MCGS加热炉反应装置设计教学

① 组态控制技术的目录

第一部分 组态技术概述及MCGS组态软件的使用
第一章 组态技术简介
第二章 MCGS组态软件快速入门——通过机械手和水位控制实例学习MCGS组态软件
第三章 MCGS组态软件深入
第二部分 基于MCGS组态软件的控制实训
实训 1 用MCGS组态软件实现自动门的控制
实训 2 用MCGS组态软件实现自动车库的控制
实训 3 用MCGS组态软件实现供电系统监控
实训 4 用MCGS组态软件实现寸水利用控制器
实训 5 用MCGS组态软件实现加热反应炉自动控制
实训 6 用MCGS组态软件实现升降机的自动控制
实训 7 用MCGS组态软件实现机械手自动控制
实训 8 用MCGS组态软件实现废品检测自动控制
实训 9 用MCGS组态软件实现加料自动控制
第三部分 Kingview组态王软件的使用
第四章 组态王软件快速入门——通过机械手和水位控制实例学习组态王
第五章 组态王深入
第四部分 基于组态王Kingview的控制实训
第五部分 基于MCGS的可编程控制器控制实训

② 为什么铂铼重整催化工艺需要四个加热炉和反应器

这是根据重整的工艺特点设计的，催化重整原料主要是C6_C9环烷烃和直链烷烃,主要反应是脱氢反应和烷烃环化脱氢，脱氢反应吸热，而且反应由易到难，四个加热炉和反应器分配比较合理。

③ 加氢裂化装置的防范措施

⒈开工时的危险因素及其防范措施
⑴加氢反应系统干燥、烘炉
加氢装置反应系统干燥、烘炉的目的是除去反应系统内的水分，脱除加热炉耐火材料中的自然水和结晶水，烧结耐火材料，增加耐火材料的强度和使用寿命。加热炉煤炉时，装置需引进燃料气，在引燃料气前应认真做好瓦斯的气密及隔离工作，一般要求燃料气中氧含量要小于1．0%。防止瓦斯泄漏及窜至其他系统。加热炉点火要彻底用蒸汽吹扫炉膛，其中不能残余易燃气体。加热炉烘炉时应严格按烘炉曲线升温、降温，避免升温过快，耐火材料中的水分迅速蒸发而导致炉墙倒塌。
⑵加氢反应器催化剂装填
催化剂装填应严格按催化剂装填方案进行，催化剂装填的好坏对加氢装置的运行情况及运行周期有重要影响。催化剂装填前应认真检查反应器及其内构件，检查催化剂的粉尘情况，决定催化剂是否需要过筛。催化剂装填最好选择在干燥晴朗的天气进行，保证催化剂装填均匀，否则在开工时反应器内会出现偏流或“热点”，影响装置正常运行。催化剂装填时工作人员须要进入反应器工作，因此，要特别注意工作人员劳动保护及安全问题，需要穿劳动保护服装，带能供氧气或空气的呼吸面罩，进反应器工作人员不能带其他杂物，以防止异物落入反应器内（一般催化剂装填由专业公司专业人员进行）。
⑶加氢反应系统置换
加氢反应系统置换分为两个阶段，即空气环境置换为氮气环境、氮气环境置换为氢气环境。在空气环境置换为氮气环境时需要注意，置换完成后系统氧含量应<1%，否则系统引入氢气时易发生危险；在氮气环境置换为氢气环境时应注意，使系统内气体有一个适宜的平均分子量，以保证循环氢压缩机在较适宜的工况下运行，一般氢气纯度为85%较为适宜。
⑷加氢反应系统气密
加氢反应系统气密是加氢装置开工阶段一项非常重要的工作，气密工作的主要目的是查找漏点，消除装置隐患，保证装置安全运行。加氢反应系统的气密工作分为不同压力等级进行，低压气密阶段所用的介质为氮气，氮气气密合格后用氢气作低压气密。由于加氢反应器材质具有冷脆性，一般要求系统压力大于2．0MPa时，反应器器壁温度不小于100℃，所以，氢气2．0MPa气密通过以后，首先开启循环氢压缩机，反应加热炉点火，系统升温，当反应器器壁温度大于100℃后，系统升压，作高压阶段气密。
⑸分馏系统冷油运
分馏系统冷油运的目的是检查分馏系统机泵、仪表等设备情况，分馏系统冷油运应注意工艺流程改动正确，做到不跑油、不窜油。
⑹分馏系统热油运
分馏系统热油运的目的是检查分馏系统设备热态运行状况，为接收反应生成油作好准备。分馏系统升温到100~C左右时应注意系统切水，防止泵抽空。升温到250℃左右时应进行热紧。
⑺加氢反应系统升温、升压
加氢反应系统升温、升压时应按要求的升温、升压速度进行，一般要求系统升温速度为20℃几左右，系统升压速度不大于1．5MPa/h。如升温、升压速度过快易造成系统泄漏。
⑻加氢催化剂的硫化、钝化
加氢反应催化剂在开工前为氧化态，氧化态催化剂没有加氢活性，因此，催化剂需要进行硫化。催化剂硫化的方法有湿法硫化、干法硫化两种方法，常用的硫化剂有二硫化碳、DMDS，催化剂进行硫化时系统的H2S浓度很高，有时高达1%以上，因此，要特别注意硫化氢中毒问题。
新硫化的加氢裂化催化剂具有很高的加氢裂化活性，为抑制这种活性，需要对加氢裂化催化剂进行钝化。钝化剂为无水液氨。加氢裂化催化剂进行钝化时应注意维持系统中硫化氢浓度不小于0．05%。
⑼加氢反应系统逐步切换成原料油
加氢催化剂的硫化、钝化过程完成后，加氢反应系统的低氮油需要逐步切换成原料油，切换步骤应按开工方案要求的步骤进行。切换过程中应密切注意加氢反应器床层温升的变化情况。
⑽装置操作调整
加氢反应系统原料切换步骤完成之后，应进一步调整装置的工艺操作，使产品质量合格，从而完成开工过程。
2．停工时的危险因素及其防范措施
⑴反应系统降温、降量
加氢装置停工首先反应系统降温、降量。在此过程中应遵循先降温后降量的原则。反应系统进料量降低，空速减小，加氢反应器温升增加，易出现反应“飞温”现象。所谓“飞温”就是反应器温度迅速上升，以致不可控制的现象。
⑵用低疑点原料置换整个系统
加氢装置的原料油一般较重，凝点较高，在停工时易凝结在催化剂、管线及设备当中。为避免上述情况出现，在停工前应用低疑点油置换系统，所用的低凝点油一般为常二线油。
⑶停反应原料泵
切断反应进料时，应注意反应器温度应适宜，使裂化反应器无明显温升。
⑷反应系统循环带油及热氢气提
切断反应进料后，反应加热炉升温，用热循环氢带出催化剂中的存油，热氢气提的温度应根据催化剂的要求确定，一般为枷℃左右，热氢气提的温度不能过高，以避免催化剂被热氢还原。
⑸反应系统降温、降压
加氢反应系统按要求的速度降温、降压。
⑹反应系统N：置换
反应系统用N，置换成N：环境，使系统的氢烃浓度<1%。
⑺卸催化剂
使用过的含碳催化剂在空气中易发生自燃，反应器是在N2气环境下进行卸催化剂作业，必须由专业的卸剂公司人员进反应器进行卸剂，因此，在卸催化剂装桶应使用N：或干冰保护催化剂，避免催化剂自燃。
⑻加氢设备的清洗及防腐
加氢装置高压部分的设备及部件，在停工后应用碱液进行清洗，以避免在接触空气后发生腐蚀，损坏设备。另外，高硫系统的设备主要是后处理部分在打开前应用水进行冲洗，以避免硫化铁在空气中自燃。
⑼装置退油及吹扫
加氢装置停工，应将装置内的存油退出并吹扫干净，保证不留死角。
⑽辅助系统的处理
加氢装置停工后将装置的火炬系统、地下污水系统等辅助系统处理干净，并加盲板使装置与系统防腐以使装置达到检修条件。
⒊正常生产时的危险因素及其防范措施
⑴遵守“先降温后降量”的原则
加氢装置正常操作调整时必须遵守“先降温后降量”、“先提量后提温”的原则，防止“飞温”事故的发生。
⑵反应温度的控制
加氢装置的反应温度是最重要的控制参数，必须严格按工艺技术指标控制加氢反应温度及各床层温升。
⑶高压分离器液位控制
高压分离器液位是加氢装置非常重要的工艺控制参数，如液位过高易循环氢带液，损坏循环氢压缩机；如液位过低易出现高压窜低压事故，造成低压部分设备毁坏，油品和可燃气体泄漏，以至更为严重的后果。因此应严格控制高压分离器液位，经常校验液位仪表的准确性。
⑷反应系统压力控制
加氢装置反应系统压力是重要的工艺控制参数，反应压力影响氢分压，对加氢反应有直接的影响，影响加氢装置反应系统压力的因素很多，应选择经济、合理、方便的控制方案对反应系统的压力进行控制。
⑸循环氢纯度的控制
循环氢纯度影响氢分压，对加氢反应有直接的影响，是加氢装置重要的工艺控制参数，影响循环氢纯度的因素很多，催化剂的性质、原料油的性质、反应温度、压力、新氢纯度、尾氢排放量等因素都影响循环氢纯度，其中可操作条件为尾氢排放量。加大尾氢排放，循环氢纯度增加；减小尾氢排放循环氢纯度降低。
循环氢纯度高，氢分压就会较高，有利于加氢反应进行，但是，高循环氢纯度是以大量排放尾氢、增加物耗为代价的；循环氢纯度低，氢分压就会较低，不利于加氢反应进行，而且，循环氢纯度低时，循环氢平均分子量大，在循环氢压缩机转速不变的情况下，系统压差就会增加，循环氢压缩机的动力消耗也会增加。因此，循环氢纯度要控制适当。
⑹加热炉的控制
加热炉是加氢装置的重要设备，加热炉的使用应引起重视。加热炉各路流量应保持均匀，并且不低于规定的值，防止炉管结焦；保持加热炉各火嘴燃烧均匀，尽量使炉堂内各点温度均匀；控制加热炉各点温度不超温；保持加热炉燃烧状态良好。
⑺闭灯检查
加氢装置系统压力高，而且介质为氢气，容易发生泄漏，高压氢气发生泄漏时容易着火，氢气火焰一般为淡蓝色，白天不易发现，在夜间闭上灯后，很容易发现这种氢气漏点。因此，定期进行这种夜间闭灯检查，对发现漏点，将事故消灭在萌芽状态，保证装置安全稳定运行具有重要意义。
⑻装置防冻凝问题
加氢装置的原料一般较重，凝点较高，通常在20—30℃，容易发生冻凝。如发生冻凝事故，不但影响装置稳定生产，还容易引发安全生产事故，因此，加氢装置的防冻凝问题应引起足够重视。
⑼循环氢压缩防喘振问题
加氢装置的循环氢压缩机多为离心式压缩机，离心式压缩机存在喘振问题，因此，在操作中应保持压缩机在正常工况下运行，避免压缩机出现喘振。
⑽原料质量的控制
加氢装置的原料性质，对加氢装置的操作有重要影响，必须严格控制。一般控制原料的干点在规定的范围内，Pe不大于1X10(-6，如铁含量高，反应器压差增加过快，装置不能长周期运行。C1不大于1X10（-6，N低于规定的值，原料没有明水。
⑾防硫化氢中毒
加氢装置的原料中含有硫，这些硫在加氢后变为硫化氢，并在脱丁烷塔塔顶及脱硫部分富集，形成高浓度的硫化氢。硫化氢的毒性很强，允许最高浓度为10mg/m3。因此，加氢车间必须注重防硫化氢中毒问题，在高硫区域内进行切液、采样等操作时尤其注意，要求带防毒面具并有人监护。
⑿时刻保持冷氢线畅通
加氢装置的急冷氢是控制加氢反应器床层温度的重要手段，它对抑制反应温升具有重要作用。高凝点油有时倒窜人冷氢线内凝结，堵塞冷氢线，如有这种情况发生将十分危险，因此，操作过程中要时刻保持冷氢线畅通。
⒀密切注意热油泵及轻烃泵的运行状况
加氢装置的一些热油泵运行温度较高，高于油品的自燃点，若有泄漏，易发生火灾事故。因此，在操作时要注意热油泵的运行状态，注意泵体、密封等处有无泄漏，如有泄漏应立即处理。
加氢装置内存有大量的轻烃，如发生泄漏，会引发重大事故。因此，对轻烃泵的运行状况也要引起足够重视。
设备腐蚀
加氢装置高温、高压、临氢、系统内存在U2S、NH3，因此，加氢装置的腐蚀问题也应引起重视，解决加氢装置腐蚀问题的主要方法是合理选材，在使用时加强监视与检测。
1．高温氢腐蚀
氢气在常温下对普通碳钢没有腐蚀，但是在高温、高压下则会产生腐蚀，使材料的机械强度和塑性降低。
高温氢腐蚀的机理为氢气与材料中的碳反应生成甲烷，使材料的机械强度和塑性降低，形成的甲烷在钢材的晶间积聚，使材料产生很大的内应力或产生鼓泡、裂纹。至于在什么条件下产生腐蚀，则根据Nels。n曲线确定。
为避免高温氢腐蚀，加氢装置高温、高压、临氢部分的设备、管线多采用合金钢或不锈钢。
2．氢脆
氢原子渗入钢材后，使钢材晶粒中原子结合力降低，造成材料的延展性、韧性下降，这种现象称为氢脆。这种氢脆是可逆的，当氢气从材料中溢出后，材料的力学性能就能恢复。
氢脆的危害主要出现在加氢装置的停工阶段，装置停工阶段，系统温度、压力下降，氢气在材料中的溶解度下降，由于氢气溢出的速度很慢，这时材料中的氢气处于过饱和状态，当温度冷却到150℃时，大量的过饱和氢气会聚积到材料的缺陷处，如裂纹的前端，引起裂纹扩展。
所以加氢装置停工时降温、降压的速度应进行适当的控制，进行脱氢处理。
3．高温n2S腐蚀
高温U2S腐蚀主要发生在反应系统高温部分，高温H2S腐蚀表现为与H2共同作用，氢气的存在加强了H2S的腐蚀作用，同时，U2S的存在也加强了氢气的腐蚀作用。该种腐蚀的防治方法是选择抗H2S腐蚀材质。
4．湿H2S的腐蚀
湿H2S的腐蚀是指温度较低并且含水部位的U2S腐蚀，包括高压空冷、高压分离器、脱丁烷塔塔顶系统、脱硫系统等部分。
湿H2S的腐蚀形态主要有：电化学腐蚀引起的表面腐蚀；H2S腐蚀过程中，产生氢原子引起的氢脆、氢裂；硫化氢引起的应力腐蚀破裂。
该种腐蚀的防止方法为：H2S浓度不高时，使用普通碳素钢，适当加大腐蚀裕度，在设备制造及施工中进行消除应力处理；当H2S浓度较高时，选用抗H2S腐蚀材料，或对设备内壁进行内喷涂处理。
加氢装置的安全设施
1．设备平面布置
加氢装置火灾危险性属于甲类，设备平面布置按《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160---92）中的要求进行布置。同类设备集中布置。
2．消防设施
加氢装置内设有环行消防道路，以利于发生事故时消防车进出。装置内设有环行消防水管网，装置内设有多处消防蒸汽服务站，装置内设置有一定数量的干粉式灭火器。
3．防火、防爆
加氢装置内的介质多为易燃、易爆介质，加氢装置内的电器、仪表设备均选用防爆型设备，管道、设备上安装防静电接地设施，要求接地电阻不大于412。
4．加热炉安全设施
加热炉周围设有蒸汽消防汽幕，加热炉炉堂内设有灭火蒸汽人口。
5．可燃气体报警器
在可能发生可燃性气体泄漏的位置，安装可燃气体报警器。
6．气防用品
由于加氢装置内有H2S等有毒气体，所以车间配备有防毒面具、正压式呼吸器等气防用品。
7．安全阀
按设计要求，凡需要安装安全阀的部位均安装有安全阀，而且按有关安全要求为双安全阀。
紧急放空联锁系统
加氢装置的危险性较大，加氢反应为强放热反应，如控制不好，反应温度会迅速上升，反应温度升高后，会进一步加剧加氢裂化反应，使反应器温度在很短时间内上升很高，也就是发生“飞温”，以至烧毁催化剂和反应器。为避免“飞温”事故发生，加氢装置设有紧急放空联锁系统，系统降压速度为0.7MPa/min或2．1MPa/min。
1．紧急放空系统的联锁条件
①循环氢压缩机停运联锁。②循环氢压机人口分液罐高液位联锁。③由于系统较大泄漏、反应温度失控等原因，手动联锁。
2．紧急放空系统的联锁动作
①紧急放空阀打开，反应系统泄压。②反应进料泵停机。③新氢压缩机停机。④反应加热炉灭火。

④ 加氢裂化装置的重点部位

（一）重点部位
1．加热炉及反应器区
加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。
⒉高压分离器及高压空冷区
高压分离器及高压空冷区内有高压分离器及高压空冷器，若高压分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。主要危险为火灾、爆炸和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。
3．加氢压缩机厂房
加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机，该区域为临氢环境，氢气的压力较高，而且压缩机为动设备，出现故障的机率较大，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸中毒，是安全上重点防范的区域。
4．分馏塔区
分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，高温热油泵是应重点防范的设备，高温热油一旦发生泄漏，就可能引起火灾事故，分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品，如发生事故，后果将十分严重，此外，脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高，有中毒危险，因此该区域也是安全上重点防范的区域。
（二）主要设备
⒈加氢反应器
加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于气—液—固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：冷壁反应器内有隔热衬里，反应器材质等级较低；热壁反应器没有隔热衬里，而是采用双层堆焊衬里，材质多为2×1/4Cr—1M0。加氢反应器内的催化剂需分层装填，中间使用急冷氢，因此加氢反应器的结构复杂，反应器人口设有扩散器，内有进料分配盘、集垢篮筐、催化剂支承盘、冷氢管、冷氢箱、再分配盘、出口集油器等内构件。
加氢反应器的操作条件为高温、高压、临氢，操作条件苛刻，是加氢装置最重要的设备之一。
2．高压换热器
反应器出料温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这部分热量，因此加氢装置都设有高压换热器，用于反应器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压换热器的面积。管箱多用螺纹锁紧式端盖，其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。
高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静密封点较多，易出现泄漏，是加氢装置的重要设备。
3．高压空冷
高压空冷的操作条件为高压、临氢，是加氢装置的重要设备，中国华北地区某炼油厂中压加氢裂化装置，高压空冷两次出现泄漏，使装置被迫停工处理，因此，高压空冷的设计、制造及使用也应引起重视。
4．高压分离器
高压分离器的工艺作用是进行气—油—水三相分离，高压分离器的操作条件为高压、临氢，操作温度不高，在水和硫化氢存在的条件下，物料的腐蚀性增强，在使用时应引起足够重视。另外，加氢装置高压分离器的液位非常重要，如控制不好将产生严重后果，液位过高，液体易带进循环氢压缩机，损坏压缩机，液位过低，易发生高压窜低压事故，大量循环氢迅速进入低压分离器，此时，如果低压分离器的安全阀打不开或泄放量不够，将发生严重事故。因此，从安全角度讲高压分离器是很重要的设备。
⒌反应加热炉
加氢反应加热炉的操作条件为高温、高压、临氢，而且有明火，操作条件非常苛刻，是加氢装置的重要设备。加氢反应加热炉炉管材质一般为高Cr、Ni的合金钢，如TP347。
加氢反应加热炉的炉型多为纯辐射室双面辐射加热炉，这样设计的目的是为了增加辐射管的热强度，减小炉管的长度和弯头数，以减少炉管用量，降低系统压降。为回收烟气余热，提高加热炉热效率，加氢反应加热炉一般设余热锅炉系统。
6．新氢压缩机
新氢压缩机的作用就是将原料氢气增压送入反应系统，这种压缩机一般进出口的压差较大，流量相对较小，多采用往复式压缩机。
往复式压缩机的每级压缩比一般为2—3．5，根据氢气气源压力及反应系统压力，一般采用2～3级压缩。
往复式压缩机的多数部件为往复运动部件，气流流动有脉冲性，因此往复式压缩机不能长周期运行，多设有备机。
往复式压缩机一般用电动机驱动，通过刚性联轴器连接，电动机的功率较大、转速较低，多采用同步电机。
7．循环氢压缩机
循环氢压缩机的作用是为加氢反应提供循环氢。循环氢压缩机是加氢装置的“心脏”。如果循环氢压缩机停运，加氢装置只能紧急泄压停工。
循环氢压缩机在系统中是循环作功，其出人口压差一般不大，流量相对较大，一般使用离心式压缩机。由于循环氢的分子量较小，单级叶轮的能量头较小，所以循环氢压缩机一般转速较高（8000—10000r/nfin），级数较多（6～8级）。
循环氢压缩机除轴承和轴端密封外，几乎无相对摩擦部件，而且压缩机的密封多采用干气式密封和浮环密封，再加上完善的仪表监测、诊断系统，所以，循环氢压缩机一般能长周期运行，无需使用备机。
循环氢压缩机多采用汽轮机驱动，这是因为蒸汽汽轮机的转速较高，而且其转速具有可调节性。
8．自动反冲洗过滤器
加氢原料中含有机械杂质，如不除去，就会沉积在反应器顶部，使反应器压差过大而被迫停工，缩短装置运行周期。因此，加氢原料需要进行过滤，现在多采用自动反冲洗过滤器。
自动反冲洗过滤器内设约翰逊过滤网，过滤网可以过滤掉≥25/1m的固体杂质颗粒，当过滤器进出口压差大于设定值（0．1～0．18MPa）时，启动反冲洗机构，进行反冲洗，冲洗掉过滤器上的杂质。

⑤ 加热炉课程设计

1 传动装置总体设计
1.1 选择电动机
1．类型：按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机.
2．选择电动机容量：工作机所需功率 式中 =1.8 , =0.65 .查文献[2]表10.7,得片式关节链 =0.95,滚动轴承 =0.99。取 = =0.95 0.99=0.94，代入上式得 =1.24
从电动机到工作机输送链间的总效率 为 式中，查文献[2]表10.7，得
联轴器效率 =0.98
滚动轴承效率 =0.99
双头蜗杆效率 =0.8
滚子链效率 =0.96
则 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
故电动机的输出功率 =1.67
因载荷平稳，电动机额定功率 只需略大于 即可。查文献[2]中Y系列电动机技术数据表选电动机的额定功率 为2.2 。
3．确定电动机转速：运输机链轮工作转速为 =24.11 r/min
查文献[2]表10.6得,单级蜗杆传动减速机传动比范围 11=10~40,链传动比 12 6,取范围 12=2~4,则总传动比范围为 =10 2~40 4=20~160.可见电动机转速可选范围为 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min四种。查文献[2]表19.1，对应于额定功率 为2.2KW的电动机型号分别取Y132S-8型，Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。将以上四种型号电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表2-1。
表2-1
方案号 电动机型号 额定功率KW同步转速 r/min满载转速 r/min总传动比
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
通过对四种方案比较可以看出：方案3选用的电动机转速较高，质量轻，价格低，与传动装置配合结构紧凑，总传动比为58.90，对整个输送机而言不算大。故选方案3较合理。
Y100L-4型三相异步电动机的额定功率为 =2.2KW，满载转速n=1400r/min。由文献[2]表19.2查得电动机中心高H=100 ，轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=28 和E=60 。
1.2 计算传动装置的运动和动力参数
各轴转速
1 轴 n1=nm=1420r/min
2 轴 n2= =1420/20=71 r/min
3 轴 n3= =71/2.95=24.11 r/min
各轴的输入功率
1 轴 p1=p0 1=1.67 0.98=1.64
2 轴 p2=p1 =1.63 .080=1.31
3 轴 p3=p2 =1.31 0.99 0.96=1.24
各轴的输入转矩
电机轴 T0=9550 =9550 1.67/1420=11.23
1 轴 T1=9550 =9550 1.63/1420=10.96
2 轴 T2=9550 =9550 1.31/71=176.20
3 轴 T3=9550 =9550 1.24/24.11=491.17
将以上算得的运动和动力参数列于表2-2。
表2-2
轴名 输入功率 输入转矩 各轴转速 传动比i
电机轴 1.67 11.23 1420 1 0.98
1 轴 1.64 10.96 1420 20 0.8
2 轴 1.31 176.20 71 2.95
3 轴 1.24 491.17 24.11 0.95
2 传动零件的设计
2.1 选择蜗杆传动类型及材料
根据GB/T 10085-1988的推存，采用渐开线蜗杆（ZI）。
选择材料
1．蜗杆：根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC。
2. 蜗轮: 因而蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
2.2 蜗杆与蜗轮
1.蜗杆
轴向齿距pa=zm=15.708
直径系数q=d1/m=10
齿顶圆直径da1=d1+2 m=50+2 1 5=60
齿根圆直径df1=d1 =50 (1+0.2) 5=38
蜗杆轴向齿厚Sa=0.5 m=7.8540
如下图：

蜗杆

2. 蜗轮
蜗轮齿数za=41
变位系数x2= 00
验证传动比 =z2/z1=41/2=20.5
=0.025=2.5%<5%(允许)
分度圆直径d2=mz2=5 41=205
齿顶圆直径da1=d2+2ha2=205+2 0.5 5=210
齿根圆直径df2=d2 hf2=205 1.2 5=188
蜗轮咽喉母圆半径Rg2=a da2=125 210=20
如下图：

蜗轮
3 减速器铸造箱体的主要结构尺寸
3.1主要结构尺寸计算
1 箱座壁厚 δ≈0.004a+3=0.004×125+3=8 8 （取δ=8）
2 箱盖壁厚 δ1≈0.85δ=0.85×10=8.5 6 （取δ1=7）
3 箱座分箱面凸缘厚 b≈1.5δ=1.5×8=12
4 箱盖分箱面凸缘厚 b1=1.5δ1=1.5×7=11
5 平凸缘底座厚 b2≈2.35δ=2.35×8 =20
6 地脚螺栓 df≈0.036a+12=0.036×125+12≈16
7 轴承螺栓 d1≈0.7df=0.7×16≈12
8 联接分箱面的螺栓 d2≈(0.6～0.7)×16.59≈10
9 轴承端盖螺钉直径 d3≈(0.4～0.5)df≈8
10 窥视孔螺栓直径 d4=6 （个数n=4）
11 吊环螺钉 d5=8 (根据减速器的重量GB825-1988确定)
12 地脚螺栓数 n=4
13 轴承座孔（D）外的直径
D2=1.35D3=1.35×52=72 D3=52
14 凸缘上螺栓凸台的结构尺寸
C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3
15 轴承螺栓凸台高 h≈(0.35～0.45)D2=30
16 轴承旁联接螺栓距离 S=D2=72
17 轴承座孔外端面至箱外 l9=C1+C2+2=18+14+2=34
3.2减速器的附件
1．检查孔与检查孔盖：传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油,在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔
2．通气器 ：速器工作时,箱体温度升高,气体膨胀,压力增大,对减速器各接缝面的密封很不利,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器
3．油塞 ：换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部最低位置设有排油孔,通常设置一个排油孔,平时用油塞及封油圈堵住
4．定位销 ：了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,需在想替分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销
3.3减速器的润滑
蜗杆的润滑：虽然本蜗杆的圆周速度略小于0.5m/s,但考虑本传动装置寿命较长，滑移速度较大，故采用油池润滑. 参照文献[1]表11-20选择润滑剂为L-AN
滚动轴承的润滑：下置式蜗杆的轴承，由于轴承位置较低，可以利用箱内油池中的润滑油直接浸浴轴承进行润滑，即滚动轴承采用油浴润滑

⑥ 连续重整装置四合一加热炉小火燃什么作用

节省燃料，四合一炉本身的设计用处就是四个反应器加热炉相互连接，利于热传递来节省燃料

⑦ 某单片机装置要控制电阻丝式加热炉的温度，试设计硬件电路并做原理说明。

你要求的精度很难做到的，哪怕温度计也难啊！因为温度达到一定温度是，并不是壹加壹那么简单！是一条曲线！“显示分辨率1度；控制精度2度；”可以说，能是能做到，但成本高的吓人。但控制却一点也不难！个人建议：降低一点要求吧！

⑧ 加热炉盘管的布置方法

支持各种输出设备

ChemCAD支持各种输出设备，用以生成流程、单元操作图表、符号、工艺流程图和绘图的硬拷贝。可以输出到点阵打印机、激光打印机、支持Adobe Postscript语言的任何设备以及绘图机等，也可以直接输出到文件，还可以将输出转换为AutoCAD的DXF格式。如果AutoCAD和ChemCAD都安装在同一个计算机上，用户可以规定包含AutoCAD的位置，所有由ChemCAD产生的DXF文件都会自动存到AutoCAD目录中。

界面友好

ChemCAD一直以操作简单、界面友好而著称，目前的ChemCAD5.3版运行于Window 95 / NT、Windows2000环境。根据Microsoft Window设计标准采用了Microsoft工具包及Window Help系统，使得ChemCAD对用户来说，外观及感觉和用户熟悉的其它Window程序十分相似。

ChemCAD把屏幕分成4个区，顶行是状态区，显示作业目录、版本号等；第二行显示顶层菜单，这些菜单项经过精心安排，从左至右正是使用ChemCAD进行模拟计算的逐个主要步骤。每个顶层菜单下是一套弹出式菜单，这些菜单包括了ChemCAD内嵌的各个功能，使用这些菜单可以完成模拟计算中所需进行的绝大部分工作。 主屏幕由流程窗口占据；屏幕最下面一行被称为One Line Help，为当前操作提供简单描述。屏幕布置简洁，以菜单系统为基础，输入简明扼要，如此友好的图形人机对话界面使初学者很容易上手。

通过Window交互操作功能，第5版最大的好处是可使ChemCAD和其它应用程序交互作用：使用者可以迅速而容易地在ChemCAD和其它应用程序之间传送模拟数据。第5版在三个不同层次上支持这种交互操作性，这些新的功能可以把过程模拟的效益大大扩展到工程工作的其它阶段中去。

①模拟数据的拷贝/粘贴/联接

例如，通过拷贝 / 粘贴 / 联接功能可以把一个塔的剖面和进出口流股模拟结果粘贴到一个Excel报表中去，以便进一步分析。这就免去了手工抄写产生错误。

②对模拟对象和数据的目标联接嵌入OLE自动界面

例如，通过OLE自动界面可以用Visual Basic程序去控制你的模拟。可以用Visual Basic或Visual Basic for Applications ( VBA)程序编一个文档化的界面来存取和控制过程模型。

③OLE目标的嵌入

例如，用Visual Basic for Applications ( VBA)宏语言编一个工厂操作工用的界面来联接ChemCAD的模型，使模型的某些计算结果直接显示在屏幕界面上来指导操作工操作。

详尽的帮助系统

ChemCAD的Hand-Holding可以象一个真正的老师一样，“手把手地”指导用户如何开始和完成一个模拟计算的过程，指导用户完成流程生成步骤，提示组分输入，调用热力学专家系统，一直到运算开始。完成问题的每一步时，ChemCAD都会查对那一步完成的情况。上文提到的“One line help”也是ChemCAD的一个特点。另外，随时随地的“F1”帮助可以解答用户的大部分疑问。

输入系统采用了专家检测系统,使用户不必费心检查输入是否有遗漏或语句错误。专家系统会自动指引你下一步应当输入什么数据，并显示每一步骤是否已正确地完成。

热力学方法的选择是模拟计算的一个难点，不正确的热力学方法将使得计算结果毫无意义，ChemCAD提供了一套热力学专家系统，输入温度和压力范围，ChemCAD根据组分及输入数据推荐一个合适的热力学方法，极大地方便了用户。

作业和工况管理方便

作业和工况管理功能使用户可以方便地恢复、拷贝或删除流程；对每个项目，可以输入帐号和一些描述性语言，使得用户在开始项目时可以明确选择所需要的流程；ChemCAD甚至还可以记录每个项目所花费的时间。

在ChemCAD系统中，每一个作业只对应于一个文件，不象其他流程模拟软件系统一个作业一大堆文件。

使用灵活

使用ChemCAD用户可以定义新增组分、图标和符号，用户也可以利用简单的计算机语言建立自己的设备模型和计算程序。ChemCAD还考虑到多个用户使用同一台计算机时的情况，不同的用户可以在不同的目录中定义自己的组分、图标和符号，互不干扰。

强大的计算和分析功能

ChemCAD可以求解几乎所有的单元操作，对非常复杂的循环回路也可以轻松处理。在ChemCAD中，用户可以指定断裂流股，可以通过RUN指令方便地控制计算顺序，这对全流程模拟的收敛非常有利，可以加速循环的收敛。ChemCAD的自动计算功能具备先进的交互特性，允许用户不定义物流的流率来确定物流的组成。ChemCAD还具有先进的优化和分析功能。灵敏度分析模块可以定义2个自变量和多至12个因变量，优化模块可以求解有10个自变量的函数的最大最小值。

即时生成PFD图

ChemCAD为用户形成工艺流程图（PFD）提供了集成工具。使用它，可以迅速有效地建立PFD。对指定流程，可以建立多个PFD。如果以某种方式改变了流程，此改变情况会自动影响到所有相关的PFD，如果重新进行了计算，新结果也会自动传送到所有相关的PFD。在PFD中，可以方便地加入数据框（热量和物料平衡数据）、单元数据框（单元操作规定和结果）、标题、文字注释、公司代号等等。

报告格式可选

ChemCAD允许用户按照要求输出报告。在报告中，可以选择输出的流股、单元操作，对流股中包含的数据也可以进行定义。对蒸馏塔，可以输出包括回流比、温度、压力、每块板上的汽液相流率等详细数据；对换热器，可以输出加热曲线。报告的格式也可以进行定义，可以由用户决定小数点后的位数等。

集成了设备标定模块及工具模块

ChemCAD集成了对蒸馏塔、管线、换热器、压力容器、孔板和调节阀进行设计和核算的功能模块，包括专门进行空气冷却器和管壳式换热器设计和核算的CC-Therm模块。这些模块共享流程模拟中的数据，使得用户完成工艺计算后，可以方便地进行各种主要设备的核算和设计。ChemCAD还提供了设备价格估算功能，用户可以对设备的价格进行初步估算。

ChemCAD在工具菜单中含有CO2固体预测、水合预测、减压阀和数据回归多个功能模块。其中CO2固体预测模块计算CO2固体形成的逸度和初始温度；水合预测模块估算有关烃和气体形成水合物的条件，同时也计算以游离水为基准的水合相组成；减压阀模块计算紧急和正常情况下泄压阀的性能，包括燃烧模型和泄压模型；

支持动态模拟

Chemstations 公司开发了大量的动态操作单元，包括动态蒸馏模拟CC-DCOLUMN，动态反应器模拟CC-ReACS，间歇蒸馏模拟CC-Batch,聚合反应器动态模拟CC-Polymer，这些模块都完全集成到ChemCAD中，共享ChemCAD的数据库、热力学模型、公用工程和设备核算模块。

在动态模拟过程中，用户可以随时调整温度、压力等各种工艺变量，观察它们对产品的影响和变化规律。还可以随时停下来，转回静态。ChemCAD提供了PID控制器、传递函数发生器、数控开关、变量计算表等进行动态模拟的控制单元，利用它们可以完成对流程中任何指定变量的控制。利用动态模拟，用户可以：

①确定开停工方案

使装置安全、平稳地开车启动或停工是生产中的关键技术。用ChemCAD可以模拟开停工过程，看到开停工过程中的各种工艺参数的变化，从而研究各种开停工方案。

②计算特殊的非稳态过程

当系统内部压力、温度不稳时，用稳态软件不能计算系统紧急放空，只能靠ChemCAD Dynamical的过程传递函数，利用微分逼近的原理来完成。利用这一新型工具，工程师可以解决许多前人无法解决的工程难题。

③生产指导和调优

由于ChemCAD的动态计算完全采用严格的热力学模型，所以能准确完全地模拟装置的动态操作过程，还可将装置的工艺参数调到各种极限状态，以确定装置的优化状态或分析装置出现生产问题的原因。

经济评价功能

运用CHEMCAD可以在作工艺计算的同时进行经济评价，用户能够估算基建费用和操作费用，并进行过程的技术经济评价。ChemCAD的技术经济评价方法与工业界应用的方法密切结合。经济评价可以使用于工作的任何阶段，从工艺过程的研究开发、设计、工厂建设以至工厂操作等过程。

在使用全部经济评价系统功能时，CHEMCAD自模拟结果取出计算设备尺寸所需数据，然后进行全面的经济核算。用户还可将自身的价格指标和计算关系式存入系统，作为计算的依据。

数据回归系统

ChemCAD拥有高度灵活的数据回归系统，此系统可使用实验数据求取物性参数，可以用于纯组分性质回归、二元交换作用参数回归、电解质回归、反应速率常数回归等。数据回归系统能够通过输入易测性质（例如沸点）来估算缺少的物性参数，可估算活度系数模型中的二元参数。当模拟流程中含有缺少实验数据的新化学品时，这种特性特别有用。

⑨ 如何设计化学合成实验方案

以邻苯 二甲酸二正丁酯的合成实验设计为例,从弄清化学实验原 理、选择合适的反应装置、确定实验操作过程、完善实验设计方案四个方面 探讨了如何设计合成化学实验方案。 世纪是科学技术高速发 展的时代,也是我 创新,使学生科学实验的基本素质和开创性的科 国高等教育改革和发展的重要时期。为了适应社 研能力得到提高。许多教 育工作者已进行了设计 会发展和人才竞争的需要,我国高等教育跨世纪 性化学实验的教学实践,并 取得良好的教学效果。 的战略目标是培养基础扎实、知识面宽、能力强、 实验方案设计是对学生 进行创造性思维训练 素质高的人才。高校实验教学必须围绕这一战略 的有效方式,是设计性化学 实验教学的一个重要 目标进行教学改革。化学作为一门基础自然科 环节,也是做好设计性化学实 学,实验教学在培养学生能力、提高学生素质方面二甲酸二正丁酯的制备为 例,进行化学合成实验 发挥着重要作用。正如著名化学家戴安邦【】 先生 指出:“实验教学是实施全面化学教育最有效的教 弄清化学实验原理 学形式”。 传统实验的教学对培养学生的初级实验技能 实验室制备邻苯二甲酸二正丁 酯,通常由邻 发挥了重要作用,但在培养学生创新能力方面没 苯二甲酸酐和正丁醇为原 料,在无机强酸催化下 有发挥出最大的潜能。开展设计性化学实验教学 反应得到 。方案设计要从以下几个 方面着手。 反应经过两 个阶段。第一阶段苯酐 是一种有益的尝试,也是对传统实验教学方法的 与一分子正丁醇反应生成 邻苯二甲酸单丁脂:挑战。教学实践证明,这种新的教学方法对培养 和具有一定的实验能力基础上进行的,是学生综『合运用所掌握的理论基础知识、实验技能以及各 此步反应的实质是酸酐的醇解,很容易进行。 种测量手段和实验方法,自行设计实验方案,确定 实验方法,选择配套仪器设备,进行实验测试,最 缓慢加热,当苯酐固体全溶 后,反应基本结束。反 后写出较完整的实验报告或论文的过程。开展设 应的第二阶段是邻苯二甲 酸单丁酯与正丁醇在无 机强酸催化作用下直接酯化生成邻苯二甲酸二正 计性化学实验教学,给学生提供了一个发挥创造 性的空间.让他们真正有机会去思考、想像、设计