化工单元设备设计的方法与步骤

化工单元设备种类很多,每种设备的设计方法不同,这里阐述主要单元设备的共同设计方法与步骤。

1.3.1.1　化工单元设备设计的基本要求

(1)满足工艺过程对设备的要求,如精馏、吸收等分离设备达到规定的产品纯度和回收率,热交换设备达到要求的温度等;

(2)技术上先进、可靠,如热交换器有较高的传热系数,较少的金属用量,精馏塔有较高的传质效率,较高的液泛气速等;

(3)经济效益好,如投资省、消耗低、生产费用低;

(4)结构简单,节约材料,易于制造,安装、操作和维修方便;

(5)操作范围宽,易于调节,控制方便;

(6)安全,三废少。

1.3.1.2　化工单元设备的设计方法与步骤

(1)明确设计任务与条件,包括以下内容。

①原料(或进料)和产品(或出料)的流量、组成、状态(温度、压力、相态等)、物理化学性质、流量波动范围;

②设计目的、要求,设备功能;

③公用工程条件,如冷却水温度、加热蒸汽压力、气温、湿度等;

④其他特殊要求。

(2)调查待设计设备的国内外现状及发展趋势,有关新技术及专利状况,设计计算方法等。

(3)收集有关物料的物性数据、腐蚀性质等。

(4)确定方案,包括以下内容。(www.xing528.com)

①确定设备的操作条件,如温度、压力、流比等;

②确定设备结构型式,评比各类设备结构的优缺点,结合本设计的具体情况,选择高效、可靠的设备型式;

③确定单元设备的流程。

(5)工艺计算,包括以下内容。

①全设备物料与热量衡算;

②设备特性尺寸计算,如精馏、吸收设备的理论级数,塔径,塔高,换热设备的传热面积等,可根据有关设备的规范与不同结构设备的流体力学、传质传热动力学计算公式来计算;

③流体力学计算,如流体阻力与操作范围计算。

(6)结构设计:在设备型式及主要尺寸已定的基础上,根据各种设备的常用结构,参考有关资料的规范,详细设计设备各零部件的结构尺寸。如填料塔要设计液体分布器、再分布器、填料支承、填料压板、各种接口等;板式塔要确定塔板布置、溢流管、各种进出口结构、塔板支承、液体收集箱与侧线出入口、破沫网等。

(7)各种构件的材料选择,壁厚计算,塔板、塔盘等的机械设计。

(8)各种辅助结构如支座、吊架、保温支件等的设计。

(9)内件与管口方位设计。

(10)全设备总装配图及零件图绘制。

(11)编制全设备材料表。

(12)编写制造技术要求与规范。

要做好设备设计,除了要有坚实的理论基础和专业知识外,还应了解有关本设备的新技术、新材料,了解设计规范与有关规定,熟悉有关结构性能,具备足够的工程、机械知识。在确定方案时还应了解必要的技术经济知识和优化方法。在工艺计算时,应会运用计算机软件或自编程序进行计算。

设计人员要有高度的责任心和严谨的科学作风,否则将给建设工作带来重大的损失。

实际设计时并不是简单地按以上设计步骤顺序进行的,有时根据工艺计算的结果往往要求重新进行方案确定,有时则要选择几个方案进行技术经济评比,择优而取。