年产一万吨酚醛树脂项目初步设计说明书.doc

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 1
1.1 项目概况 1
1.2 设计依据 1
1.3 工艺特点 1
1.4 产品方案 1
1.5 主要物料规格及消耗 1
1.6 厂址概况 2
1.7 主要的危险品防护 错误！未定义书签。
1.8 全厂综合经济技术指标 3
第二章 原料采购及产品营销 4
2.1 原料采购 4
2.1.1 原料 4
2.1.2 本地采购 4
2.2 主要产品标准 4
2.3 营销策略 4
2.3.1 品牌营销 4
2.3.2 网上营销 4
第三章 化工工艺及系统论证 6
3.1 设计目标 6
3.2 工艺方案的选择 6
3.2.1 酚醛树脂的性质 6
3.2.2 酚醛树脂的主要合成方法 7
3.2.3 本厂使用工艺 7
3.3 本厂合成工艺条件的选择 7
3.3.1 反应条件的选择 7
3.3.2 反应温度 7
3.3.3 反应PH 7
3.3.4 催化剂的选择 7
3.4 本厂流程说明 8
3.4.1 生产流程方案 8
3.4.2 工艺流程简图和参数 8
第四章 总图运输 10
4.1 设计依据 10
4.1.1 采用的法规和标准、规范 10
4.1.2 设计基础资料 10
4.2 设计范围 10
4.3 厂址概况 10
4.4 总平面布置 11
4.4.1 总平面布置原则 11
4.4.2 总平面布置说明 11
4.4.3 竖向布置 12
4.5 技术经济指标 12
4.6 工厂运输 13
4.7 厂内运输 13
4.8 绿化 13
4.8.1 绿化布置原则： 13
4.8.2 绿化布置 13
4.8.3 绿化面积与系数： 13
4.9 其他 13
4.9.1 工厂防护 13
4.9.2 货物计量 13
第五章 主要设备及其选型 14
5.1 反应系统分析 14
5.1.1 反应釜反应器 14
5.2 反应釜主要参数设计及优化 14
5.2.1 反应釜的结构形式 14
5.2.2 反应釜的分类 14
5.2.3 反应釜主体尺寸设计 15
5.3 冷凝器的工艺设计及选型 15
5.3.1 设计规则 15
5.3.2 设计目标 15
5.4 换热器的设计 16
5.4.1 概述 16
5.4.2 换热设备的应用 16
5.4.3 换热设备分类及其特点 16
5.5 其他设备选型 20
5.5.1 泵的选型 20
5.5.2 选泵需遵循的基本原则 24
5.5.3 泵的分类 25
第六章 管道布置 27
6.1 设计依据 27
6.2 管道直径 27
6.3 管道布置 27
6.3.1 管道铺设原则 27
6.3.2 泵的管道布置 27
6.3.3 换热器的管道布置 27
6.3.4 反应釜上的管道分布 28
6.3.5 他管道分布 28
第七章 自动控制 29
7.1 流化床反应器的控制 29
7.1.1 进料流量的控制 29
7.1.2 温度控制 29
7.1.3 压力控制 30
7.2 再生器控制 30
7.2.1 主风机的控制 30
7.2.2 再生器温度控制 30
7.3 合成工段的控制 30
7.3.1 泵的控制 30
7.3.2 换热设备的控制 30
第八章 储运系统 32
8.1 系统设计的依据 32
8.2 对于储存原料的保护 32
8.2.1 对于甲醛的保护 32
8.2.2 对于苯酚的保护 32
8.2.3 对于草酸的保护 32
8.3 产品的运输 32
第九章 维修 34
9.1 TPM 维修管理模式 34
9.1.1 TPM定义 34
9.1.2 TPM特点 34
9.2 化工设备维修检护 35
9.2.1 腐蚀性介质检修作业 35
9.2.2 转动设备（含阀门、电动机）检修作业 35
9.2.3 高处检修作业 36
9.2.4 动火检修作业 37
9.2.5 密闭空间检修作业 38
9.2.6 电气检修作业 38
第十章 给水排水 40
10.1 概述 40
10.2 设计依据 40
10.3 设计范围 40
10.4 给水系统工程设计 40
10.4.1 室外给水设计 40
10.4.2 室外排水设计 41
10.4.3 建筑给水排水设计 41
10.4.4 集水坑的设计 41
10.4.5 污水泵的选择： 41
第十一章 供热 43
11.1 供热概述 43
11.2 供热标准和规范 43
11.3 蒸汽系统 44
11.4 系统的控制 44
11.4.1 系统控制要求和分类 44
11.4.2 系统内压力的控制 44
11.4.3 系统内温度的控制 45
11.4.4 系统内流的控制 45
11.4.5 系统内汽、水品质的控制 45
11.5 全厂热负荷 45
11.5.1 热负荷定义 45
11.5.2 热负荷计算公式 46
11.5.3 采暖热负荷 46
11.5.4 通风热负荷 46
11.5.5 生产工艺热负荷 47
11.6 供热技术要求及方案 47
11.6.1 供热规划的技术要求 47
11.6.2 供热方案 48
11.7 锅炉给水系统 49
11.7.1 管道尺寸 50
11.7.2 疏水阀 51
11.7.3 汽-水分离器 52
11.7.4 锅炉用水 52
第十二章 供电与通信 55
12.1 设计依据 55
12.2 设计原则 55
12.3 供电电源 56
12.3.1 负荷等级 56
12.3.2 用电要求 56
12.4 变电所和配电间 57
12.4.1 .继电保护配置 57
12.4.2 主变压器保护的继保整定 58
12.4.3 过电流保护 58
12.5 电气照明设计 59
12.6 防雷接地 59
12.6.1 防雷保护装置 59
12.6.2 防雷接地设计 60
12.6.3 过电压接地保护 60
12.6.4 接地及防雷设计 61
第十三章 采暖通风及空气调节 63
13.1 设计标准与依据 63
13.2 采暖通风及空气调节 63
13.2.1 暖气片采暖 63
13.2.2 地暖采暖 63
13.2.3 阳光天暖 红外采暖配套系统 63
13.2.4 电热膜采暖 63
13.3 通风及空气调节 65
13.3.1 自然通风 65
13.3.2 机械通风 65
第十四章 消防专篇 67
14.1 设计依据 67
14.2 设计范围 67
14.3 消防安全措施 67
14.3.1 基础消防措施 67
14.3.2 厂区消防布置 67
14.4 生产过程的防火防爆 71
14.4.1 树立消防意识 71
14.4.2 熟悉身边（周围环境）的物质火险特点 72
14.4.3 减少和消除可燃物质 74
14.5 稳高压消防给水系统 75
14.5.1 临时高压消防给水系统 75
14.5.2 稳高压消防给水系统 75
第十五章 环境保护专篇 77
15.1 设计依据和标准 77
15.1.1 环保法规和标准 77
15.1.2 主要污染源及主要污染物 77
15.2 环保治理措施 77
15.2.1 废气 77
15.2.2 废水 77
15.2.3 废渣 77
15.2.4 噪声 78
第十六章 职业安全及工业卫生 79
16.1 设计规范 79
16.2 安全操作 79
16.3 职业安全 79
16.4 工业卫生 80
16.4.1 工作场所 80
第十七章 节能专篇 81
17.1 采用空冷等节水技术 81
17.2 Aspen Energy Analyzer对全厂进行热集成 81
17.3 换热网络说明 81

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５２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
GB6705-89

2600吨/年
2
甲醛
GB6738-28
9000吨/年

79

甲醇
11.11
385
64.7
6.7-36
有
甲类
苯酚
79.5℃
715
181.9℃
1.7
8.6
有
丙

1.6 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1.0～1.7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74℃～102℃，平均比热：1.46[KJ/(kgxK)]，加工温度：210℃～240℃，收缩率：0.1～0.8。
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55℃～65℃，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（96℃～98℃）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
3.31 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55℃～65℃温度下进行反应，加压，调节pＨ进行生产。
3.3.2 反应温度
本工艺反应初期在55℃～65℃温度下加料混合，随反应进行温度升至沸腾，沸腾反应时间一般为3～6h。脱水可在常压或减压下进行，最终脱水温度为140℃～160℃。
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0.5～1.5。
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1～3h，脱水温度一般不超过90℃，树脂分子量为500～1000。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℃-70℃
75℃（2-3h)
冷却至50℃
冷却水
——
20℃升到30℃
——
水蒸气
——
75℃降到40℃
——
整个生产周期如图所示：

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
Ha
9.06

2
建构筑物占地面积
m²
36800

3
道路、广场占地面积
m²
15800
建筑系数40.6%
4
绿化面积
m²
13590
绿化系数15%
5
其他
m²
24410

4.4.3 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

Ⅰ运入

1
催化剂

834.88

2
燃料煤

208080

3
小计

208914.88

Ⅱ运出

4
甲醇

220000

5
杂醇

1694

6
废催化剂

808.8

7
渣

64080

8
灰

86400

9
小计

372982.8

10
总计

581897.68

4.5 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1～5m3溶剂的小型釜，国外公司已有5～60m3的大型釜用于此项生产。反应釜大型化的有利之处在于：①批产量大，产品质量均匀一致；②便于集中控制和管理；③减少附属仪表和配套设备的数量；④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1/3～1/2）.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，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，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
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，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。
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