均匀[1]。 2 污水提升泵站的设计和选型方法 城市建设和人口的增加，使得污水处理更加重要，而污水提升泵站的建设能够实现远距离的高效污水收集，进而辅助相关的处理厂集中处理，大大地简化了净化的程序，提升了城市生态文明和节能环保建设。为了更进一步地提高污水提升泵站运行效率，可以从设计和设备选型两个方面出发，促进污水处理的良好发展。 2.1 泵站的设计方法 污水提升泵站的建设和运行需要按照一定的设计程序进行，可以说泵站设计
设备的设计与选型
设备的设计与选型7.2 原料筒仓依据：A 豆粕日用量4.8t B 豆粕比重730kg/m3 C 麸皮日用量3.2 t D 麸皮比重600 kg/m3 E 装料系数80% F可储存时间为30天 豆粕筒仓：m 57.246% 807301000306.9=′′′3 取筒仓直径为1 m，则246.57=π（4/2）2′h，解得h=1.7 m 故设计直径为1m、高1.7 m的豆粕筒仓1个。麸皮筒仓：3.2′30′1000/（600′80%）=200m3 本科毕业设计第31 页共42 页 取筒仓直径为2 m，则200=π（4/2）2′h，解得h=1.8m 故设计直径为2m、高1.8m 的麸皮筒仓1个。7.3 锤击式粉碎机选用上海市希科粉体设备有限公司生产的SDF-500(1型)捶击式粉碎机，其排料粒度＜3mm，转子转速3000r/min，生产率0.2-0.5t/h,配用JO2-51-6电机，功率18.5kw,电压380V。每天需粉碎原料为8吨，则用该设备2台。 7.4 罗茨鼓风机选用D36′35-40/3500型罗茨鼓风机,其流量为403 m/min,转数1400r/min,配用JO2-84-4电机,功率40kw。每天需风送原料为8吨，则用该设备输送共需时间不到半小时。故选取Y90连续压式气力输送装置两套，分别用于原料输送和熟料输送。7.5 旋转式蒸煮锅拟采用浙江宁波市味华灭菌设备有限公司生产的WHZ—5型5.83m3旋转蒸煮锅，配2.2kw电机。一般5m3旋转式蒸煮锅处理原料约1.3吨，每天蒸料量为8吨，则共需蒸料次数为8/(5.83×1.3/5)=5.28次。现设计每天蒸6次，则每次处理原料量为8/6=1.34吨。根据前面所述蒸料操作知，蒸煮一锅约需130分钟，而原料输入及熟料输出时间大约为15分钟。故每锅从入料到处料所需时间约为150分钟，即2.5小时，蒸6锅共需15小时。因此，选取该型号的旋转蒸料锅2个，同时进行蒸煮，每锅工作时间为7.5小时 7.6 麸皮储斗每锅处理原料1.34吨，则每锅麸皮处理量为1.34′40%=0.54吨，设麸皮储斗容积为V，装料系数为80%，则有：V′80%=0.54′1000/600，解得，V=1.125m3。设储斗上部为圆柱、下部为圆锥，其中心角为90度，取直径为1米，上部高为h，则有：π′0.53/3+π′0.52′h=1.125，解得h=1.266m，取h=1.3m。所以设计麸皮储斗为上部为圆柱、下部为圆锥，其中心角为90度，直径为1米，上部高为1.3米。7.7 拌种设备拌种搅龙，主要用于均匀混合种曲和熟料，可选用JL-250型螺旋输送机选输送 量约为5～10t/h。总功率3.6kw选用一台即可。7.8 种曲池依据蒸料锅技术参数可知种曲池容积约为10 m3 ，每锅熟料体积约3 m3，1.34吨，一锅入一种曲池，每天6锅，共需种曲池6个。因制曲时间约24小时，则需另取3个种曲池轮换使用。因此，共需种曲池9个。7.9 拌盐绞龙成曲移入发酵池前需拌入一定量的盐水。成曲靠重力下落，速度不宜过大，以免损害米曲霉。因此，选取螺旋输送机的处理量也不必很大。现选取GX20型螺旋输送机。其技术参数为：螺旋叶直径200mm，输送量约8t/h,机身宽242mm，机身高316 mm。成曲移池依次进行，故选取1台GX20型螺旋输送机即可。7.10 发酵池依制曲机技术参数可知发酵池容积约为33m3，每批制曲时间为24小时，发酵时间为15天，为保证连续生产，可选用长2.5m，宽2.5m，高3m的发酵池16个。7.11 电动葫芦及抓斗采用BCD2—12D型防爆电动葫芦和ZJM－450型0.45 m3电动抓斗。BCD2—12D型防爆电动葫芦的性能参数为：起重量2t，起重高度12m，起升电动机型号BZD31-4，容量 3kw，转速1380r/min，抓斗运行电动机型号BZDY,12-4，容量0.6kw，转速1380r/min, 起升速度8m/min，运行速度20(30)m/min。发酵池容积为5′2.5′3=37.5m3，0.45m3抓斗需运行84次。由发酵池到淋池往返一次约5分钟，则每天移一个发酵池的酱醅所需时间为5′84=420分钟，约7个小时。故选一套电动葫芦和抓斗即可。7.12 翻曲机采用宁波市味华灭菌设备公司生产的FQ-8B型翻曲机。该机翻醅曲速度为1～4m/min。绞龙组数8组，总功率7.3kw。该设备采用多组集翻曲、粉碎多功能的特殊绞龙，在平整的筛面板上，曲料含底翻透；电动行走：并采用机械无级调速、自动返回、停止装置，既适应于多品种的曲料，又安全可靠；电动升降机构，使机器适应各种深度曲池；中转车配合，直接将机器移入
机房主要设备选型计算过程
计算机机房冷负荷计算过程及结论 （一）外墙和屋面瞬变传热的冷负荷 在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热的空调冷负荷，可按下式计算： CL＝FxK（t l-t n) 式中 CL＿外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W； F＿外墙和屋面的面积，屋面127 m2+墙体143m2=270 m2 K＿外墙和层面的传热系数，2.05W/m2.oC； 根据外墙和屋面的不同构造和厚度分别在表3－1中给出； t n＿室内设计温度，23oC； t l＿外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，按平均温度30oC计算。 CL = FxK（t l -t n ) =270*2.05*（30-23） =3874.5W 外墙结构类型表3－1
（二）室内得热冷负荷计算 （a）电子设备的冷负荷 电子设备发热量按下式计算： Q=1000n1n2n3N W 式中Q——电子设备散热量，W； N——电子设备的安装功率，按设备总功率120kW计算； n1——安装系数。电子设备设计轴功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9，本工程计算值为0.8； n2——负荷功率。电子设备小时的平均实耗功率与设计轴功率之比，根据设备运转的实际情况而定，一般可取0.2~0.8，本工程按0. 8计算。 n3——同时使用系数。房间内电子设备同时使用的安装功率与总功率之比。 根据工艺过程的设备使用情况，选最大值1。 Q =1000 n1n2n3N W =1000*120*0.8*0.8*1 =76800W （b）照明设备 照明设备散热量属于稳定得热，一般得热量是不随时间变化的。 根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其得热量为： 白炽灯Q=1000N W 荧光灯Q=1000 n1n2N W 式中N——照明灯具所需功率，kW； n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器设在顶棚内时，可取n1=1.0； n2——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部有小孔（下部为玻璃板），可利用 自然通风散热与荧光灯顶棚内时，取n2=0.5~0.6；而荧光灯罩无通风孔 者，则视顶棚内通风情况，n2=0.6~0.8。 Q =1000 n1n2N W =1000*1.2*0.6*2.5
过程设备设计第三版课后答案及重点
过程设备设计题解 1.压力容器导言 习题 1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。若壳体材料由 20R （ MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR （ MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？ 解：○ 1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式： δ σσθ φ z p R R - =+ 2 1 φσππ φsin 220 t r dr rp F k r z k =-=? 圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2 t pR pr t pR k 2sin 2== = φδσσφθ ○ 2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。 2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。该封头中面处的长轴D=1000mm ，厚度t=10mm ，测得E 点（x=0）处的周向应力为50MPa 。此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么？ 解：○ 1根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力： 标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即a/b=2，a=D/2=500mm 。在x=0处的应力式为： MPa a bt p bt pa 1500250 102222 2 =???== = θθσσ ○ 2从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A 的一致，压力表B 已失灵。 3. 有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 。内贮有液氨，球罐上部尚有 3m 的气态氨。设气态氨的压力p=0.4MPa ，液氨密度为640kg/m 3 ，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。 解：○ 1球壳的气态氨部分壳体内应力分布： R 1=R 2=R ，p z =-p MPa t pR t pR pr t pR k 10020 210000 4.022sin 2=??===? = = = +θφφθφσσφδσσσ φ0 h
带式输送机的选型计算
1 带式输送机的选型计算 1.1 设计的原始数据与工作环境条件 （1）工作地点为工作面的皮带顺槽 （2）装煤点的运输生产率，0Q =836.2（吨/时）； （3）输送长度，L =1513m 与倾角β= 5以及货流方向为下运： （4）物料的散集密度，'ρ=0.93/m t （5）物料在输送带上的堆积角，θ=30 （6）物料的块度，a=400mm 1.2 运输生产率 在回采工作面，为综采机组、滚筒采煤机或刨煤机采煤时，其运输生产率应 与所选采煤机械相适应。由滚筒采煤机的运输生产率，可知： 2.8360=Q （h t ） 1.3 设备型式、布置与功率配比 应根据运输生产率Q 、输送长度L 和倾角，设备在该地点服务时间，输送长 度有无变化及如何变化确定设备型式。产量大、运距短、年限长使用DT Ⅱ型；运距大，采用DX 型的；年限短的采用半固定式成套设备；在成套设备中。由于是上山或下山运输和在平巷中输送距离变化与否采用设备也有所不同。根据本顺槽条件，初步选用280SSJ1200/2?型可伸缩胶带输送机一部。其具体参数为： 电机功率：2?280kW 运输能力：1300h t /
胶带宽：1200 mm 带速：2.5 m/s 设备布置方式实际上就是系统的整体布置，或称为系统方案设计。在确定了 输送机结构型式下，根据原始资料及相关要求，确定传动装置、改向滚筒、拉紧装置、制动装置以及其它附属装置的数量、位置以及它们之间的相对关系，并对输送线路进行整体规划布局。 功率配比是指各传动单元间所承担功率（牵引力）的比例。 1.4 输送带宽度、带速、带型确定计算 根据物料断面系数表，取458=m K 根据输送机倾角，取1=m C 则由式（7.1），验算带宽 m C v K Q B m m 901.01 9.05.24582.836'0=???=≥ ρ 式（7.1） 按物料的宽度进行校核，见式（7.2） mm a B 9002003502200 2max =+?=+≥ 式（7.2） 式中 m ax a —物料最大块度的横向尺寸，mm 。 则输送机的宽度符合条件
工艺设计及设备选型方案(DOCX 63页)
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工艺设计及设备选型方案
一、基本设计条件 1、原有污水处理工艺流程 山西襄矿集团沁县华安焦化有限公司污水处理满足国家及相关行业标准。要求流量为130m3/h（其中年产130万吨的焦化装置焦化废水处理流量为：100m3/h，焦炉煤气综合利用制液化天然气（LNG）项目建成投产后将产生流量为30m3/h生产废水也将一并引至该污水处理厂集中处理）。 包括本工程及相关配套设施的设计、采购、施工、安装调试、负荷试车、试运行、完成功能考核、人员培训、技术服务直至竣工验收合格，以及缺陷修复、在质量保证期内的工程质量保证/保修义务全过程的交钥匙工程。 原来焦化废水处理系统设计文件包括：事故池及预处理、生化处理单元、高级氧化单元、膜法深度处理单元及配套所有辅助设施。但高级氧化单元、膜法深度处理单元没有施工。实际上，已建设施工的内容主要包括： 1）事故池1座（平面尺寸20*18） 2）调节池1座（平面尺寸12*18） 3）除油池1座（平面尺寸：12*7.85，分2格） 4）浮选系统1套
5）厌氧池2座（总体尺寸：26*9） 6）缺氧池2座（总体平面尺寸：26*13） 7）好氧池2座（总体尺寸：35*26*5.9） 8）二次沉淀池1座（Φ14m） 9）混凝沉淀池1座（Φ12m） 10）污泥浓缩池1座（Φ6m） 11）鼓风机3台，D60-1.7，N=185KW 12）综合厂房1座（平面尺寸：6*44.5） 13）1#集水池1座（平面尺寸：4*10） 14）2#集水池1座（平面尺寸：4*6） 15）3#集水池1座（平面尺寸：4*5） 16）清水池1座（平面尺寸：4*7） 17）污泥脱水机1套。 （2）、现有工艺流程： 蒸氨废水→除油池→气浮池→调节池→厌氧池→缺氧池→好氧池→二次沉淀池→混凝沉淀池→清水池（达标后送熄焦沉淀池）。现有工艺出水水质：