设备设计说明书

第九章 设备选型

9.1 泵和储罐的选型 9.1.1 选用依据

《离心泵效率》 GB/T13007-1991 《离心泵名词术语》 GB/T7021-1986 《工业泵选用手册》

《化工工艺设计手册》 第二版 《化工原理》陈敏恒，丛德滋等编，化学工业出版社

9.1.2 参数的确定

在液体输送过程中，输送介质的物性的不同将对泵的流量、扬程、功率、必须气蚀余量、结构、材料、操作条件和使用等各方面均产生重要的影响。这些影响泵的性能的主要参数有：介质的名称、性对密度、黏度、组成、化学腐蚀性、气体或固体含量、蒸汽压等。因此，在对泵进行选型的过程中，需严格考虑此方面参数的影响，以保证泵可以在生产过程中正常使用，不致对生产过程产生重要的影响，造成重大的生产事故。

9.1.3 泵的选型要求

泵因为其使用条件的特殊性，在选型的过程中存在着一系列较为严格的要求： （1）所选泵的型式和性能应符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。

（2）必须满足以下对介质特性的要求：

输送易燃、易爆、有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如屏蔽泵、磁力驱动泵、隔膜泵等；对输送腐蚀性介质的泵，要求过流部件采用耐腐蚀材料。

（3）必须满足现场安装的要求：

对安装在有腐蚀性气体存在的场合的泵，要求采取防大气腐蚀的措施； 对安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用防暴电动机。 （4）确定泵的型号和制造厂时，应综合考虑泵的性能、能耗、可靠性、价格和制造规范等因素。

9.1.4 具体选型

以P0101A/B液态正丁烷输送泵为例来具体说明泵的选型过程。

液态正丁烷经过输送泵送至换热器进行余热，输送介质为液态正丁烷，无腐蚀性，在常温常压下操作。

1）泵类型的选取

液态正丁烷为有毒液体，理化性质：无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子式C4H10，分子量58.12，相对密度0.792(20/4℃)，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度1.11，蒸气压 13.33KPa(100mmHg 21.2℃)。蒸气与空气混合物爆炸下限6-36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易着火。

根据输送介质液态正丁烷的理化性质，我们选用Y型离心泵。

Y型离心泵用于输送不含固体颗粒的石油及其产品，介质温度在-20—400℃之间。规格标准为：流量2—600m3/h，扬程32—600m。

2）压头的设计

根据Chencad模拟的结果，液态正丁烷进料流率为Q=5398.742m3/h，液态正丁烷原料密度792kg/m3，液态正丁烷原料进口压力0.22Mpa，出口压力0.3Mpa,则该泵的压头为：

2p2?p1c2?c12H???z2?z1g?2g0.3?106?0.22?106?9.81?792?14.1m

3）选择结果

考虑到设计余量，我们选择250YS-150x2c型离心泵。泵的参数要求如表9-1所示：

表9-1 液态正丁烷输送泵参数一览表

泵的型号 250YS-150x2c 项目 参数值

流 量

扬 程

泵转速

2950r/min2

允许汽蚀余量

效 率 55%

重 量

2200kg

205m

240m3/h

轴功率

244kw

电机功率

440kw

叶轮直径 许用压力

290mm

4.0MPa

4.2m

其它泵的选型结果见设备一览表

9.1.5 储罐的选型

首先应根据存储介质的最高工作压力初步选择储罐类型。一般情况下，卧式圆柱形储罐和球罐可以承受较高的存储压力，而立式平底筒形储罐的承压能力较差，当存储介质的压力不大于0.1MPa时，可以选用立式平底筒形储罐，否则应选用卧式储罐或球罐。其次，再根据库区的容量大小选择合适的储罐结构。进而力求：

①减少蒸发损失； ②防止空气污染； ③保证储液不受空气污染。

储罐选型以分离四氢呋喃为例来进行说明。此分离器中主要储存的介质为四氢呋喃、琥珀酸、丁内酯、丁醇、1,4-丁二醇和水，主要操作条件为：温度为110℃，压力为0.3MPa。

丙烯常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。分子量42.08，密度0.5139g/cm(20/4℃)，冰点-185.3℃，沸点-47.4℃。丁烷为无色可燃性气体。熔点-138.432℃，沸点-0.522°C，液态密度600 g/l(0℃，1atm)，折射率1.3326 (20℃)，临界温度152.0℃，临界压力3796.0kPa，临界体积255mL/mol。不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿和其他烃。

塔顶回流罐的目的是保证回流比和回路液体的稳定，考虑塔操作的稳定性我们将回流液在储罐内停留时间选择为5min。

由于塔的出液量为60.47m3/min，回流比为0.61，取储罐的安全系数为0.8.则通过计算得到储罐的体积为：

V?qvt/??377.9m3

储罐的封头选择椭圆球型封头。按照JB1428-74标准。故可知： D=2200mm, L=5800mm。

此储罐的设计压力为0.3MPa。根据介质性质，储罐材料选择为Q235-A，则根据强度条件计算得所选储罐的厚度为16mm。

其它储罐的选型结果见设备一览表。

9.2 换热器计算及选型

9.2.1 计算依据

《化工原理》 化学工业出版社 《管壳式换热器》 GB151-1999 《化工工艺设计手册》 化学工业出版社 《换热器》——化工设备设计全书 化学工业出版社

9.2.2 选型原则

1）换热器的分类

①按照传热原理可分为：直接接触式换热器、蓄能式换热器、管板式换热器； ②按照结构可分为： 浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器、U形管换热器、蛇管换热器等。

2）换热器的类型选择

换热器的类型很多，结构类型决定了换热器的性能，因此在特定场合选择适应这个场合特点的换热器可以使传热效率提高，能耗下降。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：

①流体的性质； ②热负荷及流量大小；

③温度、压力及允许压降的范围； ④设备结构、材料、尺寸、重量； ⑤价格、使用安全性和寿命。