年产一万吨酚醛树脂项目初步设计说明书

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1、安徽XX化工有限公司年产量一万吨酚醛树脂初步设计说明书V目录第一章 项目总论11.1 项目概况11.2 设计依据11.3 工艺特点11.4 产品方案11.5 主要物料规格及消耗11.6 厂址概况21.7 主要的危险品防护21.8 全厂综合经济技术指标3第二章 原料采购及产品营销42.1 原料采购42.1.1 原料42.1.2 本地采购42.2 主要产品标准42.3 营销策略42.3.1 品牌营销42.3.2 网上营销4第三章 化工工艺及系统论证63.1 设计目标63.2 工艺方案的选择63.2.1 酚醛树脂的性质63.2.2 酚醛树脂的主要合成方法73.2.3 本厂使用工艺73.3 本厂合成工

2、艺条件的选择73.3.1 反应条件的选择73.3.2 反应温度73.3.3 反应PH73.3.4 催化剂的选择73.4 本厂流程说明83.4.1 生产流程方案83.4.2 工艺流程简图和参数8第四章 总图运输104.1 设计依据104.1.1 采用的法规和标准、规范104.1.2 设计基础资料104.2 设计范围104.3 厂址概况104.4 总平面布置114.4.1 总平面布置原则114.4.2 总平面布置说明114.4.3 竖向布置124.5 技术经济指标134.6 工厂运输134.7 厂内运输134.8 绿化134.8.1 绿化布置原则：134.8.2 绿化布置134.8.3 绿化面积与

3、系数：134.9 其他134.9.1 工厂防护134.9.2 货物计量14第五章 主要设备及其选型155.1 反应系统分析155.1.1 反应釜反应器155.2 反应釜主要参数设计及优化155.2.1 反应釜的结构形式155.2.2 反应釜的分类155.2.3 反应釜主体尺寸设计165.3 冷凝器的工艺设计及选型165.3.1 设计规则165.3.2 设计目标165.4 换热器的设计175.4.1 概述175.4.2 换热设备的应用175.4.3 换热设备分类及其特点175.5 其他设备选型215.5.1 泵的选型215.5.2 选泵需遵循的基本原则255.5.3 泵的分类26第六章 管道布置

4、286.1 设计依据286.2 管道直径286.3 管道布置286.3.1 管道铺设原则286.3.2 泵的管道布置286.3.3 换热器的管道布置286.3.4 反应釜上的管道分布296.3.5 他管道分布29第七章 自动控制307.1 流化床反应器的控制307.1.1 进料流量的控制307.1.2 温度控制307.1.3 压力控制317.2 再生器控制317.2.1 主风机的控制317.2.2 再生器温度控制317.3 合成工段的控制327.3.1 泵的控制327.3.2 换热设备的控制32第八章 储运系统338.1 系统设计的依据338.2 对于储存原料的保护338.2.1 对于甲醛的保

5、护338.2.2 对于苯酚的保护338.2.3 对于草酸的保护338.3 产品的运输33第九章 维修359.1 TPM 维修管理模式359.1.1 TPM定义359.1.2 TPM特点359.2 化工设备维修检护369.2.1 腐蚀性介质检修作业369.2.2 转动设备（含阀门、电动机）检修作业369.2.3 高处检修作业379.2.4 动火检修作业389.2.5 密闭空间检修作业399.2.6 电气检修作业39第十章 给水排水4110.1 概述4110.2 设计依据4110.3 设计范围4110.4 给水系统工程设计4110.4.1 室外给水设计4110.4.2 室外排水设计4210.4.3

6、 建筑给水排水设计4210.4.4 集水坑的设计4210.4.5 污水泵的选择：42第十一章 供热4411.1 供热概述4411.2 供热标准和规范4411.3 蒸汽系统4511.4 系统的控制4511.4.1 系统控制要求和分类4511.4.2 系统内压力的控制4511.4.3 系统内温度的控制4611.4.4 系统内流的控制4611.4.5 系统内汽、水品质的控制4611.5 全厂热负荷4611.5.1 热负荷定义4611.5.2 热负荷计算公式4711.5.3 采暖热负荷4711.5.4 通风热负荷4711.5.5 生产工艺热负荷4811.6 供热技术要求及方案4811.6.1 供热规划

7、的技术要求4811.6.2 供热方案4911.7 锅炉给水系统5011.7.1 管道尺寸5111.7.2 疏水阀5211.7.3 汽-水分离器5311.7.4 锅炉用水53第十二章 供电与通信5612.1 设计依据5612.2 设计原则5612.3 供电电源5712.3.1 负荷等级5712.3.2 用电要求5712.4 变电所和配电间5812.4.1 .继电保护配置5812.4.2 主变压器保护的继保整定5912.4.3 过电流保护5912.5 电气照明设计6012.6 防雷接地6012.6.1 防雷保护装置6012.6.2 防雷接地设计6112.6.3 过电压接地保护6112.6.4 接地

8、及防雷设计62第十三章 采暖通风及空气调节6413.1 设计标准与依据6413.2 采暖通风及空气调节6413.2.1 暖气片采暖6413.2.2 地暖采暖6413.2.3 阳光天暖 红外采暖配套系统6413.2.4 电热膜采暖6413.3 通风及空气调节6613.3.1 自然通风6613.3.2 机械通风66第十四章 消防专篇6814.1 设计依据6814.2 设计范围6814.3 消防安全措施6814.3.1 基础消防措施6814.3.2 厂区消防布置6814.4 生产过程的防火防爆7214.4.1 树立消防意识7214.4.2 熟悉身边（周围环境）的物质火险特点7314.4.3 减少和消

9、除可燃物质7514.5 稳高压消防给水系统7614.5.1 临时高压消防给水系统7614.5.2 稳高压消防给水系统76第十五章 环境保护专篇7815.1 设计依据和标准7815.1.1 环保法规和标准7815.1.2 主要污染源及主要污染物7815.2 环保治理措施7815.2.1 废气7815.2.2 废水7815.2.3 废渣7815.2.4 噪声79第十六章 职业安全及工业卫生8016.1 设计规范8016.2 安全操作8016.3 职业安全8016.4 工业卫生8116.4.1 工作场所81第十七章 节能专篇8217.1 采用空冷等节水技术8217.2 Aspen Energy An

10、alyzer对全厂进行热集成8217.3 换热网络说明82年产量一万吨酚醛树脂初步设计说明书第一章 项目总论1.1 项目概况XX化工有限责任公司，预备招聘正式职工205人，工程技术人员人，其中高级工程师15人，工程师34人，各类专业技术人员配套。主要产品有：10000吨/年酚醛树脂。项目总投资33753万元，企业自筹解决10000万元，申请银行贷款17000万元，申请民间资金6753万元。1.2 设计依据现有酚醛树脂生产企业中，除上海塑料厂生产能力达到万吨级以外，3000吨/年以上的生产企业不足10家，大多数生产规模在1000吨/年以下，生产技术比较落后，产品质量不高，对环境污染比较严重。近年

11、来,我国家电业对酚醛树脂需求势头不减,汽车配件如刹车垫、隔音材料对酚醛树脂的需求也很强劲,市场前景可观。1.3 工艺特点本厂运用热塑性酚醛树脂的间歇法生产工艺，在生产过程中大大节约了人力资源和能源。进一步促进产业利润的增长。1.4 产品方案本厂主要生产酚醛树脂并附带生产相关原料，在生产高性能酚醛树脂的过程中对相关设备和技术有很高要求。主要产品有：酚醛树脂。1.5 主要物料规格及消耗序号项目型号用量1苯酚GB6705-892600吨/年2甲醛GB6738-289000吨/年1.6 厂址概况本厂选址在安徽合肥化工园区，选址在合肥有以下优点：1) 原料来源广泛据三井化学（上海）有限公司官网消息，日前

12、，由三井化学株式会社与中石化股份有限公司合资设立的上海中石化三井化工有限公司在上海化工区举行了年产40万吨苯酚丙酮项目奠基典礼。该项目主要建设25万吨/年苯酚、15万吨/年丙酮的生产装置，总投资约20亿元人民币。本工艺所用原料苯酚可以通过上海中石化三井化工有限公司来购置。上海中石化三井化工有限公司将是国内酚类产品的专业生产企业。公司的生产能力强，可提供充足的原料。2）交通运输方便合肥是全国二级区域交通枢纽。高速公路四通八达，到南京约需2个小时车程，到上海、武汉等约需45个小时车程。淮南、京九、宁西等六条铁路纵横交错，特别是沪汉蓉高速铁路2007年建成后，合肥到南京仅需45分钟，到上海、武汉只需

13、2个多小时。合肥骆岗机场目前是全国重要的国际备降机场，有30余条国内航线和直通香港的航班，国家4E级机场合肥新桥国际机场已经开工建设。已经启动的江淮运河建设，将使合肥成为沟通长江和淮河的水运中心。合肥港近、远期计划各建一座集装箱码头，届时，合肥地区的集装箱就可以顺长江而下，直接运到上海的远洋货轮上。3）人力资源丰富安徽是人口大省，而合肥是安徽的省会，人才聚集地，自然人力资源丰富，合肥拥有中国科技大学等高校59所，在合肥工作的两院院士49人，有中科院物质研究院、中电38所、16所等科研院所358家、省部级重点实验室40个，拥有各类科技人员33万人，每万人中专业技术人才比例居全国同类城市前列。合肥

14、是国家创新型试点市、唯一的国家科技创新型试点市、世界科技城市联盟（WTA）会员城市。所有这些都为企业发展提供源源不断的注入新鲜血液。1.7 主要危险品防护品名闪点自然点沸点爆炸极限V%（范围）毒性可燃等级甲醇11.1138564.76.7-36有甲类苯酚79.5715181.91.78.6有丙1.8 全厂综合经济技术指标第二章 原料采购及产品营销2.1 原料采购2.1.1 原料我厂主要采用高性能苯酚和还有37%的甲醛溶液来生产酚醛树脂。其中苯酚的用量大约一年需要9000吨而甲醛溶液则大约要67325吨。而我厂每天需要消耗苯酚27.3吨，甲醛溶液20.4吨。其中甲醛溶液是有我厂自行配置，这样可以

15、节约开支。除了上述两种主要原料之外我厂还要消耗大量的草酸和催化剂等。2.1.2 本地采购生产酚醛树脂的原料是苯酚和甲醛以及碱性催化剂。苯酚可以通过上海中石化三井化工有限公司。中国石化与三井化学的苯酚丙酮合资项目，将设立在上海市上海化学工业区，在双方已有合资公司上海中石化三井化工有限公司（以下简称“SSMC”）的基础上，新建苯酚年产25万吨、丙酮年产15万吨装置。同时，中国石化上海高桥石化分公司现有装置(苯酚年产12.5万吨、丙酮年产7.5万吨)并入SSMC。新装置采用三井化学技术(苯酚部分)，预计2013年第2季度开始商业运行。双方希望通过苯酚丙酮新装置的建设，实现从原料到衍生物(双酚A等)的

16、具有一体化竞争力的世界级苯酚丙酮联合装置。因此中国石化与三井化工有限公司可以提供充足的原料，而且运输方便。2.2 主要产品标准本厂生产的酚醛树脂。2.3 营销策略2.3.1 品牌营销本厂通过网络化营销方式，极大的提高了营销效率。在各地设置销售网点，使用私营加盟的方式加大产品的销售。2.3.2 网上营销随着互联网技术发展的成熟以及联网成本的低廉，互联网好比是一种“万能胶”将企业、团体、组织以及个人跨时空联结在一起，使得他们之间信息的交换变得“唾手可得”。市场营销中最重要也最本质的是组织和个人之间进行信息传播和交换。网络营销的职能的实现需要通过一种或多种网络营销手段，常用的网络营销方法除了搜索引擎

17、注册之外还有：关键词搜索、网络广告、TMTW来电付费广告、交换链接、信息发布、整合营销、博客营销、邮件列表、许可E-mail营销、个性化营销、会员制营销、病毒性营销等等。通过网络可以大大提高企业知名度和销售业绩，网上营销是企业发展不可缺少的组成部分。将会是企业发展的机遇与挑战。第三章 化工工艺及系统论证3.1 设计目标本工艺通过优化工艺过程，减少生产过程中的物料、能量的损失，从而达到缩减成本的目的。 3.2 工艺方案的选择3.2.1 酚醛树脂的性质1) 酚醛树脂为无色或黄褐色透明物，而且不溶于水易溶于丙酮；2) 酚醛树脂的溶解性：根据溶剂的不同，分为醇溶和水溶；3) 能溶解在水里而不溶于醇的为

18、水溶醇不溶酚醛树脂；4) 能溶解在醇里而不溶于水的为醇溶水不溶酚醛树脂；5) 两者都能溶解的为醇溶水溶酚醛树脂；6) 它具有较高的机械强度、良好的绝缘性、耐热、耐腐蚀。当甲醛苯酚（摩尔比）小于1时，可得热塑性产物，称热塑性酚醛树脂，即线型酚醛树脂，它不含进一步缩聚的基团，加固化剂并加热才能固化。如以六亚甲基四胺为固化剂，固化温度150，混以填料制成的模塑粉俗称电木粉。当甲醛苯酚（摩尔比）大于1时，在碱催化下先得到甲阶段树脂，即热固型酚醛树脂，能溶于有机溶剂，甲阶段树脂含能进一步缩聚的羟甲基，因此不需加固化剂即能固化：加热下反应得到乙阶段树脂，又称半溶酚醛树脂，不溶不熔但可溶胀和软化。再进一步反

19、应则得到不溶不熔的体型结构丙阶段树脂，也称不溶酚醛树脂。甲阶段树脂长期存放也能自行固化。热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。常温固化可使用无毒常温固化剂NL，也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但后两种材料的毒性、刺激性较大。酚醛树脂属于高分子化合物其分子量一般在几百到几千之间，有时能够上万。酚醛树脂的密度在1.01.7之间，具体有生产决定。酚醛树脂为非晶体聚合物，92%光线穿透率，热变性温度介于74102，平均比热：1.46KJ/(kgxK)，加工温度：210240，收缩率：0.10.8。酚醛树脂的结构式为：3.2.2 酚醛树脂的主要合成方法传统的酚醛树脂生产方法常用的原料为苯酚、间苯

20、二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚和甲醛、糠醛等。本项目采用苯酚与甲醛反应生产酚醛树脂，通过缩聚和脱水两步制备得到产品。3.2.3 本厂使用工艺本工艺采用间歇法生产酚醛树脂，对于本工艺生产过程包括缩聚和脱水两步。按配方将原料投入反应器并混合均匀，加入催化剂，搅拌，加热至5565，反应放热使物料自动升温至沸腾。此后，继续加热保持微沸腾（9698）至终点，经减压脱水后即可出料。3.3 本厂合成工艺条件的选择3.3.1 反应条件的选择本工艺通过间歇法生产酚醛树脂，反应条件在5565温度下进行反应，加压，调节p进行生产。3.3.2 反应温度本工艺反应初期在5565温度下加料混合，随反应进行温度升

21、至沸腾，沸腾反应时间一般为36h。脱水可在常压或减压下进行，最终脱水温度为140160。3.3.3 反应pH反应介质的pH小于7时,生成的羟甲基酚很不稳定，易缩聚成线型树脂；大于7时,缩聚缓慢，有利于多羟甲基酚衍生物的生成。生产热塑性酚醛树脂常用盐酸、磷酸、草酸作催化剂(见酸碱催化剂)使介质pH为0.51.5。3.3.4 催化剂的选择生产热固性酚醛树脂可用氢氧化钠、氢氧化钡、氨水和氧化锌作催化剂，沸腾反应时间13h，脱水温度一般不超过90，树脂分子量为5001000。强碱催化剂有利于增大树脂的羟甲基含量与水的相溶性。氨催化剂能直接参加树脂化反应，相同配方制得的树脂分子量较高，水溶性差。氧化锌催

22、化剂能制得贮存稳定性好的高邻位结构酚醛树脂。3.4 本厂流程说明3.4.1 生产流程方案用甲醛和苯酚为原料，摩尔比为1:1.2，使其在碱性环境下缩合为树脂，经真空脱水后得到成品。本工艺通过真空吸入原料苯酚，室内供热系统提供水蒸气做为热源。其他原料来自高位槽并可加入适量乙醇用于调节黏度避免结垢。3.4.2 工艺流程简图和参数工艺简图如图所示：苯酚（98%）甲醛（37%）氨水（20%）缩 聚分离脱 水熔融缩 聚加醇稀 释脱水酚醛乙醇酚醛树脂生产工艺流程简图工艺参数如表所示：酚醛树脂的生产工艺参数合成阶段脱水阶段调稀阶段原料20-7075（2-3h)冷却至50冷却水20升到30水蒸气75降到40整个

23、生产周期如图所示：第四章 总图运输张邵邵4.1 设计依据4.1.1 采用的法规和标准、规范工业企业总平面设计规范（GB50187-93）石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）建筑设计防火规范（GB50016-2006）化工企业总图运输设计规范（GB 50489-2009）厂矿道路设计规范（GBJ22-87）工业企业标准轨距铁路设计规范（GBJ12-87）国家、行业的其他有关专业规范、标准和规定。4.1.2 设计基础资料一、工程地质与水文地质场地位置与地形地貌厂区位于安徽省合肥市化工园区。厂区位于肥东县，地势平坦，濒临巢湖。场地距合肥市中心30千米左右，距巢湖15千米左右。场地属于

24、江淮丘陵区。二、地震本地并不是地震高强区，并且公司建筑都是能抗五到六级地震。所以本厂并不但担心地震。但在初期员工培训的时候会对员工进行防火防震的培训并进行演练。4.2 设计范围本工程的总图运输设计范围仅为工厂围墙以内。4.3 厂址概况厂址在合肥工业园区。厂总面积为90600平方米。4.4 总平面布置4.4.1 总平面布置原则1) 力求工艺流畅，工艺管线短捷，节约投资；2) 符合防火、防爆、安全、卫生、环保等规范、规定；3) 结合风向、地形等自然条件，因地制宜进行布置，使多数建构筑物有良好的朝向；4) 在满足生产、运输需要的前提下，节约用地。4.4.2 总平面布置说明工厂总图功能区划分主要有锅炉

25、区、罐区、空分区、甲醛装置区、辅助生产等。在总平面布置中，为方便运输，减少厂内转运，尽可能利用场地条件，从北向南依次布置锅炉、罐区、脱盐水站、空分、甲醛装置区、气柜与甲醇循环水；新鲜水消防水、空压站、脱氧站布置在甲醇装置东侧。甲醇装置区主要由焦炉气压缩、甲醇气压缩、精脱硫、转化、甲醇合成、甲醇精馏、中区罐区。总平面布置既紧凑，同时也考虑了施工机具的灵活运行及高大设备、构件的拼装、起吊等施工因素，为满足消防、安全卫生要求，在总平面设计所布置的各单位尽量能够有良好的朝向，以及合理的通道，该总平面占地约9.06公顷。上述布置详见厂区“总平面布置图”。总平面布置序号指标名称单位数量备注1厂区占地面积H

26、a9.062建构筑物占地面积m368003道路、广场占地面积m15800建筑系数40.6%4绿化面积m13590绿化系数15%5其他m244104.4.3 竖向布置一、竖向布置原则使确定的设计标高和设计地面能满足建筑物、构筑物之间和场地内外交通运输合理的要求。充分利用地形地貌，合理进行竖向布置，避面高填深挖，减少挖填方及建筑基础工程量，并为场地防洪排水创造条件。二、竖向布置方式厂内根据地形布置有排雨水明沟，可使雨水迅速排除。厂区竖向布置方式采用阶梯式。工厂运输量总表序号货物名称运输量及运输方式（吨/年）形态包装方式备注铁路公路运入1催化剂834.882燃料煤2080803小计208914.88

27、运出4甲醇2200005杂醇16946废催化剂808.87渣640808灰864009小计372982.810总计581897.684.5 技术经济指标一年回收9227万元。4.6 工厂运输工厂年运输量为58.19万吨，其中运入20.89万吨；主要为锅炉用煤等；运出37.30万吨主要为甲醇等。运输方式为公路，运输车辆依靠社会解决。厂内道路布置：厂内道路采用城市型，混凝土路面结构，路面宽度分别为主干道9.0米，次干道6.0米，在主干道及次干道两侧分别设置人行道，道路内缘最小转弯半径12.0、9.0米。厂内道路的荷载等级、坡度根据汽车荷载和地形确定。4.7 厂内运输厂内运输以叉车为主。运输大量的原

28、料以及产品要在规定的地方进行货物的装卸。4.8 绿化4.8.1 绿化布置原则：根据工厂生产可能排放污染物的性质、生产的火灾危险性和防火、防爆、防噪声、环境卫生以及不同功能区对绿化的要求，并结合周围的环境条件和景观要求，进行绿化布置。4.8.2 绿化布置绿化地段为围墙周边、道路两侧、及预留地。乔木与灌木交错种植。绿化树种选择经济、使用、美观、来源可靠且产地较近的乡土植物。4.8.3 绿化面积与系数：绿化面积约13590平方米，绿化系数15%。4.9 其他4.9.1 工厂防护工厂分别设置人流出入口与货流出入口。4.9.2 货物计量主要原料来源为火车运输，到站后用汽车往公司。部分直接通过汽车运输。公

29、路货物计量，在一处货流入口设置了一台100t电子汽车衡。第五章 主要设备及其选型5.1 反应系统分析5.1.1 反应釜反应器现代的酚醛树脂的生产中，要达到高效高产化，反应釜必须大型化。因反应釜是生产酚醛树脂中最重要的一个设备，所以反应釜的选择决定了生产的进度以及产品的好坏。国内的反应釜多采用15m3溶剂的小型釜，国外公司已有560m3的大型釜用于此项生产。反应釜大型化的有利之处在于：批产量大，产品质量均匀一致；便于集中控制和管理；减少附属仪表和配套设备的数量；节约能量和人力。5.2 反应釜主要参数设计及优化5.2.1 反应釜的结构形式反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传送装置、轴封装置、支承等

30、组成。搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外（内）盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶形式等。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机。开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。1）通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。2）在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或40公斤。3）在高压或介质挥发性高得情况下

31、会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷去水套。5.2.2 反应釜的分类根据材质可分为碳钢反应釜、不锈钢反应釜及搪玻璃反应釜等。本项目拟采用不锈钢反应釜作为反应器。5.2.3 反应釜主体尺寸设计直径1.5m，壁厚3mm，内部高度3m。5.3 冷凝器的工艺设计及选型5.3.1 设计规则原理：对某些应用来说，气体必须通过一根长长的管子（通常盘成螺线管），以便让热量散失到四周的空气中，铜之类的导热金属常用于输送蒸汽。为提高冷凝器的效率经常在管道上附加散热片以加速散热。散热片用优良导热金属制成的平板。这类冷凝器一般还要用风机迫使空气经

32、过散热片并把热带走。一般制冷机的制冷原理压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。 压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，从而完成制冷循环。 5.3.2 设计目标本项目采用蒸汽冷凝器。蒸汽冷凝器这种冷凝常应用于多效蒸发器末效二次蒸汽的冷凝，保证末效蒸发器的真空度。例（1）喷淋式冷凝器，冷水从上部喷嘴喷入，蒸汽从侧面入口进入，蒸汽与冷水充分接触后被冷凝为水，同时沿管下流，部分不凝汽体也可能被带出。例（2）充

33、填式冷凝器，蒸汽从侧管进入后一上面喷下的冷水相接触冷凝器里面装了满了瓷环填料，填料被水淋湿后，增大了冷水与蒸汽的接触面积，蒸汽冷凝成水后沿下部管路流出，不凝气体同上部管路被真空泵抽出，以保证冷凝器内一定的真空度。例（3）淋水板或筛板冷凝器，目的是增大冷水与蒸汽的接触面积。混合式冷凝器具有结构简单，传热效率高等优点，腐蚀性问题也比较容易解决。目标是使设计增加产量的同时减小污染。5.4 换热器的设计5.4.1 概述换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产

34、中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。5.4.2 换热设备的应用随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，中国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求： 1) 合理地实现所规定的工艺条件； 2) 结构安全可靠； 3) 便

35、于制造、安装、操作和维修； 4) 经济上合理。5.4.3 换热设备分类及其特点换热器是化工，石油，动力，食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。 1）间壁式换热器的类型 夹套式换热器这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在

36、夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小.为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。 喷淋式换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多.另外，这种换热器

37、大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用.因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。 套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成.在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大.另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压，应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热

38、器几乎全部是套管式。 板式换热器：最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导地位，但是其体积大，换热效率低，更换胶条价格昂贵（胶条的更换费用大约占整个过程的1/31/2）.主要应用于液体-液体之间的换热，行业内常称为水水换热，其换热效率在5000w/m2.K。 为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛.。 目前，由于中国

39、新版GMP的推出，板式换热将逐渐退出食品，饮料，制药等卫生级别高的行业。 管壳式换热器 管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm 19mm或者25mm三个型号，管壁厚度一般为1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。进口换热器，直径最低可以到8mm，壁厚仅为0.6mm。大大提高了换热效率，今年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器，

40、螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。 同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着中国新版GMP的推出，不锈钢316L为主体的换热器，将成为饮料，食品，以及制药行业的必选。 双管板换热器 也称P型换热器，是在管壳式换热器的两头各加一个管板，可以有效防止泄漏造成的污染。现在国产品牌较少，价格昂贵，一般在10万元以上，进口可以到几十万。符合新版GMP规定，虽价格昂贵，但决定其市场广阔。 2）混合式换热器 混合式热

41、交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。 按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型： (1)冷却塔(或称冷水塔) 在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，

42、经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。 (2)气体洗涤塔(或称洗涤塔) 在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用！ (3)喷射式热交换器

43、 在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。 (4)混合式冷凝器 这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝 3）蓄热式换热器 蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于

44、冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。 蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。4）管壳式换热器的设计管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm 19mm或者25mm三个型号，管壁厚度一般为1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。进口换热器，直径最低可以到8m

45、m，壁厚仅为0.6mm。大大提高了换热效率，今年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。 同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着中国新版GMP的推出，不锈钢316L为主体的换热器，将成为饮料，食品，以及制药行业的必选。 双管板换热器 也称P型换热器，是在管壳式换热器的两头各加一个管板，可以有效防止泄漏造成的污染。现在国产品牌较少，价格昂贵，一般在10万元以上，进口可

46、以到几十万。符合新版GMP规定，虽价格昂贵，但决定其市场广阔。 5.5 其他设备选型5.5.1 泵的选型一、泵的选型依据泵选型依据，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等1) 流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的生产能力和输送能力。 如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量，在没有最大流量时，通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。2) 装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5%10%余量后扬程来选型。3) 液体性质，包括液体介质名称，物理

47、性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度c密度d，粘度u，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型：化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。4) 装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸如侧最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等，以便进行系统扬程计算和汽蚀余量的校核。5) 操作条件的内容很多，如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS(绝对)、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。水泵的基本构成：电

48、机、联轴器、泵头(体)及机座(卧式)。水泵的主要参数有：流量， 用Q表示，单位是M3/H ，L/S。扬程，用H表示，单位是M。对清水泵，必需汽蚀余量(M)参数非常重要，特别是用于吸上式供水设备时。对潜水泵，额定电流参数(A)非常重要，特别是用于变频供水设备时。电机 的主要参数：电机功率(KW)，转速(r/min)，额定电压(V)，额定电流(A)。联轴器 泵头(体_) 卧式机座二、泵选型一般程序1、根据装置的布置、地形条件、水位条件、运转条件、经济方案比较等多方面因素。2、考虑选择卧式、立式和其它型式(管道式、直角式、变角式、转角式、平行式、垂直式、直立式、潜水式、便拆式、液下式、无堵塞式、自吸

49、式、齿轮式、充油式、充水温式)。卧式泵：拆卸装配方便、易管理、但体积大、 价格较贵、需很大占地面积；立式泵：很多情况下叶轮淹没在水中、 任何时候可以启动、 便于自动盍或远程控制、 并且紧凑、安装面积小、 价格较便宜。3、根据液体介质性质，确定清水泵，热水泵还油泵、化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵，或者采用不堵塞泵。安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用防爆电动机。4、振动量分为：气动、电动(电动分为220v电压和380v电压)。5、根据流量大小，选单吸泵还是双吸泵：根据扬程高低，选单吸泵还是多吸泵，高转速泵还是低转速泵(空调泵)、多级泵效率比单级泵低，当选单级泵和多级泵同样都能用时，宜选用单级泵

50、。6、确定泵的具体型号，采用什么系列的泵选用后，就可按最大流量，放大5%10%余量后的扬程这两个性能主要参数，在型谱图或系列特性曲线上确定具体型号。利用泵特性曲线，在横坐标上找到所需流量值，在纵坐标上找到所需扬程值，从两值分别向上和向右引垂线或水平线，两线交点正好落在特性曲线上，则该泵就是要选的泵，但是这种理想情况一般不会很少，通常会碰上下列几种情况：A、第一种：交点在特性曲线上方，这说明流量满足要求，但扬程不够，此时，若扬程相差不多，或相差5%左右，仍可选用，若扬程相差很多，则选扬程较大的泵。或设法减小管路阻力损失。B、第二种：交点在特性曲线下方，在泵特性曲线扇状梯形范围内 ，就初步定下此型

51、号，然后根据扬程相差多少，来决定是否切割叶轮直径，若扬程相差很小，就不切割，若扬程相差很大，就按所需Q、H、，根据其ns和切割公式，切割叶轮直径，若交点不落在扇状梯形范围内，应选扬程较小的泵。选泵时，有时须考虑生产工艺要求，选用不同形状Q-H特性曲线。7、泵型号确定后，对水泵或输送介质的物理化学介质近似水的泵，需再到有关产品目录或样本上，根据该型号性能表或性能曲线进行校改，看正常工作点是否落在该泵优先工作区？有效NPSH是否大于(NPSH)。也可反过来以NPSH校改几何安装高度？8、对于输送粘度大于20mm2/s的液体泵，一定要把以水实验泵特性曲线换算成该粘度的性能曲线，特别要对吸如性能进行认

52、真计算或较核。9、确定泵的台数和备用率：对正常运转的泵，一般只用一台，因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当，(指扬程、流量相同)，大泵效率高于小泵，故从节能角度讲宁可选一台大泵，而不用两台小泵，但遇有下列情况时，可考虑两台泵并联合作：流量很大，一台泵达不到此流量。对于需要有50%的备用率大型泵，可改两台较小的泵工作，两台备用(共三抬)对某些大型泵，可选用70%流量要求的泵并联操作，不用备用泵，在一台泵检修时，另一抬泵仍然承担生产上70%的输送。对需24小时连续不停运转的泵，应备用三台泵，运转，一台备用，一台 维 修。一、离心泵的类型按被输送液体的性质可分为：1) 水泵(B型、D型、sh型)用于

53、输送清水及物理、化学性质类似于水的清洁液体。2) 耐腐蚀泵(F型)用于输送酸、碱等腐蚀性液体。3) 油泵(Y型)用于输送石油产品。二、离心泵的选用1） (1)根据被输送液体的性质及操作条件确定类型； (2)根据流量(一般由生产任务定)及计算管路中所需压力，确定泵的型号(从样本或产品目录中选取)； (3)若被输送液体的粘度和密度与水相差较大时，应核算泵的特性参数：流量、压力和轴功率。2）（1）根据被输送液体的性质确定泵的类型（2）确定输送系统的流量和所需压力。流量由生产任务来定，所需压力由管路的特性方程来定。（3）根据所需流量和压力确定泵的型号查性能表或特性曲线，要求流量和压力与管路所需相适应。

54、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H也应以最大流量对应值查找。若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的。为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。选择离心泵时，可能有几种型号的泵同时满足在最佳范围内操作这一要求，此时，可分别确定各泵的工作点，比较工作点上的效率，择优选取。离心泵的特点是，送液能力大，流量均匀，但产生的压力不高，且压力随着流量的改变而变化。5.5.2 选泵需遵循的基本原则1）使所

55、选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。2）必须满足介质特性的要求。对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵。对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件采用耐腐蚀性材料，如AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑料磁力驱动泵。闸阀,截止阀,球阀,蝶阀,止回阀,安全阀,减压阀,疏水阀,电动蝶阀,气动蝶阀,电动球阀,气动球阀,电动截止阀,电动闸阀,电动调节阀,气动调节阀,水利控制阀,水泵,管道离心泵,消防泵,磁力泵,不锈钢化工泵,化工泵,衬氟离心泵,潜水排污泵,管道排污泵,液下泵,液下排污泵,螺杆泵,自吸无堵塞排污泵,氟

56、塑料离心泵,气动隔膜泵,电动隔膜泵,多级管道泵,多级离心泵,耐腐蚀泵,单级单吸化工离心泵,隔膜气压罐,控制柜,自动搅匀潜水排污泵,变频无负压供水设备.变频全自动消防稳压供水设备。对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采用耐磨材料，必要时轴封用采用清洁液体冲洗。3）机械方面可靠性高、噪声低、振动小。4）经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。5）离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。因此除以下情况外，应尽可能选用离心泵：有计量要求时，选用计量泵。扬程要求很高，流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时，可

57、选用往复泵，如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵。介质粘度较大(大于6501000mm2/s)时，可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵)介质含气量75%，流量较小且粘度小于37.4mm2/s时，可选用旋涡泵。对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。5.5.3 泵的分类分类按工作原理分1、容积式泵 靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。 根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。 根据运动部件结构不同有：活塞泵和柱塞泵

58、，有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。 2、叶轮式泵 叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。 根据泵的叶轮和流道结构特点的不同叶轮式又可分为：1）离心泵（centrifugal pump） 2）轴流泵 3）混流泵 4）旋涡泵 5）沥青保温泵3.喷射式泵 是靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。 泵的其它分类泵还可以按泵轴位置分为： 1)立式泵 2)卧式泵 按吸口数目分为： 1)单吸泵 2)双吸泵 按驱动泵的原动机来分： 1)电动泵 2)汽轮机泵 3)柴油机泵 4)气动隔膜泵 82第六章 管道布置吕国元6.1 设计依据首先依据本厂的生

59、产规划设计出管道的直径。还有就是依据最优化原则即利用有限争取到利益最大，即减少热量损失。国家相关法律标准，不与相关规则冲突。管道布置要横平竖直，不要交叉。6.2 管道直径管道直径设计有两大原则：1) 经济实惠，选取最合适的管径（即根据需要选择最合适的管径）。2) 符合国家标准（即有厂家生产这种管道）。6.3 管道布置6.3.1 管道铺设原则管道要铺设的整齐大方，简节明了最好是横平竖直。这样在管道维修时可以快速找到问题的所在和解决问题。每条通道至少要有两条管道，即一条备用管道和一条正常管道。在正常管道坏了的时候可启用备用管道，从而维修管道时设备可以正常运转。在能够维持设备正常运转的情况下要尽量少

60、使用管道这样可以减少管道传递中的热量损失。6.3.2 泵的管道布置在本工艺过程中只有在将原料运输到高位槽时用到了泵。故而泵放在原料罐旁边，由于本工艺只有苯酚和甲醛溶液以及催化剂要打到高位槽故在本工艺中至少要有6个离心泵。从储料罐低端接一条水平管道通入离心泵的中心，从离心泵接一条管道通入高位槽。这样就可以将原料打入高位槽。6.3.3 换热器的管道布置首先来说一下冷凝管的管道布置。先从反应釜内接一条管道到冷凝管上端而从冷凝管出来的液体降分做两股，其中冷凝水直接通入冷凝水接收装置而酚醛树脂液体将流入真空缓冲装置。在反应釜外面有真气加热装置。且在苯酚储料罐底部分布着螺旋式的真气加热管道。6.3.4 反应釜上的管道分布反应釜上接有原料进入管道，出料管道，还有连接冷凝管的管道和从冷凝管口接到反应釜的管道。具体管道的分布见管道布置图。6.3.5 其他管道分布依据需要布置管道。第七章 自动控制7.1 流化床反应器的控制流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应