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工艺设计要点之一～二十二工艺设计要点之一：精馏塔1。填料塔：(a)根据每米填料层高度的压降，来判断是否会液泛。通常每米填料的液泛压降为0.017～0.025Kg/cm2(b)而在载点以下操作，则是正常稳定的操作条件。通常每米填料的载点压降为0.0043～0.009Kg/cm2在此操作条件下的填料等板高度HETP是最低的，也即分离效率最高。2。由于风载和地基等原因，塔的高度一般不超过53米。3。对于小于900mm直径的小塔，通常采用填料塔。这是基于小直径板式塔制造费用高昂的考虑。4。典型的全塔效率通常在60～90%之间。5。通常筛板塔盘间距为300～400mm；真空塔盘间距为500～750mm。如果考虑方便维修，相应的板间距要大一些，机械设计上的最低要求为460mm。工艺设计要点之二：管壳式换热器1。换热介质的流向配置：(a)将腐蚀性强的流体安排在管内，这样只需少量的贵重合金管材即可。如果壳间走腐蚀性流体，不仅需要昂贵的壳体材料，而且壳内的管子也需耐腐材料。(b)将易结垢的流体安排在管内，通过流速控制可以适当清除污垢。检修期间，不用抽出管束就可以机械清洗直管段。(c)对于高温/高压操作的流体安排在管内，可以省却特殊、昂贵的制造材料。(d)将较低流速的介质安排在壳侧，可以体现出其经济性能。因为低流速流体在壳侧比在管内更易产生有利于传热的湍流现象。2。在各种操作压力条件下，换热器中较为合理的压降如下：操作压力合理的压降真空～常压操作绝压的十分之一1～1.7Kg/cm2操作表压的二分之一1.7kg/cm2以上0.35Kg/cm2或更高3。当冷却粘度较大流体时，顺流操作比逆流换热要好。因为冷流体可以获得较高的传热系数。4。壳径与列管根数的经验关联式为：D=1.75×d×(n×Np)0.47其中D为壳内径，mmd为管外径,mmn为每程的列管根数Np为每壳程内的管程数。工艺设计要点之三：材料选择优点缺点碳钢便宜、易成型、最常用、耐微碱性环境不耐酸、强碱物料、相对易脆(尤其低温环境下)不锈钢相对便宜、易成型、相对碳钢更适合于各种酸、碱性环境不耐含氯物料、在高温环境下降低性能参数254SMO中等价格、相对易成型、相对不锈钢更适合于各种酸、碱性环境稍耐含氯物料、在高温环境下稍降低性能参数钛合金耐含氯物料(海水环境)、高强度薄材稍昂贵、难成型、焊接难铅钛合金耐含氯物料(高温、海水环境)非常昂贵、难成型镍耐碱性物料(高温、海水环境)昂贵、焊接难哈氏合金耐酸性物料(适应范围广)相当昂贵、易焊接石墨耐弱盐酸性物料非常昂贵、易脆、难成型钽其他材料的替代品(非常苛刻的场合)极其昂贵、慎重选用工艺设计要点之四：凉水塔1。在工业凉水塔设计中，取决于空气的温度和湿含量，湿球温度就是水可以被冷却到的最低理想温度，实际上可以达到环境饱和空气90%左右的冷却等级。2。凉水塔的尺寸大小是与水温、湿球温度有关的。其相对大小比例如下：T水-T湿，oF相对尺寸大小52.4151.0250.553。循环水量通常在5～10m3/hr-m2，空气速度通常在1.5～2m/s4。逆流诱导式通风塔是最常见的。这些塔的操作条件可达湿球温度的1oC之内，通常在3～6oC的温差之内。5。对于需要每冷却6oC左右的凉水塔，约有1%的循环量损失。飘散损失约占循环量的0.25%左右，排放约占循环量的3%左右，以防止氯盐类物质等化学品在系统中的累积。工艺设计要点之五：输送装置1。对于大于120m长距离、大通量物质传递的场合，选用气流输送装置是最适宜的。还适用于多个输送源、多个目的地的工况。对于真空或低压系统(0.4～0.8Bar)，输送空气速度为10～37m/s。输送空气量约在0.03～0.5m3/m3输送固体。2。拖曳型刮板输送机是全封闭的，适合于短距离输送物质。块料尺寸约为75～480mm，输送速度为0.2～1.3m/s,所需动力比其他形式的输送装置要大。3。斗式提升机常用于垂直输送物料的场合，且物质是比较粘稠、研磨的物料。500×500mm容量抓斗的处理能力可达28m3/hr，提升速度为0.5m/s，最快速度可达1.5m/s4。带式输送机用于长距离、大通量输送。倾斜度最大为30o角，600mm宽的皮带输送能力达85m3/hr，输送速度约为0.5m/s，最快速度可达3m/s所需动力相对要小些。5。螺旋输送机用于粘稠、研磨物料的长达46m距离的输送。倾斜度最大为20o角，300mm直径螺旋板的输送能力达85m3/hr，转速为40～60转/分时的输送能力可达28～85m3/hr工艺设计要点之六：结晶器1。大多数结晶过程中，C/Csat(浓度/饱和浓度)之比保持在1.02～1.05之间。2。晶体生长速度和晶粒大小取决于溶液的过饱和度。3。在冷却结晶过程中，溶液温度保持在给定浓度的饱和点以下0.5～1.2oC较合适。4。常见的晶体生长速度约为0.1～0.8mm/hr工艺设计要点之八：固体干燥1。喷雾干燥只需几秒钟的时间，而转筒式干燥时间则需几分钟，乃至一个小时。2。处理3～15mm球粒状物料干燥的连续板/带式干燥器的干燥时间约为10～200分钟。3。用于处理高粘度流体物料的鼓式干燥器接触时间约为3～12秒，产品片厚约1～3mm。转鼓直径约0.5～1.5m，转速约为2～10转/分。最大蒸发能力约为1363kg/hr4。转筒式干燥器操作的空气流速为1.5～3m/s，最高达11m/s。停留时间约5～90分钟。对于新设计的转筒干燥器，需要85%的横截面积空间。采用逆流操作的设计，出口气体温度高于固体温度约10～20oC。而并流操作的设计，要保证固体物料出口温度为100oC。转速通常为4～5转/分，转速与筒径(m)的乘积约为4.6～7.6。5。气流输送干燥器适用于1～3mm的颗粒干燥，甚至大至10mm的颗粒物料。空气速度约为10～30m/s，典型的单程干燥停留时间接近1分钟。设备尺寸约为直径0.2～0.3m，长1～38m。6。流化床式干燥器适合处理4mm以下的颗粒干燥。气速的设计参数为最小流化速度的1.7～2倍。一般连续操作的干燥时间取1～2分钟就足够了。工艺设计要点之九：罐式容器1。液体罐通常是卧式的，气液分离罐通常是立式的。2。适宜的长度/直径比为3，范围在2.5~5。3。半充满回流罐的停留时间为5分钟；气液分离罐进料到另一个塔之间的设计停留时间为5~10分钟。4。炉前进料罐的停留时间最好是30分钟。5。压缩机前气液分离罐的设计停留时间应该为每分钟液体体积通量的10倍。6。液液分离器的设计停留时间应该维持沉降速度为0.85~1.3mm/s7。气液分离罐中气体临界速度=0.048(液体密度/气体密度-1)0.5密度为kg/m3，临界速度为m/s8。除沫器中丝网层厚度通常为150mm。9。对于正压分离系统，丝网层之前的分离空间为150～450mm，丝网层之后的分离空间为300mm。工艺设计要点之十：蒸发器1。最常见的类型是垂直长管自然或强制循环蒸发器。管径在19～63mm之间，管长在3.6～9.1m之间。2。强制循环速度一般在4.5～6m/s范围内。3。溶液沸点温度升高(BoilingPointRise或B.P.Elevation)是由于溶液中存在不挥发溶质的作用，而导致溶液温度与饱和蒸汽温度的差别。4。当BPR大于4oC时，较经济的做法是采用4～6效串联蒸发器设计。温差愈小，采用取决于蒸汽消耗成本的串联设计，其经济效果愈加明显。5。增加多效之间的蒸汽压力，可以采用喷射器(20～30%效率)，或者机械压缩机(70～75%效率)。工艺设计要点之十一：过滤器1。通常依据实验室真空滤叶试验的形成滤饼时间来分类的，0.1～10cm/s为快速；0.1～10cm/min为中速；0.1～10cm/hr为慢速；2。如果5分钟之内不能形成3mm厚的滤饼，则不应采用连续过滤方法。3。对于需要快速过滤的场合，最好选择带卸料、顶加料的转鼓过滤机和加压式离心过滤机。4。对于需要中速过滤的场合，最好选择带真空鼓式和边沿式离心过滤机。5。对于需要慢速过滤的场合，最好选择压滤机或者澄清式离心过滤机。6。对于需要过滤微细砂矿石的场合，转鼓速率为7335kg/day-m2，转速20转/hr，真空度457～635mmHg。7。对于需要过滤矿脉固体和结晶的场合，转鼓速率为29340kg/day-m2，转速20转/hr，真空度51～152mmHg。工艺设计要点之十二：混合与搅拌1。中等搅拌程度的流体表面速度为0.03～0.06m/s，而强烈搅拌的流速为0.2～0.3m/s。2。测量有挡板搅拌槽内的搅拌强度，主要依据是所需动力和叶轮尖端速度：动力输入叶端线速kW/m3m/s掺混0.033～0.082-均相反应0.082～0.2472.29～3.05带传热的反应0.247～0.8243.05～4.57液～液混合0.8244.57～6.09气～液混合0.824～1.6474.57～6.09淤浆1.647-3。各种搅拌槽的几何尺寸都与其容器的直径(D)有关：液位=D涡轮叶片的直径=D/3叶轮距槽底距离=D/3叶片宽度=D/15四直叶挡板宽度=D/104。对于需要沉降速度为9m/s的固体悬浮物，采用涡轮式叶轮设计；对于需要沉降速度为46m/s的场合，则采用强化搅拌的推进式叶轮设计；5。气～液混合所需的动力比完全液体混合所需的动力约小25～50%。工艺设计要点之十三：压力容器和贮罐1。在-30oC到345oC之间的设计温度，取最大操作温度加上25oC的余量。2。一般情况下，设计压力取最大操作压力的110%或者在最大操作压力值上再加0.69～1.7bar，取大者。最大操作压力取正常操作压力值加上1.7bar。3。对于真空操作，设计压力取相对于全真空的1bar(表)压力。4。保证罐体结构安全的最小壁厚为：对于直径为1.07m及以下尺寸的罐，壁厚取6.4mm；对于直径为1.07~1.52m尺寸的罐，壁厚取8.1m；对于直径为1.52m以上尺寸的罐，壁厚取9.7mm。5。许用工作应力取材料强度极限的1/4。6。最大许用工作应力：温度范围-30~345oC400oC455oC540oC碳钢SA2031290bar1070bar686bar273bar不锈钢302SS1290bar1290bar1100bar431bar7。容器壁厚估算式：壁厚=(压力×外曲率半径)÷(许用应力×焊接效率-0.6×压力)+腐蚀余量其中：压力为psi(表)；曲率半径为英寸；应力为psi；腐蚀余量为英寸。初始设计工况的焊接效率通常取0.85。8。腐蚀余量取值：已知腐蚀性介质9mm；非腐蚀性介质4mm；蒸汽罐或空气槽1.5mm。9。小于3.8m3容量的贮罐，采用带支腿的立式罐。10。3.8～38m3之间容量的贮罐，采用混凝土支承的卧式罐。11。大于38m3容量的贮罐，采用混凝土座的立式罐。12。贮存低蒸气压的液体，采用浮顶罐。13。原料贮罐通常按30天供料设计。14。贮罐容积应该设计为货运槽车容积的1.5倍。工艺设计要点之十四：管道1。对于液体管线尺寸设计:合适的流速为1.5+0.004×Dm/s，泵出口端压降约为0.04kg/cm2/100m管线。在泵入口端，流速为0.4+0.002×Dm/s，压降约为0.008kg/cm2/100m管线。其中D为管线直径，mm。2。对于蒸汽或者气体管线尺寸设计：合适的流速为0.24×Dm/s，压降约为0.01kg/cm2/100m管线。3。过热、干蒸汽、气体管线的流速限制在61m/s及压降0.1kg/cm2/100m管线；饱和蒸汽管线的流速限制在37m/s以防止冲蚀。4。对于型钢管线的压降估算式：ΔP=35×M1.2μ0.2/(D4.2ρ)其中：P为摩擦阻力降，kg/cm2/100m当量管线M为质量流率，kg/hrμ为管内流体粘度，cPρ为管内流体密度，kg/m3D为管线内径，mm。对于光滑的换热器钢管，须用30替换35。5。对于两相流，通常采用lockhart/Martinelli估算式，首先计算管线内每一相单独存在时的压降，然后计算：X=[ΔPL