MCGS加熱爐反應裝置設計教學

① 組態控制技術的目錄

第一部分 組態技術概述及MCGS組態軟體的使用
第一章 組態技術簡介
第二章 MCGS組態軟體快速入門——通過機械手和水位控制實例學習MCGS組態軟體
第三章 MCGS組態軟體深入
第二部分 基於MCGS組態軟體的控制實訓
實訓 1 用MCGS組態軟體實現自動門的控制
實訓 2 用MCGS組態軟體實現自動車庫的控制
實訓 3 用MCGS組態軟體實現供電系統監控
實訓 4 用MCGS組態軟體實現寸水利用控制器
實訓 5 用MCGS組態軟體實現加熱反應爐自動控制
實訓 6 用MCGS組態軟體實現升降機的自動控制
實訓 7 用MCGS組態軟體實現機械手自動控制
實訓 8 用MCGS組態軟體實現廢品檢測自動控制
實訓 9 用MCGS組態軟體實現加料自動控制
第三部分 Kingview組態王軟體的使用
第四章 組態王軟體快速入門——通過機械手和水位控制實例學習組態王
第五章 組態王深入
第四部分 基於組態王Kingview的控制實訓
第五部分 基於MCGS的可編程式控制制器控制實訓

② 為什麼鉑錸重整催化工藝需要四個加熱爐和反應器

這是根據重整的工藝特點設計的，催化重整原料主要是C6_C9環烷烴和直鏈烷烴,主要反應是脫氫反應和烷烴環化脫氫，脫氫反應吸熱，而且反應由易到難，四個加熱爐和反應器分配比較合理。

③ 加氫裂化裝置的防範措施

⒈開工時的危險因素及其防範措施
⑴加氫反應系統乾燥、烘爐
加氫裝置反應系統乾燥、烘爐的目的是除去反應系統內的水分，脫除加熱爐耐火材料中的自然水和結晶水，燒結耐火材料，增加耐火材料的強度和使用壽命。加熱爐煤爐時，裝置需引進燃料氣，在引燃料氣前應認真做好瓦斯的氣密及隔離工作，一般要求燃料氣中氧含量要小於1．0%。防止瓦斯泄漏及竄至其他系統。加熱爐點火要徹底用蒸汽吹掃爐膛，其中不能殘余易燃氣體。加熱爐烘爐時應嚴格按烘爐曲線升溫、降溫，避免升溫過快，耐火材料中的水分迅速蒸發而導致爐牆倒塌。
⑵加氫反應器催化劑裝填
催化劑裝填應嚴格按催化劑裝填方案進行，催化劑裝填的好壞對加氫裝置的運行情況及運行周期有重要影響。催化劑裝填前應認真檢查反應器及其內構件，檢查催化劑的粉塵情況，決定催化劑是否需要過篩。催化劑裝填最好選擇在乾燥晴朗的天氣進行，保證催化劑裝填均勻，否則在開工時反應器內會出現偏流或「熱點」，影響裝置正常運行。催化劑裝填時工作人員須要進入反應器工作，因此，要特別注意工作人員勞動保護及安全問題，需要穿勞動保護服裝，帶能供氧氣或空氣的呼吸面罩，進反應器工作人員不能帶其他雜物，以防止異物落入反應器內（一般催化劑裝填由專業公司專業人員進行）。
⑶加氫反應系統置換
加氫反應系統置換分為兩個階段，即空氣環境置換為氮氣環境、氮氣環境置換為氫氣環境。在空氣環境置換為氮氣環境時需要注意，置換完成後系統氧含量應<1%，否則系統引入氫氣時易發生危險；在氮氣環境置換為氫氣環境時應注意，使系統內氣體有一個適宜的平均分子量，以保證循環氫壓縮機在較適宜的工況下運行，一般氫氣純度為85%較為適宜。
⑷加氫反應系統氣密
加氫反應系統氣密是加氫裝置開工階段一項非常重要的工作，氣密工作的主要目的是查找漏點，消除裝置隱患，保證裝置安全運行。加氫反應系統的氣密工作分為不同壓力等級進行，低壓氣密階段所用的介質為氮氣，氮氣氣密合格後用氫氣作低壓氣密。由於加氫反應器材質具有冷脆性，一般要求系統壓力大於2．0MPa時，反應器器壁溫度不小於100℃，所以，氫氣2．0MPa氣密通過以後，首先開啟循環氫壓縮機，反應加熱爐點火，系統升溫，當反應器器壁溫度大於100℃後，系統升壓，作高壓階段氣密。
⑸分餾系統冷油運
分餾系統冷油運的目的是檢查分餾系統機泵、儀表等設備情況，分餾系統冷油運應注意工藝流程改動正確，做到不跑油、不竄油。
⑹分餾系統熱油運
分餾系統熱油運的目的是檢查分餾系統設備熱態運行狀況，為接收反應生成油作好准備。分餾系統升溫到100~C左右時應注意系統切水，防止泵抽空。升溫到250℃左右時應進行熱緊。
⑺加氫反應系統升溫、升壓
加氫反應系統升溫、升壓時應按要求的升溫、升壓速度進行，一般要求系統升溫速度為20℃幾左右，系統升壓速度不大於1．5MPa/h。如升溫、升壓速度過快易造成系統泄漏。
⑻加氫催化劑的硫化、鈍化
加氫反應催化劑在開工前為氧化態，氧化態催化劑沒有加氫活性，因此，催化劑需要進行硫化。催化劑硫化的方法有濕法硫化、干法硫化兩種方法，常用的硫化劑有二硫化碳、DMDS，催化劑進行硫化時系統的H2S濃度很高，有時高達1%以上，因此，要特別注意硫化氫中毒問題。
新硫化的加氫裂化催化劑具有很高的加氫裂化活性，為抑制這種活性，需要對加氫裂化催化劑進行鈍化。鈍化劑為無水液氨。加氫裂化催化劑進行鈍化時應注意維持系統中硫化氫濃度不小於0．05%。
⑼加氫反應系統逐步切換成原料油
加氫催化劑的硫化、鈍化過程完成後，加氫反應系統的低氮油需要逐步切換成原料油，切換步驟應按開工方案要求的步驟進行。切換過程中應密切注意加氫反應器床層溫升的變化情況。
⑽裝置操作調整
加氫反應系統原料切換步驟完成之後，應進一步調整裝置的工藝操作，使產品質量合格，從而完成開工過程。
2．停工時的危險因素及其防範措施
⑴反應系統降溫、降量
加氫裝置停工首先反應系統降溫、降量。在此過程中應遵循先降溫後降量的原則。反應系統進料量降低，空速減小，加氫反應器溫升增加，易出現反應「飛溫」現象。所謂「飛溫」就是反應器溫度迅速上升，以致不可控制的現象。
⑵用低疑點原料置換整個系統
加氫裝置的原料油一般較重，凝點較高，在停工時易凝結在催化劑、管線及設備當中。為避免上述情況出現，在停工前應用低疑點油置換系統，所用的低凝點油一般為常二線油。
⑶停反應原料泵
切斷反應進料時，應注意反應器溫度應適宜，使裂化反應器無明顯溫升。
⑷反應系統循環帶油及熱氫氣提
切斷反應進料後，反應加熱爐升溫，用熱循環氫帶出催化劑中的存油，熱氫氣提的溫度應根據催化劑的要求確定，一般為枷℃左右，熱氫氣提的溫度不能過高，以避免催化劑被熱氫還原。
⑸反應系統降溫、降壓
加氫反應系統按要求的速度降溫、降壓。
⑹反應系統N：置換
反應系統用N，置換成N：環境，使系統的氫烴濃度<1%。
⑺卸催化劑
使用過的含碳催化劑在空氣中易發生自燃，反應器是在N2氣環境下進行卸催化劑作業，必須由專業的卸劑公司人員進反應器進行卸劑，因此，在卸催化劑裝桶應使用N：或乾冰保護催化劑，避免催化劑自燃。
⑻加氫設備的清洗及防腐
加氫裝置高壓部分的設備及部件，在停工後應用鹼液進行清洗，以避免在接觸空氣後發生腐蝕，損壞設備。另外，高硫系統的設備主要是後處理部分在打開前應用水進行沖洗，以避免硫化鐵在空氣中自燃。
⑼裝置退油及吹掃
加氫裝置停工，應將裝置內的存油退出並吹掃干凈，保證不留死角。
⑽輔助系統的處理
加氫裝置停工後將裝置的火炬系統、地下污水系統等輔助系統處理干凈，並加盲板使裝置與系統防腐以使裝置達到檢修條件。
⒊正常生產時的危險因素及其防範措施
⑴遵守「先降溫後降量」的原則
加氫裝置正常操作調整時必須遵守「先降溫後降量」、「先提量後提溫」的原則，防止「飛溫」事故的發生。
⑵反應溫度的控制
加氫裝置的反應溫度是最重要的控制參數，必須嚴格按工藝技術指標控制加氫反應溫度及各床層溫升。
⑶高壓分離器液位控制
高壓分離器液位是加氫裝置非常重要的工藝控制參數，如液位過高易循環氫帶液，損壞循環氫壓縮機；如液位過低易出現高壓竄低壓事故，造成低壓部分設備毀壞，油品和可燃氣體泄漏，以至更為嚴重的後果。因此應嚴格控制高壓分離器液位，經常校驗液位儀表的准確性。
⑷反應系統壓力控制
加氫裝置反應系統壓力是重要的工藝控制參數，反應壓力影響氫分壓，對加氫反應有直接的影響，影響加氫裝置反應系統壓力的因素很多，應選擇經濟、合理、方便的控制方案對反應系統的壓力進行控制。
⑸循環氫純度的控制
循環氫純度影響氫分壓，對加氫反應有直接的影響，是加氫裝置重要的工藝控制參數，影響循環氫純度的因素很多，催化劑的性質、原料油的性質、反應溫度、壓力、新氫純度、尾氫排放量等因素都影響循環氫純度，其中可操作條件為尾氫排放量。加大尾氫排放，循環氫純度增加；減小尾氫排放循環氫純度降低。
循環氫純度高，氫分壓就會較高，有利於加氫反應進行，但是，高循環氫純度是以大量排放尾氫、增加物耗為代價的；循環氫純度低，氫分壓就會較低，不利於加氫反應進行，而且，循環氫純度低時，循環氫平均分子量大，在循環氫壓縮機轉速不變的情況下，系統壓差就會增加，循環氫壓縮機的動力消耗也會增加。因此，循環氫純度要控制適當。
⑹加熱爐的控制
加熱爐是加氫裝置的重要設備，加熱爐的使用應引起重視。加熱爐各路流量應保持均勻，並且不低於規定的值，防止爐管結焦；保持加熱爐各火嘴燃燒均勻，盡量使爐堂內各點溫度均勻；控制加熱爐各點溫度不超溫；保持加熱爐燃燒狀態良好。
⑺閉燈檢查
加氫裝置系統壓力高，而且介質為氫氣，容易發生泄漏，高壓氫氣發生泄漏時容易著火，氫氣火焰一般為淡藍色，白天不易發現，在夜間閉上燈後，很容易發現這種氫氣漏點。因此，定期進行這種夜間閉燈檢查，對發現漏點，將事故消滅在萌芽狀態，保證裝置安全穩定運行具有重要意義。
⑻裝置防凍凝問題
加氫裝置的原料一般較重，凝點較高，通常在20—30℃，容易發生凍凝。如發生凍凝事故，不但影響裝置穩定生產，還容易引發安全生產事故，因此，加氫裝置的防凍凝問題應引起足夠重視。
⑼循環氫壓縮防喘振問題
加氫裝置的循環氫壓縮機多為離心式壓縮機，離心式壓縮機存在喘振問題，因此，在操作中應保持壓縮機在正常工況下運行，避免壓縮機出現喘振。
⑽原料質量的控制
加氫裝置的原料性質，對加氫裝置的操作有重要影響，必須嚴格控制。一般控制原料的干點在規定的范圍內，Pe不大於1X10(-6，如鐵含量高，反應器壓差增加過快，裝置不能長周期運行。C1不大於1X10（-6，N低於規定的值，原料沒有明水。
⑾防硫化氫中毒
加氫裝置的原料中含有硫，這些硫在加氫後變為硫化氫，並在脫丁烷塔塔頂及脫硫部分富集，形成高濃度的硫化氫。硫化氫的毒性很強，允許最高濃度為10mg/m3。因此，加氫車間必須注重防硫化氫中毒問題，在高硫區域內進行切液、采樣等操作時尤其注意，要求帶防毒面具並有人監護。
⑿時刻保持冷氫線暢通
加氫裝置的急冷氫是控制加氫反應器床層溫度的重要手段，它對抑制反應溫升具有重要作用。高凝點油有時倒竄人冷氫線內凝結，堵塞冷氫線，如有這種情況發生將十分危險，因此，操作過程中要時刻保持冷氫線暢通。
⒀密切注意熱油泵及輕烴泵的運行狀況
加氫裝置的一些熱油泵運行溫度較高，高於油品的自燃點，若有泄漏，易發生火災事故。因此，在操作時要注意熱油泵的運行狀態，注意泵體、密封等處有無泄漏，如有泄漏應立即處理。
加氫裝置內存有大量的輕烴，如發生泄漏，會引發重大事故。因此，對輕烴泵的運行狀況也要引起足夠重視。
設備腐蝕
加氫裝置高溫、高壓、臨氫、系統內存在U2S、NH3，因此，加氫裝置的腐蝕問題也應引起重視，解決加氫裝置腐蝕問題的主要方法是合理選材，在使用時加強監視與檢測。
1．高溫氫腐蝕
氫氣在常溫下對普通碳鋼沒有腐蝕，但是在高溫、高壓下則會產生腐蝕，使材料的機械強度和塑性降低。
高溫氫腐蝕的機理為氫氣與材料中的碳反應生成甲烷，使材料的機械強度和塑性降低，形成的甲烷在鋼材的晶間積聚，使材料產生很大的內應力或產生鼓泡、裂紋。至於在什麼條件下產生腐蝕，則根據Nels。n曲線確定。
為避免高溫氫腐蝕，加氫裝置高溫、高壓、臨氫部分的設備、管線多採用合金鋼或不銹鋼。
2．氫脆
氫原子滲入鋼材後，使鋼材晶粒中原子結合力降低，造成材料的延展性、韌性下降，這種現象稱為氫脆。這種氫脆是可逆的，當氫氣從材料中溢出後，材料的力學性能就能恢復。
氫脆的危害主要出現在加氫裝置的停工階段，裝置停工階段，系統溫度、壓力下降，氫氣在材料中的溶解度下降，由於氫氣溢出的速度很慢，這時材料中的氫氣處於過飽和狀態，當溫度冷卻到150℃時，大量的過飽和氫氣會聚積到材料的缺陷處，如裂紋的前端，引起裂紋擴展。
所以加氫裝置停工時降溫、降壓的速度應進行適當的控制，進行脫氫處理。
3．高溫n2S腐蝕
高溫U2S腐蝕主要發生在反應系統高溫部分，高溫H2S腐蝕表現為與H2共同作用，氫氣的存在加強了H2S的腐蝕作用，同時，U2S的存在也加強了氫氣的腐蝕作用。該種腐蝕的防治方法是選擇抗H2S腐蝕材質。
4．濕H2S的腐蝕
濕H2S的腐蝕是指溫度較低並且含水部位的U2S腐蝕，包括高壓空冷、高壓分離器、脫丁烷塔塔頂系統、脫硫系統等部分。
濕H2S的腐蝕形態主要有：電化學腐蝕引起的表面腐蝕；H2S腐蝕過程中，產生氫原子引起的氫脆、氫裂；硫化氫引起的應力腐蝕破裂。
該種腐蝕的防止方法為：H2S濃度不高時，使用普通碳素鋼，適當加大腐蝕裕度，在設備製造及施工中進行消除應力處理；當H2S濃度較高時，選用抗H2S腐蝕材料，或對設備內壁進行內噴塗處理。
加氫裝置的安全設施
1．設備平面布置
加氫裝置火災危險性屬於甲類，設備平面布置按《石油化工企業設計防火規范》（GB 50160---92）中的要求進行布置。同類設備集中布置。
2．消防設施
加氫裝置內設有環行消防道路，以利於發生事故時消防車進出。裝置內設有環行消防水管網，裝置內設有多處消防蒸汽服務站，裝置內設置有一定數量的乾粉式滅火器。
3．防火、防爆
加氫裝置內的介質多為易燃、易爆介質，加氫裝置內的電器、儀表設備均選用防爆型設備，管道、設備上安裝防靜電接地設施，要求接地電阻不大於412。
4．加熱爐安全設施
加熱爐周圍設有蒸汽消防汽幕，加熱爐爐堂內設有滅火蒸汽人口。
5．可燃氣體報警器
在可能發生可燃性氣體泄漏的位置，安裝可燃氣體報警器。
6．氣防用品
由於加氫裝置內有H2S等有毒氣體，所以車間配備有防毒面具、正壓式呼吸器等氣防用品。
7．安全閥
按設計要求，凡需要安裝安全閥的部位均安裝有安全閥，而且按有關安全要求為雙安全閥。
緊急放空聯鎖系統
加氫裝置的危險性較大，加氫反應為強放熱反應，如控制不好，反應溫度會迅速上升，反應溫度升高後，會進一步加劇加氫裂化反應，使反應器溫度在很短時間內上升很高，也就是發生「飛溫」，以至燒毀催化劑和反應器。為避免「飛溫」事故發生，加氫裝置設有緊急放空聯鎖系統，系統降壓速度為0.7MPa/min或2．1MPa/min。
1．緊急放空系統的聯鎖條件
①循環氫壓縮機停運聯鎖。②循環氫壓機人口分液罐高液位聯鎖。③由於系統較大泄漏、反應溫度失控等原因，手動聯鎖。
2．緊急放空系統的聯鎖動作
①緊急放空閥打開，反應系統泄壓。②反應進料泵停機。③新氫壓縮機停機。④反應加熱爐滅火。

④ 加氫裂化裝置的重點部位

（一）重點部位
1．加熱爐及反應器區
加氫裝置的加熱爐及反應器區布置有加氫反應加熱爐、分餾部分加熱爐、加氫反應加熱器、高壓換熱器等設備，其中大部分設備為高壓設備，介質溫度比較高，而且加熱爐又有明火，因此，該區域潛在的危險性比較大，主要危險為火災、爆炸是安全上重點防範的區域。
⒉高壓分離器及高壓空冷區
高壓分離器及高壓空冷區內有高壓分離器及高壓空冷器，若高壓分離器的液位控制不好，就會出現嚴重問題。主要危險為火災、爆炸和H2S中毒，因此該區域是安全上重點防範的區域。
3．加氫壓縮機廠房
加氫壓縮機廠房內布置有循環氫壓縮機、氫氣增壓機，該區域為臨氫環境，氫氣的壓力較高，而且壓縮機為動設備，出現故障的機率較大，因此，該區域潛在的危險性比較大，主要危險為火災、爆炸中毒，是安全上重點防範的區域。
4．分餾塔區
分餾塔區的設備數量較多，介質多為易燃、易爆物料，高溫熱油泵是應重點防範的設備，高溫熱油一旦發生泄漏，就可能引起火災事故，分餾塔區內有大量的燃料氣、液態烴及油品，如發生事故，後果將十分嚴重，此外，脫丁烷塔及其干氣、液化氣中H2S濃度高，有中毒危險，因此該區域也是安全上重點防範的區域。
（二）主要設備
⒈加氫反應器
加氫反應器多為固定床反應器，加氫反應屬於氣—液—固三相涓流床反應，加氫反應器分冷壁反應器和熱壁反應器兩種：冷壁反應器內有隔熱襯里，反應器材質等級較低；熱壁反應器沒有隔熱襯里，而是採用雙層堆焊襯里，材質多為2×1/4Cr—1M0。加氫反應器內的催化劑需分層裝填，中間使用急冷氫，因此加氫反應器的結構復雜，反應器人口設有擴散器，內有進料分配盤、集垢籃筐、催化劑支承盤、冷氫管、冷氫箱、再分配盤、出口集油器等內構件。
加氫反應器的操作條件為高溫、高壓、臨氫，操作條件苛刻，是加氫裝置最重要的設備之一。
2．高壓換熱器
反應器出料溫度較高，具有很高熱焓，應盡可能回收這部分熱量，因此加氫裝置都設有高壓換熱器，用於反應器出料與原料油及循環氫換熱。現在的高壓換熱器多為U型管式雙殼程換熱器，該種換熱器可以實現純逆流換熱，提高換熱效率，減小高壓換熱器的面積。管箱多用螺紋鎖緊式端蓋，其優點是結構緊湊、密封性好、便於拆裝。
高壓換熱器的操作條件為高溫、高壓、臨氫，靜密封點較多，易出現泄漏，是加氫裝置的重要設備。
3．高壓空冷
高壓空冷的操作條件為高壓、臨氫，是加氫裝置的重要設備，中國華北地區某煉油廠中壓加氫裂化裝置，高壓空冷兩次出現泄漏，使裝置被迫停工處理，因此，高壓空冷的設計、製造及使用也應引起重視。
4．高壓分離器
高壓分離器的工藝作用是進行氣—油—水三相分離，高壓分離器的操作條件為高壓、臨氫，操作溫度不高，在水和硫化氫存在的條件下，物料的腐蝕性增強，在使用時應引起足夠重視。另外，加氫裝置高壓分離器的液位非常重要，如控制不好將產生嚴重後果，液位過高，液體易帶進循環氫壓縮機，損壞壓縮機，液位過低，易發生高壓竄低壓事故，大量循環氫迅速進入低壓分離器，此時，如果低壓分離器的安全閥打不開或泄放量不夠，將發生嚴重事故。因此，從安全形度講高壓分離器是很重要的設備。
⒌反應加熱爐
加氫反應加熱爐的操作條件為高溫、高壓、臨氫，而且有明火，操作條件非常苛刻，是加氫裝置的重要設備。加氫反應加熱爐爐管材質一般為高Cr、Ni的合金鋼，如TP347。
加氫反應加熱爐的爐型多為純輻射室雙面輻射加熱爐，這樣設計的目的是為了增加輻射管的熱強度，減小爐管的長度和彎頭數，以減少爐管用量，降低系統壓降。為回收煙氣余熱，提高加熱爐熱效率，加氫反應加熱爐一般設余熱鍋爐系統。
6．新氫壓縮機
新氫壓縮機的作用就是將原料氫氣增壓送入反應系統，這種壓縮機一般進出口的壓差較大，流量相對較小，多採用往復式壓縮機。
往復式壓縮機的每級壓縮比一般為2—3．5，根據氫氣氣源壓力及反應系統壓力，一般採用2～3級壓縮。
往復式壓縮機的多數部件為往復運動部件，氣流流動有脈沖性，因此往復式壓縮機不能長周期運行，多設有備機。
往復式壓縮機一般用電動機驅動，通過剛性聯軸器連接，電動機的功率較大、轉速較低，多採用同步電機。
7．循環氫壓縮機
循環氫壓縮機的作用是為加氫反應提供循環氫。循環氫壓縮機是加氫裝置的「心臟」。如果循環氫壓縮機停運，加氫裝置只能緊急泄壓停工。
循環氫壓縮機在系統中是循環作功，其出人口壓差一般不大，流量相對較大，一般使用離心式壓縮機。由於循環氫的分子量較小，單級葉輪的能量頭較小，所以循環氫壓縮機一般轉速較高（8000—10000r/nfin），級數較多（6～8級）。
循環氫壓縮機除軸承和軸端密封外，幾乎無相對摩擦部件，而且壓縮機的密封多採用干氣式密封和浮環密封，再加上完善的儀表監測、診斷系統，所以，循環氫壓縮機一般能長周期運行，無需使用備機。
循環氫壓縮機多採用汽輪機驅動，這是因為蒸汽汽輪機的轉速較高，而且其轉速具有可調節性。
8．自動反沖洗過濾器
加氫原料中含有機械雜質，如不除去，就會沉積在反應器頂部，使反應器壓差過大而被迫停工，縮短裝置運行周期。因此，加氫原料需要進行過濾，現在多採用自動反沖洗過濾器。
自動反沖洗過濾器內設約翰遜過濾網，過濾網可以過濾掉≥25/1m的固體雜質顆粒，當過濾器進出口壓差大於設定值（0．1～0．18MPa）時，啟動反沖洗機構，進行反沖洗，沖洗掉過濾器上的雜質。

⑤ 加熱爐課程設計

1 傳動裝置總體設計
1.1 選擇電動機
1．類型：按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相非同步電動機.
2．選擇電動機容量：工作機所需功率 式中 =1.8 , =0.65 .查文獻[2]表10.7,得片式關節鏈 =0.95,滾動軸承 =0.99。取 = =0.95 0.99=0.94，代入上式得 =1.24
從電動機到工作機輸送鏈間的總效率 為 式中，查文獻[2]表10.7，得
聯軸器效率 =0.98
滾動軸承效率 =0.99
雙頭蝸桿效率 =0.8
滾子鏈效率 =0.96
則 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
故電動機的輸出功率 =1.67
因載荷平穩，電動機額定功率 只需略大於 即可。查文獻[2]中Y系列電動機技術數據表選電動機的額定功率 為2.2 。
3．確定電動機轉速：運輸機鏈輪工作轉速為 =24.11 r/min
查文獻[2]表10.6得,單級蝸桿傳動減速機傳動比范圍 11=10~40,鏈傳動比 12 6,取范圍 12=2~4,則總傳動比范圍為 =10 2~40 4=20~160.可見電動機轉速可選范圍為 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
符合這一范圍的同步轉速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min四種。查文獻[2]表19.1，對應於額定功率 為2.2KW的電動機型號分別取Y132S-8型，Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。將以上四種型號電動機有關技術數據及相應算得的總傳動比列於表2-1。
表2-1
方案號 電動機型號 額定功率KW同步轉速 r/min滿載轉速 r/min總傳動比
1 Y132S-8 2.2 750 710 29.45
2 Y112M-6 2.2 1000 940 38.99
3 Y100L-4 2.2 1500 1420 58.90
4 Y90L-2 2.2 3000 2840 117.79
通過對四種方案比較可以看出：方案3選用的電動機轉速較高，質量輕，價格低，與傳動裝置配合結構緊湊，總傳動比為58.90，對整個輸送機而言不算大。故選方案3較合理。
Y100L-4型三相非同步電動機的額定功率為 =2.2KW，滿載轉速n=1400r/min。由文獻[2]表19.2查得電動機中心高H=100 ，軸伸出部分用於裝聯軸器軸段的直徑和長度分別為D=28 和E=60 。
1.2 計算傳動裝置的運動和動力參數
各軸轉速
1 軸 n1=nm=1420r/min
2 軸 n2= =1420/20=71 r/min
3 軸 n3= =71/2.95=24.11 r/min
各軸的輸入功率
1 軸 p1=p0 1=1.67 0.98=1.64
2 軸 p2=p1 =1.63 .080=1.31
3 軸 p3=p2 =1.31 0.99 0.96=1.24
各軸的輸入轉矩
電機軸 T0=9550 =9550 1.67/1420=11.23
1 軸 T1=9550 =9550 1.63/1420=10.96
2 軸 T2=9550 =9550 1.31/71=176.20
3 軸 T3=9550 =9550 1.24/24.11=491.17
將以上算得的運動和動力參數列於表2-2。
表2-2
軸名 輸入功率 輸入轉矩 各軸轉速 傳動比i
電機軸 1.67 11.23 1420 1 0.98
1 軸 1.64 10.96 1420 20 0.8
2 軸 1.31 176.20 71 2.95
3 軸 1.24 491.17 24.11 0.95
2 傳動零件的設計
2.1 選擇蝸桿傳動類型及材料
根據GB/T 10085-1988的推存，採用漸開線蝸桿（ZI）。
選擇材料
1．蝸桿：根據庫存材料的情況，並考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45~55HRC。
2. 蝸輪: 因而蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅製造，而輪芯用灰鑄鐵HT100製造。
2.2 蝸桿與蝸輪
1.蝸桿
軸向齒距pa=zm=15.708
直徑系數q=d1/m=10
齒頂圓直徑da1=d1+2 m=50+2 1 5=60
齒根圓直徑df1=d1 =50 (1+0.2) 5=38
蝸桿軸向齒厚Sa=0.5 m=7.8540
如下圖：

蝸桿

2. 蝸輪
蝸輪齒數za=41
變位系數x2= 00
驗證傳動比 =z2/z1=41/2=20.5
=0.025=2.5%<5%(允許)
分度圓直徑d2=mz2=5 41=205
齒頂圓直徑da1=d2+2ha2=205+2 0.5 5=210
齒根圓直徑df2=d2 hf2=205 1.2 5=188
蝸輪咽喉母圓半徑Rg2=a da2=125 210=20
如下圖：

蝸輪
3 減速器鑄造箱體的主要結構尺寸
3.1主要結構尺寸計算
1 箱座壁厚 δ≈0.004a+3=0.004×125+3=8 8 （取δ=8）
2 箱蓋壁厚 δ1≈0.85δ=0.85×10=8.5 6 （取δ1=7）
3 箱座分箱面凸緣厚 b≈1.5δ=1.5×8=12
4 箱蓋分箱面凸緣厚 b1=1.5δ1=1.5×7=11
5 平凸緣底座厚 b2≈2.35δ=2.35×8 =20
6 地腳螺栓 df≈0.036a+12=0.036×125+12≈16
7 軸承螺栓 d1≈0.7df=0.7×16≈12
8 聯接分箱面的螺栓 d2≈(0.6～0.7)×16.59≈10
9 軸承端蓋螺釘直徑 d3≈(0.4～0.5)df≈8
10 窺視孔螺栓直徑 d4=6 （個數n=4）
11 吊環螺釘 d5=8 (根據減速器的重量GB825-1988確定)
12 地腳螺栓數 n=4
13 軸承座孔（D）外的直徑
D2=1.35D3=1.35×52=72 D3=52
14 凸緣上螺栓凸台的結構尺寸
C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3
15 軸承螺栓凸台高 h≈(0.35～0.45)D2=30
16 軸承旁聯接螺栓距離 S=D2=72
17 軸承座孔外端面至箱外 l9=C1+C2+2=18+14+2=34
3.2減速器的附件
1．檢查孔與檢查孔蓋：傳動件的嚙合情況、接觸斑點、側隙和向箱體內傾注潤滑油,在傳動嚙合區上方的箱蓋上開設檢查孔
2．通氣器 ：速器工作時,箱體溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,對減速器各接縫面的密封很不利,故常在箱蓋頂或檢查孔蓋上裝有通氣器
3．油塞 ：換油及清洗箱體時排出油污,在箱體底部最低位置設有排油孔,通常設置一個排油孔,平時用油塞及封油圈堵住
4．定位銷 ：了保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度,需在想替分箱面凸緣長度方向兩側各安裝一個圓錐定位銷
3.3減速器的潤滑
蝸桿的潤滑：雖然本蝸桿的圓周速度略小於0.5m/s,但考慮本傳動裝置壽命較長，滑移速度較大，故採用油池潤滑. 參照文獻[1]表11-20選擇潤滑劑為L-AN
滾動軸承的潤滑：下置式蝸桿的軸承，由於軸承位置較低，可以利用箱內油池中的潤滑油直接浸浴軸承進行潤滑，即滾動軸承採用油浴潤滑

⑥ 連續重整裝置四合一加熱爐小火燃什麼作用

節省燃料，四合一爐本身的設計用處就是四個反應器加熱爐相互連接，利於熱傳遞來節省燃料

⑦ 某單片機裝置要控制電阻絲式加熱爐的溫度，試設計硬體電路並做原理說明。

你要求的精度很難做到的，哪怕溫度計也難啊！因為溫度達到一定溫度是，並不是壹加壹那麼簡單！是一條曲線！「顯示解析度1度；控制精度2度；」可以說，能是能做到，但成本高的嚇人。但控制卻一點也不難！個人建議：降低一點要求吧！

⑧ 加熱爐盤管的布置方法

支持各種輸出設備

ChemCAD支持各種輸出設備，用以生成流程、單元操作圖表、符號、工藝流程圖和繪圖的硬拷貝。可以輸出到點陣列印機、激光列印機、支持Adobe Postscript語言的任何設備以及繪圖機等，也可以直接輸出到文件，還可以將輸出轉換為AutoCAD的DXF格式。如果AutoCAD和ChemCAD都安裝在同一個計算機上，用戶可以規定包含AutoCAD的位置，所有由ChemCAD產生的DXF文件都會自動存到AutoCAD目錄中。

界面友好

ChemCAD一直以操作簡單、界面友好而著稱，目前的ChemCAD5.3版運行於Window 95 / NT、Windows2000環境。根據Microsoft Window設計標准採用了Microsoft工具包及Window Help系統，使得ChemCAD對用戶來說，外觀及感覺和用戶熟悉的其它Window程序十分相似。

ChemCAD把屏幕分成4個區，頂行是狀態區，顯示作業目錄、版本號等；第二行顯示頂層菜單，這些菜單項經過精心安排，從左至右正是使用ChemCAD進行模擬計算的逐個主要步驟。每個頂層菜單下是一套彈出式菜單，這些菜單包括了ChemCAD內嵌的各個功能，使用這些菜單可以完成模擬計算中所需進行的絕大部分工作。 主屏幕由流程窗口占據；屏幕最下面一行被稱為One Line Help，為當前操作提供簡單描述。屏幕布置簡潔，以菜單系統為基礎，輸入簡明扼要，如此友好的圖形人機對話界面使初學者很容易上手。

通過Window交互操作功能，第5版最大的好處是可使ChemCAD和其它應用程序交互作用：使用者可以迅速而容易地在ChemCAD和其它應用程序之間傳送模擬數據。第5版在三個不同層次上支持這種交互操作性，這些新的功能可以把過程模擬的效益大大擴展到工程工作的其它階段中去。

①模擬數據的拷貝/粘貼/聯接

例如，通過拷貝 / 粘貼 / 聯接功能可以把一個塔的剖面和進出口流股模擬結果粘貼到一個Excel報表中去，以便進一步分析。這就免去了手工抄寫產生錯誤。

②對模擬對象和數據的目標聯接嵌入OLE自動界面

例如，通過OLE自動界面可以用Visual Basic程序去控制你的模擬。可以用Visual Basic或Visual Basic for Applications ( VBA)程序編一個文檔化的界面來存取和控制過程模型。

③OLE目標的嵌入

例如，用Visual Basic for Applications ( VBA)宏語言編一個工廠操作工用的界面來聯接ChemCAD的模型，使模型的某些計算結果直接顯示在屏幕界面上來指導操作工操作。

詳盡的幫助系統

ChemCAD的Hand-Holding可以象一個真正的老師一樣，「手把手地」指導用戶如何開始和完成一個模擬計算的過程，指導用戶完成流程生成步驟，提示組分輸入，調用熱力學專家系統，一直到運算開始。完成問題的每一步時，ChemCAD都會查對那一步完成的情況。上文提到的「One line help」也是ChemCAD的一個特點。另外，隨時隨地的「F1」幫助可以解答用戶的大部分疑問。

輸入系統採用了專家檢測系統,使用戶不必費心檢查輸入是否有遺漏或語句錯誤。專家系統會自動指引你下一步應當輸入什麼數據，並顯示每一步驟是否已正確地完成。

熱力學方法的選擇是模擬計算的一個難點，不正確的熱力學方法將使得計算結果毫無意義，ChemCAD提供了一套熱力學專家系統，輸入溫度和壓力范圍，ChemCAD根據組分及輸入數據推薦一個合適的熱力學方法，極大地方便了用戶。

作業和工況管理方便

作業和工況管理功能使用戶可以方便地恢復、拷貝或刪除流程；對每個項目，可以輸入帳號和一些描述性語言，使得用戶在開始項目時可以明確選擇所需要的流程；ChemCAD甚至還可以記錄每個項目所花費的時間。

在ChemCAD系統中，每一個作業只對應於一個文件，不象其他流程模擬軟體系統一個作業一大堆文件。

使用靈活

使用ChemCAD用戶可以定義新增組分、圖標和符號，用戶也可以利用簡單的計算機語言建立自己的設備模型和計算程序。ChemCAD還考慮到多個用戶使用同一台計算機時的情況，不同的用戶可以在不同的目錄中定義自己的組分、圖標和符號，互不幹擾。

強大的計算和分析功能

ChemCAD可以求解幾乎所有的單元操作，對非常復雜的循環迴路也可以輕松處理。在ChemCAD中，用戶可以指定斷裂流股，可以通過RUN指令方便地控制計算順序，這對全流程模擬的收斂非常有利，可以加速循環的收斂。ChemCAD的自動計算功能具備先進的交互特性，允許用戶不定義物流的流率來確定物流的組成。ChemCAD還具有先進的優化和分析功能。靈敏度分析模塊可以定義2個自變數和多至12個因變數，優化模塊可以求解有10個自變數的函數的最大最小值。

即時生成PFD圖

ChemCAD為用戶形成工藝流程圖（PFD）提供了集成工具。使用它，可以迅速有效地建立PFD。對指定流程，可以建立多個PFD。如果以某種方式改變了流程，此改變情況會自動影響到所有相關的PFD，如果重新進行了計算，新結果也會自動傳送到所有相關的PFD。在PFD中，可以方便地加入數據框（熱量和物料平衡數據）、單元數據框（單元操作規定和結果）、標題、文字注釋、公司代號等等。

報告格式可選

ChemCAD允許用戶按照要求輸出報告。在報告中，可以選擇輸出的流股、單元操作，對流股中包含的數據也可以進行定義。對蒸餾塔，可以輸出包括迴流比、溫度、壓力、每塊板上的汽液相流率等詳細數據；對換熱器，可以輸出加熱曲線。報告的格式也可以進行定義，可以由用戶決定小數點後的位數等。

集成了設備標定模塊及工具模塊

ChemCAD集成了對蒸餾塔、管線、換熱器、壓力容器、孔板和調節閥進行設計和核算的功能模塊，包括專門進行空氣冷卻器和管殼式換熱器設計和核算的CC-Therm模塊。這些模塊共享流程模擬中的數據，使得用戶完成工藝計算後，可以方便地進行各種主要設備的核算和設計。ChemCAD還提供了設備價格估算功能，用戶可以對設備的價格進行初步估算。

ChemCAD在工具菜單中含有CO2固體預測、水合預測、減壓閥和數據回歸多個功能模塊。其中CO2固體預測模塊計算CO2固體形成的逸度和初始溫度；水合預測模塊估算有關烴和氣體形成水合物的條件，同時也計算以游離水為基準的水合相組成；減壓閥模塊計算緊急和正常情況下泄壓閥的性能，包括燃燒模型和泄壓模型；

支持動態模擬

Chemstations 公司開發了大量的動態操作單元，包括動態蒸餾模擬CC-DCOLUMN，動態反應器模擬CC-ReACS，間歇蒸餾模擬CC-Batch,聚合反應器動態模擬CC-Polymer，這些模塊都完全集成到ChemCAD中，共享ChemCAD的資料庫、熱力學模型、公用工程和設備核算模塊。

在動態模擬過程中，用戶可以隨時調整溫度、壓力等各種工藝變數，觀察它們對產品的影響和變化規律。還可以隨時停下來，轉回靜態。ChemCAD提供了PID控制器、傳遞函數發生器、數控開關、變數計算表等進行動態模擬的控制單元，利用它們可以完成對流程中任何指定變數的控制。利用動態模擬，用戶可以：

①確定開停工方案

使裝置安全、平穩地開車啟動或停工是生產中的關鍵技術。用ChemCAD可以模擬開停工過程，看到開停工過程中的各種工藝參數的變化，從而研究各種開停工方案。

②計算特殊的非穩態過程

當系統內部壓力、溫度不穩時，用穩態軟體不能計算系統緊急放空，只能靠ChemCAD Dynamical的過程傳遞函數，利用微分逼近的原理來完成。利用這一新型工具，工程師可以解決許多前人無法解決的工程難題。

③生產指導和調優

由於ChemCAD的動態計算完全採用嚴格的熱力學模型，所以能准確完全地模擬裝置的動態操作過程，還可將裝置的工藝參數調到各種極限狀態，以確定裝置的優化狀態或分析裝置出現生產問題的原因。

經濟評價功能

運用CHEMCAD可以在作工藝計算的同時進行經濟評價，用戶能夠估算基建費用和操作費用，並進行過程的技術經濟評價。ChemCAD的技術經濟評價方法與工業界應用的方法密切結合。經濟評價可以使用於工作的任何階段，從工藝過程的研究開發、設計、工廠建設以至工廠操作等過程。

在使用全部經濟評價系統功能時，CHEMCAD自模擬結果取出計算設備尺寸所需數據，然後進行全面的經濟核算。用戶還可將自身的價格指標和計算關系式存入系統，作為計算的依據。

數據回歸系統

ChemCAD擁有高度靈活的數據回歸系統，此系統可使用實驗數據求取物性參數，可以用於純組分性質回歸、二元交換作用參數回歸、電解質回歸、反應速率常數回歸等。數據回歸系統能夠通過輸入易測性質（例如沸點）來估算缺少的物性參數，可估算活度系數模型中的二元參數。當模擬流程中含有缺少實驗數據的新化學品時，這種特性特別有用。

⑨ 如何設計化學合成實驗方案

以鄰苯 二甲酸二正丁酯的合成實驗設計為例,從弄清化學實驗原 理、選擇合適的反應裝置、確定實驗操作過程、完善實驗設計方案四個方面 探討了如何設計合成化學實驗方案。 世紀是科學技術高速發 展的時代,也是我 創新,使學生科學實驗的基本素質和開創性的科 國高等教育改革和發展的重要時期。為了適應社 研能力得到提高。許多教 育工作者已進行了設計 會發展和人才競爭的需要,我國高等教育跨世紀 性化學實驗的教學實踐,並 取得良好的教學效果。 的戰略目標是培養基礎扎實、知識面寬、能力強、 實驗方案設計是對學生 進行創造性思維訓練 素質高的人才。高校實驗教學必須圍繞這一戰略 的有效方式,是設計性化學 實驗教學的一個重要 目標進行教學改革。化學作為一門基礎自然科 環節,也是做好設計性化學實 學,實驗教學在培養學生能力、提高學生素質方面二甲酸二正丁酯的制備為 例,進行化學合成實驗 發揮著重要作用。正如著名化學家戴安邦【】 先生 指出:「實驗教學是實施全面化學教育最有效的教 弄清化學實驗原理 學形式」。 傳統實驗的教學對培養學生的初級實驗技能 實驗室制備鄰苯二甲酸二正丁 酯,通常由鄰 發揮了重要作用,但在培養學生創新能力方面沒 苯二甲酸酐和正丁醇為原 料,在無機強酸催化下 有發揮出最大的潛能。開展設計性化學實驗教學 反應得到 。方案設計要從以下幾個 方面著手。 反應經過兩 個階段。第一階段苯酐 是一種有益的嘗試,也是對傳統實驗教學方法的 與一分子正丁醇反應生成 鄰苯二甲酸單丁脂:挑戰。教學實踐證明,這種新的教學方法對培養 和具有一定的實驗能力基礎上進行的,是學生綜『合運用所掌握的理論基礎知識、實驗技能以及各 此步反應的實質是酸酐的醇解,很容易進行。 種測量手段和實驗方法,自行設計實驗方案,確定 實驗方法,選擇配套儀器設備,進行實驗測試,最 緩慢加熱,當苯酐固體全溶 後,反應基本結束。反 後寫出較完整的實驗報告或論文的過程。開展設 應的第二階段是鄰苯二甲 酸單丁酯與正丁醇在無 機強酸催化作用下直接酯化生成鄰苯二甲酸二正 計性化學實驗教學,給學生提供了一個發揮創造 性的空間.讓他們真正有機會去思考、想像、設計