第三章设备平面布置

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1、吉林化工学院化工综合设计 第三章 设备平面布置3.1设备平面布置概述 在现代工程设计的理念中，设备布置是最重要的环节之一。设备布置的合理性，直接关系到装置建成后能否满足工艺流程的要求，是否符合环境保护、防火及其它安全生产的要求，能否创造更良好的操作条件，便于安装和维修，以及最大限度满足经济合理的要求。对其进行研究和总结，可以促使我们的工程设计更加完美，给社会带来更大的经济效益。3.1.1方法车间设备布置不当往往会给生产操作中造成人流、物流的紊乱，不利设备的安装和维修还会延长物料输送管路、增加设备费用及造成不良通风、采光，甚至无法生产和造成事故发生，因此设计前必须成分准备有关资料，如总平面布置、

2、工艺流程图、物料衡算等各阶段的资料，设计过程中深入研究领会应用各方面的原则及要求。车间设备布置涉及面较广，但大致可归纳为以下的几个方面。一、设备布置要求1. 在布置设备时一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性。设备布置一般按流程式布置，使由原料到产品的工艺路线最短，投资也最小。对于有压差的设备，应充分利用高位差布置，以节省动力设备及费用。2. 凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备，应尽可能布置在一起，这样可以统一管理，集中操作，还可减少备用设备即互为备用。3. 设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外，必须有足够的操作、通行及检修需要的位置。4. 要考虑相

3、同设备或相似设备互换使用的可能性，设备排列要整齐，避免过松过紧。5. 设备布置的同时应考虑到管道布置空间、管架和操作阀门的位置，设备管口方位的布置要结合配管，力求设备间的管道走向合理，距离最短，无管道相互交叉现象，并有利于操作。6. 车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地，以及必要的运输通道且尽可能的避免固体物料的交叉运输。7. 传动设备要安装安全防护装置的位置。8. 要考虑防火、防爆、防毒及控制噪声的要求，对噪声大的设备宜采用封闭式隔间等。9. 设备之间距离的确定主要取决于设备和管道的安装、检修、安全生产以及节约投资等因素。间距过大会增加建筑面积，延长管道而增加投资；间距过小会导致操作、

4、安装和检修的困难，甚至发生安全事故。二、 设备安装与检修1. 要根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积。2. 要考虑设备能顺利进出车间，经常搬动的设备应在设备附近设置大门或安装孔，大门宽度比最大设备宽0.5米，不经常检修的设备，可在墙上设置安装孔。3. 通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔。厂房比较短时，吊装孔设在靠山强的一端，厂房长度超过36m时，则吊装孔应设在厂房中央。4. 必须考虑设备检修、拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备、运送场地及预装吊钩等。3.1.2 原则一、 反应器的布置本设计应用的是釜式反应器，所以布置时要考虑便于加料和出料，液体物料通常是经高位槽计量

5、后依靠位差加入釜中，固体物料大多是用吊车从人孔或加料口加入釜内，因此人孔或加料口离地面、楼面或操作平台面的高度以800mm为宜。 1. 反应器周围的空间、操作平台的宽度、与建筑物间的距离取决于操作和维修通道的要求、反应器周围设备的大小和布置、反应器基础及建筑物基础的大小、内部构件以及减速机与电动机检修时移动和放置空间的大小。 2. 中小型的间歇反应器或操作频繁的反应器常布置在室内，用耳架支承在建筑物上或操作台的梁上。对大型的搅拌釜式反应器，由于重量大，又有震动和噪声，常单独布置在框架或室外，用支脚直接支撑在地面上；有时也布置在室内的底层，但布置设计时必须注意将其基础与建筑物的基础分开，以免将噪

6、声和震动传给建筑物。 3. 多台反应器在布置时尽量排成一条线，反应器之间的距离可根据设备的大小、辅助设备和管道情况而定，管道、阀门等应尽可能布置于反应器的一侧，便于操作。 4. 带搅拌的反应器，其上部应设安装和检修用地起吊装置或吊钩，设备顶端与建筑物顶间必须留出足够的距离，以便抽出搅拌器。 5. 跨楼板布置的反应器，要设置出料阀门操作台；反应物黏度大，或含有固体物料的反应器要考虑疏通堵塞和管道清洗等问题。 6. 物料从反应器底部出料口自流进入离心机要有1-1.5m距离；底部不设出料口，有人通过时，底部离基准面最小距离为1.8m；搅拌器安装在设备底部时设备底部应留出抽取搅拌器的空间，净空高度不小

7、于搅拌器轴的长度。 7. 对于处理易燃易爆介质的反应器，或反应激烈易出事故的反应器，布置时要考虑足够的安全措施，以免发生事故。二、 混合设备的布置本设计的混合器是带有搅拌器，物料从混合器顶部或一端加入，产品从中部或底部排出。进、出料输送机可以布置成任何水平角度，输送机与混合器之间用溜槽衔接，溜槽要保持一定角度以保证物流畅通。三、 容器的布置 1. 立式储罐布置时，按罐外壁取齐，卧式储罐按封头切线对齐。 2. 在室外布置易挥发液体储罐时，应设置喷淋冷却设施。 3. 液位计、进出料接管、仪表尽量集中于储罐的一侧，另一侧供通道与检修用。 4. 罐与罐之间的距离，除应遵守“建筑设计防火规范”中的有关规

8、定外，在没有阀门或仪表时，容器之间的通道应不小于750mm，有阀门或仪表时，应保证操作通道净宽不小于1m。 5. 易燃、可燃液体储罐周围应按规定设置防火堤，贮存腐蚀性物料罐区的地坪应作防腐蚀处理。 6. 立式储罐安装高度应根据接管需要及输送泵的净正吸入压头的需求决定。卧式储罐安装高度除按上述条件确定外，对多台不同大小的储罐，其底部宜布置在同一标高上。 7. 立式储罐的人孔若设置在罐侧，其离地高度应不大于800mm，若设置在罐顶，应设检修平台，多台储罐设联合检修平台，单只储罐设直爬梯上下。 8. 有搅拌器的储罐，必要时需设置能安装修理搅拌器的起吊设施。 9. 中间储罐一般按流程顺序，布置在与之有

9、关的设备附近，以缩短流程、节省管道长度和占地面积，对于盛有有毒、易燃、易爆物料的中间储罐，则尽量集中布置，并采取必要的防护措施。对于原料和成品储罐，一般集中布置在储罐区，是其特点决定是靠近与之有关的厂房还是远离厂房。四、 塔类设备的布置 1. 布置塔时，应以塔为中心把与塔有关的设备如中间槽、冷凝器、回流泵、进料泵等就近布置，尽量做到流程顺、管线短、占地少、操作维修方便。 2. 根据生产需要，塔有配管侧和维修侧，配管侧应靠近管廊，而维修侧则布置在有人口并靠近通道和吊装空地之处；爬梯宜位于两者之间，常与仪表协调布置。 3. 大型塔类设备常采用室外露天布置，以裙座支撑于地面基础上。 4. 直径1m以

10、下的塔设备不能靠自身重量单独直立安装，需依附于建筑物或构筑物上，可布置在室内，靠楼梯支承，也可布置在框架中或沿建筑物外沿进行布置。 5. 在满足工艺要求的前提下，塔类设备既可单独布置，也可集中布置。但相邻塔间的中心距一般为塔直径的3-4倍，一般塔与塔的净距约为2m。塔群与管廊或塔群与框架的净距离约为1.5m。 6. 塔上设置公用平台，互相联结既便于操作又起到结构上互相加强的好处。平台应与框架相通，平台宽度原则上不小于1.2m，最下层平台高度应高出地面2.1m以上，以确保通行。最上层平台最好围绕整个塔设备，这样较安全。上下层平台距离最大为8m，超过8m应设中间平台，二层平台间设直爬梯，直爬梯距地

11、面2.5m以上的梯子应设保护围栏。五、 换热器的布置 1. 与分馏塔关联的管壳式换热设备,如塔底重沸器、塔顶冷凝冷却器等宜按工艺流程顺序布置在分馏塔的附近。 2. 两种物料进行热交换的换热器,宜布置在两种物料进出口相连的管道最近的位置。3. 一种物料与几种不同物料进行换热的管壳式换热器,应成组布置。4. 用水或冷剂冷却几组不同物料的冷却器,宜成组布置。5. 成组布置的换热设备,宜取支座基础中心线对齐,当支座间距不相同时,宜取一端支座基础中心线对齐。为了管道连接方便,地面上布置的换热器也可采用管程进出口管嘴中心线对齐。6. 换热设备应尽可能布置在地面上,但是换热设备数量较多可布置在构架上。7.

12、为了节约占地或工艺操作方便可以将两台换热设备重叠在一起布置。但对于两相流介质或壳体直径大于或等于1.2m的换热器不宜重叠布置。8. 换热器之间、换热器与其他设备之间的净距不宜小于0.7m 。9. 操作温度高于物料自燃点的换热器的上方,如无楼板或平台隔开,不应布置其他设备。六、泵的布置1. 对于露天或半露天布置的泵，一般使泵与原动机的轴线与管廊轴线垂直。2. 对于室内布置的泵，当其输送液体温度高于自燃点或输送液体为液态烃时，应与其它泵分别布置在各自的房间内，并用防火墙隔开。3. 成排布置的泵应按防火要求、操作条件和物料特性分组布置；泵露天、半露天布置时；操作温度等于或高于自燃点的可燃液体泵宜集中

13、布置；与操作温度低于自燃点的可燃液体泵之间应有不小于4.5m的防火间距；与液体烃泵之间应有不小于7.5m的防火间距；4. 泵成排布置时，宜将泵端出。人口中心线对齐，或将泵端基础边线对齐；5. 泵双排布置时，宜将两排泵的动力端相对，在中间留出检修通道；6. 泵布置在主管廊下方或外侧时，泵区通道的最小净宽为2m，最小净高为3m，泵端前面操作通道的宽度，不应小于1m；7. 泵布置在管廊下方或外侧时，不论是单排或双排，泵和驱动机的中心线宜与管廊走向垂直；8. 泵布置在室内时，两排泵净距不应小于2m。泵端或泵侧与墙之间的净距应满足操作、检修要求且不宜小于lm；9. 除安装在联合基础上的小型泵外，两台泵之

14、间的净距不宜小于0.7m；10. 泵的基础面宜高出地面200mm。最小不得小于100mm；在泵吸入口前安装过滤器时，泵基础高度应考虑过滤器能方便清洗和拆装；11、 公用备用泵宜布置在相应泵的中间位置；12. 泵布置在室内时，一般不考虑机动检修车辆的通行要求。泵端或泵侧与墙之间的净距不宜小于1.2-1.5m，两排泵之间净距不应小于2m；蒸汽往复泵的动力侧和泵侧应留有抽出活塞和拉杆的位置；立式泵布置在管廊下方或框架下方时，其上方应留出泵体安装和检修所需要的空间；管道布置时，泵的两侧至少要留出一侧做维修用。13. 两台泵之间的净距不宜小于700mm，泵前端操作通道不应小于1000mm，对于多级泵，泵

15、前端的检修通道宽度不应小于1800mm。一般泵的前端检修通道宽度不应小于1250mm，以便小型叉车通过。七、管道的布置 1. 管道布置设计应符合工艺管道及仪表流程图的要求。2. 管道布置应统筹规划，做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修等方面的要求，并力求整齐美观。3. 在确定进出装置（单元）的管道的方位与敷设方式时，应做到内外协调。4. 厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置（单元）、道路、建筑物、构筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁路、道路的交叉。5. 管道宜集中成排布置。地上的管道应敷设在管架或管墩上。6. 输送介质对距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径

16、管道的布置，应符合设备布置设计的要求。7. 管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部构件的安装、检修和消防车辆的通行。8. 管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的惰况下，应使管道最短，组成件最少。9. 应在管道规划的同时考虑其支承点设置。宜利用管道的自然形状达到自行补偿。10. 管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。不可避免时应根据操作、检修要求设置放空、放净。管道布置应减少“盲肠”；11. 操作情况不同流体按其性质、状态和操作要求的不同，应选用不同的流速。粘度较高的液体，摩擦阻力较大，应选较低拐涟，允许压力降较小的管道。

17、为了防止因介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、振动和噪声等现象，液体流速一般不宜超过4m/s;气体流速一般不超过其临界速度的85%，真空下最大不超100m/s;含有固体物质的流体，其流速不应过低，以免固体沉积在管内而堵塞管道，但也不宜太高，以免加速管道的磨损或冲蚀。12.管径的计算举例：由于本设计的催化剂具有腐蚀性所以管道的材质选择衬里及内防腐的材质，而循环气选择碳钢材质等。接下来以循环气压缩机吸入管为例：取循环气流速 u=12 流量 q=2.4 由知r=(q/u)0.5 =2.4/(3.1412)0.5=0.25m=250mm 则管道直径d=2r=500mm3.1.3设备布置注意事项1、满足工

18、艺要求。满足工艺要求，必须对工艺流程、原材料和产品物性、操作条件比较熟悉，布置设备时才能顺畅，紧凑、合理，特总结以下要求： （1）设备布置应按工艺流程次序进行，要保证水平方向和垂直方向的连续性；在不影响流程顺序的原则下，应将较高的设备集中布置，以便充分利用空间。 （2）通常把计量槽、高位槽布置在最高层；主要设备布置在中层；较大的槽罐设备及振动较大的设备布置在底层。这样既可利用位差进出物料，又可减少楼面荷载。 （3）有重力流要求的设备，一定要注意最小位差。 （4）有抽真空要求的设备，真空泵要尽可能靠近被抽真空的设备布置。如蒸汽喷射泵应注意大气腿与水封槽的位差。 （5）输送低沸点流体和输送温度较高

19、的流体（如：丙烯、丁二烯及蒸汽冷凝水等）在布置容器和泵时应注意位差，要满足泵的净正吸入压头，避免汽蚀现象。 （6）固定床反应器应留出足够的装卸催化剂空间。 （7）设备布置形式采取露天布置、敞开布置或是封闭布置，应依据当地气温、降水量、风沙等自然条件来确定。如西北地区风沙较大，设备不宜露天布置；东北地区气温比较低，怕冻的设备不宜露天布置。 （8）大直径管道、振动管道和热力管道在设备布置时也应当考虑，振动管道和热力管道应提交管机专业进行应力计算分析，如不能满足管道安装要求应及时调整设备布置。否则，振动或热应力会影响、甚至破环整个管道系统系或设备的正常运行。2、满足安全要求。安全是关系生命财产的大事

20、，是重中之重，要以人为本。安全应从设计源头抓起，在设计中应杜绝一切不安全的隐患，严格遵守现行的强制规范，特别注意以下几点： （1）布置明火设备要远离泄漏可燃气体的设备。应将明火设备布置在装置边缘（全年最小频率风向的下风侧）。 （2）充分了解与设备布置有关的物料特性，火灾危险性类别高的易燃易爆介质的设备，不能和火灾危险性类别低的设备布置在一起，否则在危险区域范围内的电气设备都得选防爆设备，造成投资增加。 （3）易燃易爆的设备，如：油罐、液氨贮槽等，应与其它工艺设备相隔一条道路或遵照防火规范规定的距离布置。如场地受到限制不能完全遵照上述规定时，可在危险设备的周围三边设置防爆墙，敞开的一面应对着空旷

21、地或无人区。 （4）安全疏散出口的布置，与设备布置联系紧密，也是消防部门审查重点。厂房安全疏散出口数目，不应少于两个，且安全疏散出口的门应向外开。（5）罐区防火堤内应设集液坑，防火堤外应设阀门井和水封井，以防事故状态溢流出的物料或被污染的雨水排入厂区的清净雨水排放系统，这也是消防和环保的要求，设计中应非常重视。（6）凡是笨重设备或运转时会产生很大振动的设备，如：压缩机、离心机等应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面荷载和振动；有剧烈振动的设备，其设备平台和基础不得与建筑物的柱子、墙体连在一起，避免影响建筑物的安全性。 3、满足环保要求。凡是有毒和具有化学灼伤的危险性作业区，应设必要的事故淋浴

22、器、洗眼器等安全和卫生防护设施，其服务半径应小于15m.事故淋浴器、洗眼器可设在出、入通道口旁（如：楼梯口）或在紧急情况时人容易触摸的地方。在生产过程中排出的废水、废气、废渣，首先应考虑综合利用；不能综合利用，需进行无害化处理的，其相关的处理设备在作布置时应加以考虑。 噪音污染也属于环保控制要求指标之一。噪音大的运转设备，应按相关规范要求进行布置，必要时应采取一定降噪措施。 4、满足安装、维修和操作要求。厂房内设备布置间距与罐区不同，罐区对设备布置间距有严格要求；而厂房内的设备间距没有规范要求，只有规定要求，设备间距以满足安装、操作、维修方便为宜。设备布置要为操作人员创造良好的操作条件，主要包

23、括：操作和检修通道、合理的设备间距和净空高度、必要的平台、梯子和安全出入口等。设备安装和维修所需空间和占地面积，应根据设备的大小、结构及吊装方案来确定。如：设备到现场后的摆放位置，主吊车和辅助吊车的占位等，以便留出安装用的占地面积。通过楼层的设备，楼面上要设吊装孔；多层楼面的吊装孔应设在同一平面位置；在底层吊装孔附近要设大门，使需要吊装的设备由此进出，大门的规格，应比最大设备的外缘宽0.5米。吊装孔不宜开的过大，一般控制在3.0米以内。对外形尺寸特别大的设备，可采用安装墙和安装梁的方式进行设备吊装；也可在厂房顶预留安装洞，待设备吊装就位后再施工封堵墙、梁、洞。预留安装墙、安装梁、安装洞应事先和

24、土建专业协商，由土建专业进行设计。在设备布置图中应加以标注，并在工程设计说明中加以强调。设备检修、拆卸应考虑起重设备，起重设备的形式可根据使用要求确定。如不设永久性起重设备，则应考虑安装临时起重设备的场地，以便悬挂起重葫芦；如厂房设置永久性起重运输设备，则要考虑起重运输设备本身的高度，并使设备起吊后的高度要大于运输途中最高设备的高度。 5、 设备布置应尽可能经济美观。 3.2 设备一览表序号名称标注主要尺寸1脱水塔T01011600392402萃取精馏塔T01021500245003DMC精馏塔T01031000267004反应器R01011600190005甲醇储罐V010132001700

25、06O2缓冲罐V0102 4006 1710 7CO缓冲罐V0103 400617108第一闪蒸罐V0104 12001235809合成液储罐V0105 1600 8501010第二闪蒸罐V0106 260015904011反应器出口冷凝器E0101 50017787512T0101塔进料预热器E0103 110026479713T0101塔塔底再沸器E0104 500164707 14 T0101塔塔顶冷凝器E0105 150013279015T0101塔塔顶冷凝器E0106 60010403416T0102塔塔底再沸器E0107 45012552417T0102塔塔顶冷凝器E0108 48

26、0105825序号名称标注流量（m3/s)扬程(m)18原料罐进料泵P010172.35519T0101塔进料泵P010246.13820T0101塔回流泵P010354.26021T0103塔进料泵P010444.33722T0102塔进料泵P010546.13823T0103塔回流泵P010640.72824反应器进料泵P020141.83225闪蒸罐进料泵P020243.235 第四章 结论与体会4.1结论 1.本设计选用甲醇氧化羰基化法生产碳酸二甲酯，与其他方法相比具有原料便宜易得、对环境友好、毒性小、产品质量高、生产安全、产品成本也比较低等优势，是一种较合理的工艺路线。2. 设计中对

27、反应器进行了初步比较选型，确定了反应器选择为连续釜式反应器。3. 本设计通过简单估算，确定年产一万吨碳酸二甲酯，并对换热器进行了选型，选择型号为F325-5.0-10.经过简单计算其管程和壳程压降分别为4.739kpa和285.94pa均在合理的压降范围内，其实际传热面积为12.75m2，安全系数为20.15%，由以上数据可知选择的该换热器比较合理。 本设计中我完成了基本的反应器选型，换热器的选型，储罐、泵、精馏塔等的初步选型。虽然比较粗糙，但过程还算完整，起到了锻炼自己的作用，达到了巩固知识和综合利用知识的目的。同时也让自己对中国的化工行业有了更进一步的的了解，不仅如此还锻炼了自己的查阅文献

28、等多方面的能力。4.2体会 本次的课程设计是用甲醇为原料生产碳酸二甲酯，通过此次的设计，使我对碳酸二甲酯的制备过程有了深刻的了解，同时也掌握了课程设计的整个思路，为我以后的毕业设计打下了坚实的基础。 通过此次课程设计，锻炼了我独立处理问题的能力，同时也锻炼了我运用书本知识解决实际问题的能力，增强了自己的自学能力和解决实际问题的能力，增强了我的自信心。 在此，非常感谢潘高峰老师对我的指导，使我对自己不明白的问题有了清楚的认识与了解，拓宽了自己的知识面。由于所学的知识和个人能力有限，设计中会有错误和不足之处，希望老师能多多批评指正，使我在以后的工作和学习设计中能有所进步。参考文献1薛建荣，钟宏，符

29、剑刚碳酸二甲酯的用途及合成研究迸展化工技术与开发20062赵峰，刘绍英，李建国等酯交换合成碳酸二甲酯催化剂研究进展工业催化化学工业出版社20063张春勇，郑纯智碱性分子筛催化剂制备及在有机合成中的应用精细石油化工进展石油工业出版社2006(7) 4郭翔海，杨晓霞，王日杰等碳酸丙烯酯水解催化剂及工艺条件的研究石油化工2005(5)5陈中，杨建设，张珩碳酸二甲酯的生产技术综述精细石油化工，1998(6)：45-496Nishihira Keigo，Yoshida Shinichi，Tanaka Shuji(Ube Ind)，Process for continuouslyproducing dim

30、ethyl carbonate，EP655，432，1995(Us5，514，829，1996)7Enichem，Synthesis，Process for producing dimethyl cabonate，US4，318，862，19818方文迸，肖文德绿色工艺的原料碳酸二甲酯化学通报，2000，(9)：19259 Michael APacheco，Christopher LMarshall，Review of Dimethyl Carbonate(DMC)Manufacture and Its Characteristics Fuel Additive，EnergyFuels，11，2910王建军，朱红军碳酸二甲酯国内外生产及技术发展概况化学工程师，2003，95(2)：414211潘鹤林，田恒水，宋新杰等酯交换合成碳酸二甲酯工艺过程开发研究石油与天然气化工，2000，29(1)：5一1012闵恩泽吴巍绿色化学化工北京：化学工业出版社200013刘永新，田庆来碳酸二甲酯的市场需求和生产技术进展精细石油化工，2002，(4)：4146.14潘鹤林，徐志珍等合成碳酸二甲酯的技术进展浙江化工，1999，30(1)：323515黄瑛，项晓碳酸二甲酯的合成试验浙江化工，1999，30(3)：25269