化工设备基础知识汇总

填料的种类：1、乱堆部分 反应设备
按反应器结构型式分类
反应器
釜式（槽式） 塔式
管式 固定床 流化床
釜式反应器：主要用于液相均相、液相非均相或气液相反应。 可间歇操作，也可连续操作。由壳体、搅拌器和换热装置等 组成。
塔式反应器：指高径比较大的反应设备。广泛用于气－液相 反应、液－液相反应。
特征：反应器内填充有固定不动的固体颗粒。 可以 是催化剂，也可以是固体反应物。 适用于气固催化反应，固相加工反应，应用非常广 泛。
固定床反应器的结构型式
换热式固定床反应器
列管式固定床反应器 管内装填催化剂，反应物料自上而下通过床层；管间为载热
体，与管内物料进行换热，以维持所需的温度条件。
5、流化床反应器
组合后，泵的特性曲线由单泵同一H下Q的 倍数确定。
离心泵的类型与选用
（2）离心泵的选用
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头。流量由生产 任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。 ③根据所需流量和压头确定泵的型号。 A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管 路所需相适应。 B、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。 C、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。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器 两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后， 送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小， 持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液 体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率 降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对 侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
填料类型
填料的分类可以有各种不同的分法，按性能分为普通 填料和高效填料，按形状和结构分为颗粒型填料和规 整填料。结合填料的结构和性能可分为两类六组。
一、颗粒型填料：（乱堆填料、散装填料） 大颗粒普通填料：如工业拉西环、鞍型、工业鲍尔 环、阶梯环等。小颗粒高效填料：如狄克松环、麦 克马洪填料、坎农填料等。 二、规整填料：（组合填料、预制成型填料） 波纹填料、脉冲填料、绕卷型、高速液膜型
应予指出，筛板塔的设计和操作精度要求较高， 过去工业上应用较为谨慎。近年来，由于设计和控制 水平的不断提高，可使筛板塔的操作非常精确，故应 用日趋广泛。
浮阀塔板
浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点，应用广泛。 浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每 个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几 个阀腿，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被 气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当 气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接 触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面 的粘结。
多用于石油裂解和冶金工业中的炼钢等方面。
换热器
间壁式
这一类换热器的特点是在冷热两种流体之间用 一金属壁隔开，以使两种流体在不相混合的情况下进 行热量交换。 1、夹套式换热器 2、沉浸式蛇管换热器 3、喷淋式换热器 4、套管换热器 5、列管换热器 （1）固定管板式（2）U型管式（3）浮头式 6、其他高效换热器 （1）螺旋板式（2）平板式
塔板型式
浮阀塔板
操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿 水平方向进入液层，增加了气液接触时间，浮阀开度 随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能 以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量 时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大。
浮阀塔板的优点是结构简单、造价低，生产能力 大，操作弹性大，塔板效率较高。其缺点是处理易结 焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过 程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率 和操作弹性下降。
板式塔是逐板接触式的汽液传质设备，汽液两相在 塔内进行逐板逆错流接触，两相的组成和温度沿塔 高呈阶梯式变化
塔板类型 • 泡罩塔板 • 筛板 • 浮阀塔板 • 喷射型塔板
泡罩塔板
操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上 有一定厚度的液层，形成液封。升气管的顶部应高于 泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。上升气体通 过齿缝进入液层时，被分散成许多细小的气泡或流股， 在板上形成鼓泡层，为气液两相的传热和传质提供大 量的界面。
（1）夹套式换热器 结构：夹套装在容器
外部，在夹套和容器壁 之间形成密闭空间，成 为一种流体的通道。
优点：结构简单，加 工方便。
缺点：传热面积A小， 传热效率低。
用途：广泛用于反应 器的加热和冷却。
为了提高传热效果， 可在釜内加搅拌器或蛇 管和外循环。
（2）沉浸式蛇管换热器
第四部分 换热设备
换热器
根据冷、热流体热量交换的原理和方式可 分为：混合式、蓄热式、间壁式。
直接接触式（混合式）
在这类换热器中，冷热两种流体通过直 接混合进行热量交换。在工艺上允许两种流体 相互混合的情况下，这是比较方便和有效的， 且其结构比较简单。直接接触式换热器常用于 气体的冷却或水蒸汽的冷凝，如常见的凉水塔、 洗涤塔等。
管式反应器：用于气相或液相连续反应，由于管子能承受较 高的压力，用于加压下的反应尤为适合。
固定床反应器：流体通过静态催化剂颗粒进行反应的反应器， 多用于气－固相反应，一般固体为催化剂，气体为反应物料。
流化床反应器：固体在反应器内呈流化状态。主要用于气－ 固相催化反应。
1、管式反应器
蓄热式
蓄热式换热器又称为蓄热器，它主要由热容量较大 的蓄热室构成，室中可填耐火砖或金属带等作为填料。 当冷、热两种流体交替地通过同一蓄热室时，即可通 过填料将得自热流体的热量，传递给冷流体，达到换 热的目的。这类换热器的结构简单，且可耐高温，常 用于气体的余热及其冷量的利用。其缺点是设备体积 较大，而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。
泡罩塔板的优点是操作弹性较大，塔板不易堵塞； 缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大， 生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮 阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。
泡罩塔板的剖面图
筛孔塔板
筛孔塔板简称筛板，其结构由开孔区和不开孔区、 降液管、堰组成。塔板上开有许多均匀的小孔，孔径一般 为3～8mm。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢 流堰，使板上能保持一定厚度的液层。
填料塔的结构组成
填料塔结构及特性
1. 填料塔的结构
填料塔是以塔内的填料作为气 液两相间接触构件的传质设备。 填料塔的塔身是一直立式圆筒， 底部装有填料支承板，填料以 乱堆或整砌的方式放置在支承 板上。填料的上方安装填料压 板，以防被上升气流吹动。液 体从塔顶经液体分布器喷淋到 填料上，并沿填料表面流下。
操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液 层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条 件下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄 漏。
塔板型式
塔板正常流动状态
筛板的优点是结构简单、造价低，板上液面落差 小，气体压降低，生产能力大，传质效率高。其缺点 是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。
特征：反应器高度为直径的数倍以 至十几倍。
内部常设置能增加两相接触的构 件，如填料，筛板等。
适用于两种流体相反应的过程。 如气液反应、液液反应。
填料塔 板式塔 喷雾塔
3、釜式反应器
»釜式反应器在化学工业中的应用非常普遍，大多数情况设 有搅拌装置及传热装置。它既可用于间歇也可用于连续操作 过程，其适应的温度和压力范围都很大。这种反应器适应性 强，操作弹性大。连续操作时，温度、浓度易控制，产品质 量均一。缺点是在要求达到高转化率时，反应器容积大。 »在石化工业中，主要用于聚合反应，即将小分子变成大分 子，使反应产物具有“可塑”、“成纤”、“成膜”、“高 弹”等特性的反应。可间歇操作，也可连续操作。釜式反应 器高径比为1～2，一般由釜体、搅拌器和换热装置等组成。
化工设备基础知识
目录
第一部分：精馏塔设备 第二部分：反应设备 第三部分：输送泵设备 第四部分：换热设备 第五部分：阀门设备 第六部分：气体压缩与输送设备 第七部分：物料干燥设备 第八部分：离心分离设备 第九部分：工业循环水系统 第十部分：过滤设备
第一部分 精馏塔设备
精馏塔的总体结构
一、板式塔
特征：反应器内固体粒子可以象流体一样被流化起来。 适用于气固，液固，气液固反应。
如: 催化剂快速失活需立即再生的：催化裂化装置 强放热反应：丙烯氨氧化，萘氧化，丁烯氧化脱氢 固相加工反应：黄铁矿，闪锌矿的焙烧，石灰石的煅烧等
第三部分 输送泵设备
离心泵的工作原理
两个过程：吸入过程和排出过程
特征: 反应器高度与直径相当或稍高。 釜内设有搅拌装置和挡板。 常带夹套或釜内放置蛇管，传热 以维持釜内所需温度。 适用于液相均相反应、气液反应、 液液反应、液固反应、气液固三相 反应。
4、固定床反应器
– 催化剂以固相装填在反应器内，反应物流以气相或液相通过 催化剂床层，在催化剂表面进行化学反应的装置称固定床反应 器。 – 固定床反应器在石油加工、石油化工工业应用十分广泛，例 如：乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等都在固定床反 应器中进行。
串联: 指前一台泵的出口向另一台泵的入口输送流
体的工作方式。串联的目的是在流量相同时增加 压头。两台泵串联工作时所产生的总扬程小于泵 单独工作时扬程的2倍，而大于串联前单独运行 的扬程，且串联后的流量也比一台泵单独工作时 大了。
组合后，泵的特性曲线由单泵同一Q下H的倍 数确定。
并联 ：
指两台或两台以上的泵向同一压力管路输送流体的 工作方式。并联的目的是在压头相同时增加流量。 两台泵并联运行时的流量等于并联时的各台泵流量 之和，并联总流量小于两单机单独运行的流量和， 而并联后的扬程却比一台泵单独工作时要高些 。
这种反应器是单根连 续管式或由一根以上 的管子平行排列构成。 反应物从一头进入反 应器，而产物则从另 一端排出，反应混合 物的组成连续地变化。
特征：长度>>管径。 内部是空的，不设置任 何构件。
多用于均相反应。如 裂解炉。
2、塔式反应器
塔式反应器是指高径比较大的反应设备。广泛应用于气—液 相反应和液—液相反应。在气液相反应过程中，至少有一种 反应物在气相，另一些反应物则在液相，气相中的反应物必 须传递至液相，在液相中发生化学反应。有时，反应物都存 在于气相，它们一齐传递到催化剂溶液中进行反应。气液相 反应属于非均相反应过程。处理气液相反应过程的反应器称 为气液相反应器。
离心泵的特性曲线
由于离心泵的种类很多， 各种泵内损失难以估计， 使得离心泵的实际特性曲 线 关 系 H-Q 、 N-Q 、 η -Q 只 能靠实验测定，在泵出厂 时列于产品样本中以供参 考。
实验测出的特性曲线如 图所示
离心泵的特性曲线
由图可见： ①一般离心泵扬程 H 随流量 Q 的增大而下降，当 Q=0时，由图可知 H 也只能达到一定值H ，这是离心泵的一 个重要特性； ②轴功率 N 随流量增大而增加，当Q 0 时，N 最小。这 要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动 功率，保护电动机免因超载而受损； ③ Q 曲线有极值点（最大值），在此点下操作效率 最高,能量损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。 泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点 附近操作，一般不应低于92% max 。
当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动， 使预先充灌在叶片间的液体旋转，在离心力的作用下，液体 自叶轮中心向外周作径向运动。当液体自叶轮中心甩向外周 的同时，叶轮中心形成低压区（真空），在贮槽液面与叶轮 中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。
液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高， 流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐 扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出 管路。 依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。 液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。