化工静设备知识

化工设备知识

第一节、化工静设备基础知识

一、化工静设备的概念

化工静设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置，

主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。

二、化工设备的分类

1、按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器（包括各种反应釜、固定床或液态化床）和管式炉等。

2、按结构材料分为金属设备（碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷等）其中碳钢设备最为常用。

3、按受力情况分为外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力小于0.1Mpa）、低压设备（操作压力在0.1〜1.6Mpa^间）、中压设备（操作压力在1.6〜10Mp＜a＞间）、高压设备（操作压力在10〜100Mpa＞间）和超高压设备（操作压力大于100Mpa .

三、化工容器

化工容器一般由筒体、封头、支座（基本件）、接管、法兰（对外连接件）、人孔、手孔、液面计（附件）以及一些内构件等零部件组成。

1.筒体、封头：就如同房子四周的墙，它是构成容器空间的主要部

件（属主要受压元件）。壳体按形状的不同，可以分为圆筒壳体、圆锥壳体、球壳体、椭圆壳体、矩形壳体等。而封头有椭圆形封头、半球形封

头、碟形封头、锥形封头及平板封头等。

2.接管：是介质进出容器的通道。

3.法兰：是容器及接管的可拆连接装置，分为设备法兰和管法兰 (属

主要受压元件)。

4.支座：是用于支承容器的部件。

5.人孔、手孔：是为便于制造、检验和维护管理而设置的部件 (属主要受压元件)。

6.液面计：用于观察或监控液位的部件(属安全附件，此外还有安全阀、压力表等)。

2、化工容器的分类：

容器的分类方法很多，可以按生产过程中的作用原理分，也可以按容器形状、承压性质、结构材料、设计压力高低及安全监察要求分。

按材料分类：金属容器、非金属容器、复合材料容器等 .

按容器形状分类：矩形容器、球形容器、圆筒形容器等。

按承压性质分类：内压容器和外压容器两种。

(1)外压容器是指容器外部压力大于内部压力的情况，特别地，当外压为常压时的外压容器，又称为真空容器。

(2)内压容器是指容器内部的压力大于外部压力的容器。

按设计压力高低分类：

内压容器按其设计压力高低，可分为：低压容器、中压容器、高压容器、超高压容器

按照在生产过程中的作用原理分类：反应容器、换热容器、分离容器和储存容器四种

(1)反应容器：完成介质的物理、化学反应。如：合成塔、反应

釜、聚合釜、反应器、发生器等。

(2)换热容器：完成介质的热量交换。如：热交换器、加热器、冷却器、冷凝器、废热锅炉等。

(3)分离容器：完成介质的压力平衡和气体净化等。如：分离器、

过滤器、缓冲器、洗涤器、吸收塔等。

(4)储存容器：盛装生产生活用的原料气体、液体、液化气体等。如：各种贮槽、贮罐、高位槽、槽车等。

四、化工塔器设备

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液和液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馆、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

这些过程都是在一定的压力、温度、流量等工艺条件下，在一定的设备内完成的。由于其过程中两种介质主要发生的是质的交换，所以也将实现这些过程的设备叫传质设备；从外形上看这些设备都是竖直安装的圆筒形容器，且长径比较大，形如“塔”，故习惯上称其为塔设备。

塔设备的分类及一般构造

随着炼油、化工生产工艺的不断改进和发展，与之相适应的塔设备也形成了形式繁多的结构和类型，以满足各种特定的工艺要求。为了便于研究和

比较，人们从不同的角度对塔设备进行分类。如按工艺用途分类，按操作压力分类，也可按其内部结构进行分类。

1、按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔。

塔设备根据其完成的工艺操作不同，其压力和温度也不相同。但当达到相平衡时，压力、温度、气相组成和液相组成之间存在着一定的函数关系。在实际生产中，原料和产品的成分和要求是工艺确定的，不能随意改变，压力和温度有选择的余地，但二者之间是相互关联的，如一项先确定了，另一项则只能由相平衡关系求出。从操作方便和设备简单的角度来说，选常压操作最好，从冷却剂的来源角度看，一般宜将塔顶冷凝温度控制在30〜40C以便采用廉价的水或空气作为冷却剂。所以塔设备根据具体工艺要求，设备及操作成本综合考虑，有时可以在常压下操作、有时需要在加压下操作，有时还需要减压操作。

2、按塔的内件构成结构分为板式塔和填料塔。

塔设备尽管其用途各异，操作条件也各不相同，但就其构造而言都大同小异，主要由塔体、支座、内部构件及附件组成。根据塔内部

构件的结构可以将其分为板式塔和填料塔两大类。

塔体是塔设备的外壳，由圆筒和两封头组成；封头可以是半球形、椭圆形、碟形等；支座是将塔体安装在基础上的连接部分，一般采用裙式支座，有圆筒形和圆锥形两种，常采用圆筒形。裙座与塔体采用对接争旱接或搭接焊接连接，裙座的高度由工艺要求的附属设备（如再沸器、泵）及管线的布置情况而定。

2、填料塔

填料塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一，在塔内设置填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触面积。填料塔具有结构简单，便于

用耐腐蚀材料制造，适应性较好。

填料塔广泛的应用在蒸馆、吸收和解吸操作，而在大型装置中，填料塔的使用范围正在扩大。六十年代后期，直径超过3米的填料塔已十分普遍。目前，填料塔不仅可以大型化，而且在某些方面超过了板式塔的规模。所以，近代化学、石油工业中，填料塔的地位变得日益重要。近来，由于塔内采用接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料，经实践证明，已克服大型填料塔的不足，显示出效率高，处理量大，压力降小等优点。

填料塔结构：

1一支座；2一液体出口；3一填料支承；4一卸料孔；5—塔体；

6—填料；7—液体再分布器；8—喷淋装置

1）塔体

塔体是塔设备的主要部件，大多数塔体是等直径、等壁厚的圆筒体，顶盖以椭圆形封头为多。塔体材质常采用的有：铸铁、碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢（复层、衬里）等。

2）塔体支座

塔设备常采用裙式支座。它应当具有足够的强度和刚度，来承受塔体操作重量、风力、地震等引起的载荷。

塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。？3）塔体附件？

①接管；②人孔和手孔；③吊耳；④吊柱；⑤平台和爬梯。

3、常用填料的特性

①拉西环

拉西环使用历史悠久，各种参数比较完整；设计与操作经验丰富, 外形简单、制造方便；取材容易、造价低廉，适用于非金属耐腐蚀材料制造等优点。但拉西环由于表面积利用率低，因而使塔的生产能力降低，阻力较大，加上白身的形状决定了它沟流和壁流严重，使气液分布不均匀，气一