项目一 化工设备基础知识
项目一 化工设备基础知识
❖ 能针对生产过程中设备异常工况，进行及时判断与应急处理；
❖ 能根据设备维护知识，进行常见化工设备的日常维护与 检修。
第三页，共69页。
学习方法
❖ 切忌死记硬背，要学会方法，融会贯通
❖ 课前预习，课后复习
❖ 完成一定数量的习题
第四页，共69页。
❖ 金属材料的分类及常用的金属
金属材料 金属元素或以金属元素为主形成的、具有金属特性 的物质。
第五十二页，共69页。
化工设备材料
金属的分类
黑色金属 金属
有色金属
炼钢生铁
生铁
铸造生铁
合金生铁
钢 铜及其合金
轻金属及其合金
纯铜（紫铜） 铜锌合金（黄铜）
铜锡合金（锡青铜）
无锡合金（铝青铜等） 铝及铝合金
密度 熔点 导热性 磁性 耐磨性
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化工设备材料
化学性能 耐腐蚀性
金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解质溶液 侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。
抗氧化性
金属和合金抵抗自由氧和其它气体介质如水蒸气、二氧化 碳、二氧化硫等的腐蚀能力。
第五十一页，共69页。
化工设备材料
第四十页，共69页。
化工设备材料
韧性
表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能力，也就 是材料抵抗裂纹扩展的能力。
承受静载荷抗裂纹扩展的能力——缺口敏感性 承受动载荷时抗裂纹的能力——冲击韧性
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化工设备材料
第四十二页，共69页。
化工设备材料
温度对材料力学性能的影响
材料的力学性能所包括的强度、塑性、韧性、硬度四个指 标中，强度和塑性占主导地位，但使用时要考虑温度的变 化。
化工设备基础知识
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化工设备基础知识 第一节、 第一节、化工静设备基础知识 一、化工设备的概念 化工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 １ｋｇｆ／ｃｍ２）、低压设备（操作压力在 １～１６ ｋｇｆ／ｃｍ２ 之间）、中压 设备 （操作压力在 １６～１００ ｋｇｆ／ｃｍ２ 之间） 高压设备 、 （操作压力在 １００～１０００ ｋｇｆ／ｃｍ２ 之间）和超高压设备（操作压力大于 １０００ ｋｇｆ／ｃｍ２） 三、化工容器结构与分类 １、基本结构 在化工类工厂使用的设备中， 有的用来贮存物料， 如各种储罐、 计量罐、 高位槽； 有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚 合釜，反应器，合成塔等。
尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大 小千差万别， 内部构件更是多种多样， 但它们都有一个外壳， 这个外壳就叫化工容器。
所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。
由于化工生产中，介质通常具 有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。
化工容器一般由筒体、封头、支座、法 兰及各种开孔所组成，见图１－１。
图１－１化工容器的总体结构 １—法兰； ２—支座； ３—封头拼接焊缝； ４—封头； ５—环焊缝； ６—补强圈； ７—人孔； ８—纵焊缝； ９—筒体； １０—压力表； １１—安全阀； １２—液面计 １）筒体 筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间， 是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。
模块一化工设备基础知识
3．非金属材料的分类 化工设备常用的非金属材料有： ⑴硬聚氯乙烯塑料 耐酸、耐碱性好，易加工，易焊接， 耐热性差，常用于制作常压贮槽、泵、管件。 ⑵玻璃钢 耐蚀性好，强度高，有良好的工艺性能，常用 于制造容器、塔器、管道、阀门、管道。 ⑶聚四氟乙烯塑料 耐蚀性极好，耐热性好，常用于制造 耐腐蚀、耐高温的密封元件、高温管道。 ⑷化工搪瓷 耐腐蚀性能好，性脆，不耐冲击，绝缘性能 好，常用于制作塔器、反应器、阀门衬里。 ⑸化工陶瓷 耐蚀性好，性脆，抗拉强度小，有一定耐热 性和不透性，常用于制造贮罐、反应器、阀门、管件等。 ⑹耐酸酚醛塑料 耐热性好，耐酸，常用于制造阀门、塔 器、贮槽、泵、管道。
３．使用性能要求
使用性能要求
制造工艺要合理
运输要方便
要便于安装
便于操作、维护、检修
⑴制造工艺要合理 化工设备的结构要紧凑、设计要合理。注意
连接处要圆滑过渡，采用等厚度连接，尽量使焊缝远离边缘，在 焊缝区域要采用焊后热处理，以消除热应力等。 ⑵运输要方便 化工设备的制造厂与使用厂通常不是一个厂家， 往往需要由制造厂运至使用单位安装，所以设备的设计、制造需 要考虑运输的问题，尤其是大型设备，应考虑运载工具的能力、 空间大小、桥梁、码头承载能力及吊装设备的吨位等。如蒸发罐， 体积比较大，通常做成分段可拆，段与段用法兰连接，到生产厂 家现场安装。 ⑶要便于安装 化工设备通常安装在地面上，有些安装在楼板或 楼顶上，还有的吊装在墙壁上，安装时要注意地基、楼板的承载 能力，像高大的塔、蒸发罐等工作时往往充满液体，液柱静压力 比较大，应特别注意。吊装设备应注意墙上安装孔、屋架的承载 能力。 ⑷便于操作、维护、检修 化工设备操作中，温度压力的控制、 液位和流量的调节是必须密切关注，并严格控制的，所以化工设 备的设计、制造、安装应便于操作、维护和检修。例如阀门、人 （手）孔、视镜的设计，操作平台、楼梯的设置，位置应合适， 以便于工作人员操作、维护；化工设备多数是压力容器，需要定 期检验其安全性，检验后对易损零件要更换、维修，对这些零部 件的维护，应便于拆装、修理和更换。
化工设备机械基础(基础知识)
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1、化工设备基础知识化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 1 化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 由于化工设备的适用场合不同，由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，故化工设备又称为化工容器。
又称为化工容器。
化工容器的特点：经常在高温、高压场合下工作，化工容器的特点：经常在高温、高压场合下工作，内部的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。
的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。
化工容器的结构组成化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。
图1-1卧式容器的结构简图2 、化工容器的分类不同类型的化工容器虽然服务对象不同、不同类型的化工容器虽然服务对象不同、操作条件各异、结构形式多样，各异、结构形式多样，但大多是能承受一定压力且容积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器。
积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器为了了解各种压力容器的结构特点、为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设制造、管理等方面的要求，计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分本课程着重介绍中国《类，本课程着重介绍中国《压力容器安全技术监察规中的分类方法。
程》中的分类方法1）.按压力容器的工艺用途分类（1）反应压力容器（R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压反应压力容器（）：主要用于完成介质的物理、主要用于完成介质的物理力容器。
力容器。
代表设备：反应器、分解塔、代表设备：反应器、分解塔、合成塔（2）换热压力容器（E）：主要用于介质热量交换的压力容器。
化工设备基本知识
化工设备基本知识目录1. 化工设备概述 (2)1.1 化工设备的定义与分类 (2)1.2 化工设备在化工生产中的重要性 (4)1.3 化工设备的发展趋势 (4)2. 常用化工设备 (6)2.1 反应设备 (8)2.1.1 反应釜 (9)2.1.2 搅拌器 (10)2.1.3 传质设备 (12)2.2 储存设备 (12)2.2.1 液体储罐 (14)2.2.2 气体储罐 (14)2.3 过滤设备 (16)2.3.1 过滤器 (17)2.3.2 离心分离器 (19)2.4 蒸发设备 (20)2.4.1 蒸发器 (21)2.4.2 冷却器 (22)3. 化工设备材料 (23)3.1 常用材料及其特性 (25)3.2 材料选择原则 (26)3.3 材料的腐蚀与防护 (27)4. 化工设备安全与环保 (28)4.1 设备安全操作规程 (29)4.2 设备的安全防护措施 (30)4.3 化工废弃物的处理与环保 (31)5. 化工设备的维护与检修 (32)5.1 设备的日常检查与维护 (35)5.2 设备的故障诊断与排除 (36)5.3 设备的检修与保养 (37)6. 化工设备的管理与操作 (38)6.1 设备管理的重要性 (40)6.2 设备操作人员的培训与管理 (41)6.3 设备运行的监控与调整 (43)1. 化工设备概述化工设备是化工行业生产核心设施，指用于进行化工反应、分离、提纯、混合等操作的专门设备。
它们广泛应用于各种化工生产领域，包括石油化工、肥料、农药、医药、电子化学品等。
化工设备种类繁多，主要包括反应器、分离器、输送设备、加热、冷却设备等。
每个设备都具有独特的结构设计和工作原理，旨在满足特定化工生产工艺的需求。
化工设备的安全性、可靠性、节能效率、环境友好性等方面都对其应用品质至关重要。
随着化工工艺不断发展，对化工设备性能的要求也越来越高，例如更高的工作压力、更低的能量消耗、更强的抗腐蚀性能等。
化工设备基础知识
化工设备基础知识第一节、化工静设备基础知识一、化工设备的概念化工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，要紧用于完成传热、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、按结构特点和用途分为容器、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、按受力情形分为外压设备（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1kgf/cm2）、低压设备（操作压力在1～16 kgf/cm2之间）、中压设备（操作压力在16～100 kgf/cm2之间）、高压设备（操作压力在100～1000 kgf/cm2之间）和超高压设备（操作压力大于1000 kgf/cm2）三、化工容器结构与分类1、差不多结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合釜，反应器，合成塔等。
尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异专门大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，那个外壳就叫化工容器。
因此化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。
由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。
化工容器一样由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成，见图1-1。
图1－1化工容器的总体结构1—法兰；2—支座；3—封头拼接焊缝；4—封头；5—环焊缝；6—补强圈；7—人孔；8—纵焊缝；9—筒体；10—压力表；11—安全阀；12—液面计1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最要紧的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺运算确定。
化工设备基础知识(化工生产入门培训)
常用化工设备种类及简介 一、动设备动设备定义、种类（1） 石油化工动设备定义石油化工动设备是指在石油化工生产装置中 具有转动机构的工艺设备。
（2） 石油化工动设备种类 石油化工动设备种类可按其完成化工单元操作的功能进行分类，一般可分成 流体输送机械类、非均相分离机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、结晶与干燥设备等 。
动设备（容积泵、离心泵、往复式压缩机、离心式压缩机等）的结构及工作原理 （1）容积泵的结构及工作原理 容积泵又称“正位移泵”。
通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使液 体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等 。
1 ）往复泵往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称 ，它是容积式泵中应用比较广泛的一种。
按驱动方式，往复泵可分为机动泵（电动机驱动）、直动泵（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵三大类。
往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的液体输送机械。
① 活塞泵活塞泵的主要部件是 泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排岀阀 。
泵缸内活塞与阀门间的空间为工作室。
② 计量泵计量泵又称 比例泵，其装置特点是通过改变柱塞的冲程大小来调节流量 ，当要求精确输送流量恒定的液体时,可以方便而准确地借助调节偏心轮的偏心距离，改变柱塞的冲程来实现。
有时，还可通过一台电机带动几台计量泵 的方法将几种液体按比例输送或混合。
③ 隔膜泵当输送腐蚀性液体或悬浮液时，可采用隔膜泵 。
隔膜泵 实际上就是柱塞泵 。
隔膜式计量泵可用来定量输送剧毒、易燃、易爆和腐蚀性液体。
2）转子泵转子泵 又称回转泵，属正位移泵，它们的 工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排液的 。
石油 化工中较为常用的有 齿轮泵 和螺杆泵。
①齿轮泵目前石油化工中常用的 外啮合齿轮泵的结构泵壳内有两个齿轮， 其中一个为主动轮，它由电机带动旋转；另一 个为从动轮，它是靠与主动轮的相啮合而转动。
化工设备基础知识培训(完整版)
动力设备部
一、化工设备基础认识
1.1
化工生产的特点
⑴生产的连续性很强，工艺流程专一化
化工生产所处理的大多是气体、液体和粉体介质， 属于流程性材料，便于输送和控制，处理过程如传质、 传热、化学反应可连续进行，为了提高生产效率，节约 成本，化工生产过程一般采用连续的工艺流程。不同产 品工艺流程不同，工艺的复杂程度和成熟程度不尽相同， 在连续性的过程中，每一生产环节都非常重要，若出现 事故，将破坏连续性生产。
进料结束后，启动高速按钮，离心机进入脱液状态（当工艺要求有洗 涤步骤时，可进行手动按洗涤按钮进行洗涤，再按一次关闭洗涤）；
脱液达到工艺要求时间时，启动低速按钮，达到低速时转速稳定指示 灯亮；
启动卸料按钮，刮刀自动进行卸料，使离心机进入卸料状态，完成卸 料后刮刀复位；
启动慢速按钮，离心机达到慢速后转速稳定指示灯亮；
清洗缸内部时，不能使用金属器具，对粘结在缸内的物料必须清洗及 时、彻底。
日常维护主要内容
操作必须严格遵守操作规程；
反应釜安全操作规程
定期检查反应釜各部位紧固件是否松动，发现异常情况应立即停车检 查，待排除后方能继续开车；
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一、化工设备基础认识
1.1
化工生产的特点
（2）介质的腐蚀性强、设备维护难度大
化工生产过程中，有很多介质具有腐蚀性。例如， 酸、碱、盐一类的介质，对金属或非金属物件的腐蚀， 使机器与设备的使用寿命大为降低。腐蚀生成物的沉积， 可能堵塞机器与设备的通道，破坏正常的工艺条件，影 响生产的正常进行。
离心机安全操作规程
检查刮刀以及挡料板的位置是否在初始位置（挡料板不能超过转鼓叶 口一公分）；
拆除翻盖保险装置，关闭机壳盖并确保锁紧，机器运转中严禁锁紧松 脱；
化工设备基础知识汇总
化工设备基础知识汇总1. Introduction化工设备是进行化工生产过程中必不可少的设备。
它们包括顶盖、底座、封头、密封装置、进出口管道和搅拌装置等组成部分。
本文将介绍化工设备的基础知识，包括常见的类别、设计原则、选择考虑因素等。
2. 化工设备的分类化工设备可分为反应器、蒸馏塔、提取塔、吸收塔、结晶器、干燥器、储罐等不同的类别。
2.1 反应器反应器是进行化学反应的设备，根据反应方式可分为批式反应器和连续反应器。
批式反应器是在固定时间内注入反应物完成一次反应，适用于小规模生产。
连续反应器则可以在一定程度上实现连续生产，适用于大规模生产。
蒸馏塔是进行分馏过程的设备，可分为塔式蒸馏和板式蒸馏两种形式。
塔式蒸馏主要通过填料来增加表面积，提高蒸馏效率。
板式蒸馏则通过堆叠板层来增加传质面积，达到分离目的。
2.3 提取塔提取塔用于从混合物中分离出有用成分，常见的应用是从草药中提取有效成分。
提取塔的设计考虑因素包括溶剂的选择、溶剂流速、萃取温度等。
吸收塔用于气体吸收液体的过程，常见的应用是将废气中的有害物质吸收到液体中。
吸收塔的设计考虑因素包括气体和液体的物理性质、接触时间、传质系数等。
2.5 结晶器结晶器用于将溶液中的溶质结晶出来，获得纯度较高的晶体。
结晶器的设计考虑因素包括溶液的浓度、温度、冷却速度等。
2.6 干燥器干燥器用于将湿润物料中的水分去除，使得物料达到所需干燥程度。
干燥器的设计考虑因素包括湿润物料的性质、温度、湿度、干燥速度等。
2.7 储罐储罐用于储存液体或气体，它们可以是常压储罐，也可以是高压储罐。
储罐的设计考虑因素包括储罐容量、操作压力、材料选择等。
3. 化工设备的设计原则化工设备的设计原则是确保其安全、可靠、经济和环保。
在设计过程中，需要考虑以下因素：3.1 安全性化工设备在使用过程中必须具备良好的安全性能，能够承受额定工作条件下的压力和温度。
设计过程中需要进行强度计算和安全阀的选择，确保设备在正常和异常情况下都能够安全运行。
化工设备基础知识
第一章设备的基本知识第一节认识化工设备任何石油，化工产品都是按照一定生产工艺过程，依靠相配套的机械装置生产出来的。
这些机械装置被称为化工设备，没有他们，任何化工生产过程都将无法实现。
一，化工生产过程使用的化工机械装置化工生产是在一定的条件下是原料发生一系列的化学变化和物理变化，而得到所需产品过程。
而要完成实现这些过程必须借助化工机械设备。
例一：氨合成例二：甲醇回收二、化工设备的概念化工机械装备可分为两大类：一类是动装备，如：各种类型的泵，压缩机，离心泵，风机等。
另一类为静装置，如：精馏，吸取，萃取等工艺的各类塔式设备；各种热量交换设备；合成工艺的反应设备；化工成品和半成品的储存，运输，计量的各种储运设备。
三、化工设备的基本要求化工生产具有生产复杂，工艺条件苛刻，设备经常在高温，低压，高压，高真空情况下工作，价值具有易燃，易爆，有毒，腐蚀性强等特点，因此对化工设备有下列要求：1.安全可靠运行要求化工设备在寿命的使用期限内保证：①化工设备所有零部件都应有足够的强度，否则就不能保证其安全运行。
②钢度（稳定性）也是保证化工设备安全运行的重要指标。
③化工设备必须具有良好的密封性。
④耐腐蚀性对保证化工设备的安全运行也是十分重要的。
2.满足生产工艺要求3.经济合理性要求4操作和维护的要求5.环境保护和安群要求第二节压力容器及其分类一、压力容器的定义压力容器的用途十分广泛。
它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
压力容器的定义：（1）工作压力（注1）大于或者等于0.1Mpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（不含液体静压力）（2）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L(容积，是指压力容器的几何容积）;（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体.二、压力容器基本结构压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。
化工设备基础知识
化工管路的组成
化工管路的组成
化工管路的组成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
化工管路的组成
化工管路的组成
化工管路的组成
阀门型号：DN15、DN20、DN25、DN40等多种 。 螺丝种类：普通螺丝、高强度螺丝、双头螺丝、 不锈钢螺丝、方头螺丝等。 螺丝型号：例如M12*50代表，螺栓直径为 φ12mm，螺栓长度为50mm，其他略同。 法兰与阀门型号为配套尺寸。例如：DN50法兰， 与之配套阀门型号为50型，螺丝为M16*65mm。 连接件有：油印、弯头、对丝、管箍、变径。如 图：
化工管路的组成
化工管路的组成
2、管件 管件是用来连接管子、改变管路方向、变化管路 直径、接出支路、封闭管路附件的总称。 例如：弯头、法兰、三通或者四通、丝堵、变径 管、吹扫接头等。 3、阀件 阀件是用来开启、关闭和调节流量及控制安全 的机械装臵，也称阀门、截门或者节门。在化工 生产中，通过阀门可以调节流量、系统压力、流 动方向，从而确保工艺条件的实现和安全生产。
化工管路的组成
按照构造及作用可以分为以下几种：
1、旋塞阀（又名考克）主要部件为一个空心的铸 铁阀体中插入一个可旋转的圆形旋塞。优点：结 构简单启闭迅速。缺点：不能准确调节流量。 2、截止阀：阀体内有一Z形隔层，隔层中央有一 圆孔。当阀盘将圆孔堵住，管路内流体即被切断 。优点：可以准确调节流量。缺点：结构复杂， 流体阻力较大。注意安装时流体流向与阀门进出 口一致。
化工管路的组成
弯头的型号与管径是配套的。例如：φ57配套管 径为57型， 内径为50mm。φ76配套管径为76型 ，内径为65mm。 液体流速：水一般为1-1.5m/s，过热蒸汽为3050m/s。简单计算公式为管径约合尺寸的2*5为管 道的流量。（通用于水） 连接方式有：1、螺纹连接 2、法兰连接3、焊接 连接等。 由于管道内介质温度、环境温度的变化，必然引 起管道产生热胀冷缩而变形，所以常对管道进行 热补偿，安装补偿器。
化工设备基础知识课件
小结 ： 掌握化工设备的特点（4点） 掌握化工设备的基本要求（4个）
作业：第三页 第一题
化工设备基础知识
• 项目二 化工设备常用材料
• 一、化工设备材料识别 • 二、化工设备材料的选择
化工设备基础知识
子项目一 化工设备材料识别
一、化工设备材料性能
材料 性能
力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能
模块一 化工设备基础知识
化学工程系 罗康汉
化工设备基础知识
化工设备基础知识
石化企业的雄姿
化工设备基础知识
化工设备是化工工艺的基础, 是实现化工生产的重要工具
化工设备基础知识
项目一 化工设备的基本要求 项目二 化工设备的常用材料 项目三 化工设备的热处理与防腐蚀
化工设备基础知识
项目一 化工设备的基本要求
• 小结：1.了解化工设备材料性能 • 2.掌握化工设备材料分类
• 作业：项目实训 • 2.按化学成分分类，钢材有哪些品种？
化工设备基础知识
子项目2 化工设备材料选择
• 教学目标： • 1.掌握碳素结构钢的使用条件；掌握化工设备
用钢选择原则 • 2.能根据设备的工艺条件选择合适的材料
高碳钢 含碳量>0.60%，如 65、70
化工设备基础知识
• ②合金钢是在碳素钢中 加入少量合金元素。
分为低合金钢、中合金钢、 高合金钢
合金元素：铬、镍、钼、钨、 钛、铝、铜等
化工设备基础知识
• （3）按质量分类： 分为普通钢、优质钢、 高级优质钢。
普通钢，S≤0.05%，P≤0.055% 优质钢, S≤0.035%，P≤0.035% 高级优质钢，S≤0.030%,P≤0.030%
化工设备基础知识
1—支座； 2—液体出口； 3—填料支承； 4—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。但随着装置的大型化，不等直径、不等壁厚的塔体已逐渐增多。塔体除 满足工艺条件对它提出的强度、刚度要求外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所带来 的影响，以及吊装、运输、检验、开停工等情况。 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。 2、填料塔
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接（焊接）两种，可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置 化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外 管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在 很大程度上取决于密封装置的可靠性。 4）开孔与接管 化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大 小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液 面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。 5）支座 化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支座分立式容 器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支 座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈 式支座三种；以鞍式支座应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件 由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性， 往往需要在容器上设置 一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全 和工艺过程的正常进行。 化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力 表、液面计、测温仪表等。 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设 备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分 离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整 的产品。 2、分类 从不同的角度对化工容器及设备有各种不同的分类方法， 常用的分类方法有以下 几种。 1）按压力等级分 按承压方式分类，化工容器可分为内压容器与外压容器。内压容器又可按设计压 力大小分为四个压力等级，具体划分如下： 低压（代号L）容器 0.1MPa≤p<1.6 MPa； 中压（代号M）容器 1.6MPa≤p<10.0 MPa； 高压（代号H）容器 10.0MPa≤p<100 MPa； 超高压（代号U）容器 p ≥100Mpa。 外压容器中， 当容器的内压小于一个绝对大气压 （约0.1Mpa） 时又称为真空容器。 2）按原理与作用分 根据化工容器在生产工艺过程中的作用， 可分为反应容器、 换热容器、 分离容器、 储存容器。 ①反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器，如反应器、 反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。 ②换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式余热锅炉、 热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。 ③分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离的 容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。 ④储存容器（代号C,其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、液体、液化 气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。
化工设备基础知识
实验内容
１、碳钢热处理实验 ２、拉伸——压缩实验 ３、水压试验 4、外压容器失稳实验
二、学习目标
1、了解材料、工程结构、力学和机械传动与 联接方面的基本知识 ２、掌握常用化工设备的结构、性能特点、 应用 3、初步掌握化工设备结构和设计的基本知 识。
课程安排与要求
一、课程安排 68学时
1、实验： 3~4次 2、平时作业 3、课堂提问 4、实验报告
用率高，制造方法要有利于实现机械化、自动化、成批生产
• 运输安装方便：对于大型设备要考虑运行的可行性，运载工具
的能力、空间大小、码头深度、桥梁和路面的承载能力、吊装设 备的吨位。大型、特殊要求设备要考虑现场组装的条件和方法
• 操作、控制、维护简便：操作程序和方法要尽量简单，能设
有防止误操作的报警装置。设备上要有测量、报警和调节装置。 操作过程出现超温、超压等时，能报警，并可对操作状态自动调 节。
3、 毒性程度为极度和高度危害介质的低 压容器；
4 、低压管壳式余热锅炉； 5、搪玻璃压力容器。
一类容器 1.非易燃或低毒的低压反应容器和储存容器;
2 .除上述规定以外的低压容器
GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》 (1)极度危害<0.1mg/m3,氢氟酸、光气等 (2)高度危害0.1~1.0mg/m3, 氟、氯化氢等 (3)中度危害1.0~10mg/m3, 二氧化硫、一氧化碳等 (4)轻度危害>10mg/m3,氢氧化钠、丙酮等
各部分的作用是什么？
容器的分类
• 按承压性质分类
按承压性质可将容器分为内压容器和外压容器两类
。
容器的内部介质压力大于外界压力时为内 压容器。反之，则为外压容器。
真空容器是指内部压力小于一个绝对大气 压(0.1MPa)的外压容器。
化工设备基础知识汇总
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。
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。
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。
（1）夹套式换热器 结构：夹套装在容器
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化工设备的应用与分类
❖ 化工设备的类型
按化工设备的主要作用部件分类： 动设备
静设备
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化工设备的应用与分类
❖ 化工设备的类型
按结构材料分金属设备、非金属设备和非金属材料衬 里设备。
按受力情况分外压设备和内压设备，内压设备分为： 常压设备（设计压力小于0.1MPa） 低压设备（设计压力小于0.1~1.6MPa） 中压设备（设计压力小于1.6~10MPa） 高压设备（设计压力小于10~100MPa） 超高压设备（设计压力大于100MPa）
材料的弹性和刚度 常温拉应力下20号钢的拉抻试验
或
l0=10d0 l0= 5d0
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化工设备材料
OA：正比阶段，A点对应的应力为比例极限，用Rp表示，材料服从
胡克定律σ=Eε。 斜率tanα=E=σ/ε称为材料的弹性模量，反映了材料抵抗弹性变 形的能力，即刚度。 E值越大，材料的刚度也越大，越不容易发生弹性变形；E值 越小，材料的弹性越好，越容易发生弹性变形
的最大应力值，叫做抗拉强度Rm
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化工设备材料
强度
材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
屈服强度Rel(Rel0.2) 抗拉强度Rm 蠕变强度σn
持久强度σD
材料在高温下，在一 定的应力下，抵抗发 生缓慢塑性变形的能 力。
疲劳极限σn
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化工设备材料
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化工设备材料
OA'：弹性阶段，A'点对应的应力为弹性极限，用Re表示，不再服从
胡克定律，但变形仍是弹性的。 试件在外力作用下，发生了变形，而当外力消除以后变形也随 之消失，试件恢复到原来的形状，不会产生永久性的变形，这 种性质为材料的弹性。
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化工设备材料
材料的强度和塑性 强度：材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
屈服强度Rel(Rel0.2)
金属材料承受载荷作用，当 载荷不再增加或缓慢增加时 ，仍继续发生明显的塑性变 形，这种现象就称为屈服。
抗拉强度Rm
金属在拉伸条件下，从开 始加载到发生断裂所能承 受的最大应力值，叫作抗 拉强度。
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开始出现塑性变形时的应力，
称为“屈服点”Rel
从开始加载到发生断裂所能达到
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化工设备基础知识
离心泵
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化工设备基础知识
管式加热炉
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化工设备基础知识
换热器
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化工设备基础知识
精馏塔
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化工设备基础知识
反应釜
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化工设备基础知识
储存容器
立式储罐
卧式储罐
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化工设备基础知识
方形容器
球形容器
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化工设备基础知识
❖ 化工生产对设备的要求
化工设备的使用环境 压力
刘尚明主编， 化工设备基础，化学工业出版社
❖ 参考书
王绍良主编，化工设备基础，化学工业出版社 郑端阳主编，化工机械检修实训指导，化学工业出版
社
5
课程考核
❖ 考核方式：考查 ❖总成绩 = 平时成绩+期末考试成绩
其中平时成绩占40%，期末成绩占60%（工艺流程题） 平时成绩：出勤率、课堂笔记、上课回答问题和作 业完成情况等。
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化工设备基础知识
1 化工设备基础知识 2 化工设备材料 3 化工设备管理知识
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任务一 化工设备基础知识
❖ 化工设备在化工生产中的应用
化工生产企业的各种装置都是由不同类型的设备构成的， 石油、化工产品也都是按照一定的工艺过程，利用配套 的化工设备生产出来的。
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化工设备基础知识
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化工设备基础知识
化工设备使用维护
石油与化学工程系 孙庆国
课程性质
❖ 本课程是化工类专业的一门专业选修课程， 课程的主要内容包括化工设备基础知识，化 工生产中常用的反应器、塔设备、换热器、 泵、压缩机以及其他类型化工设备的使用与 维护，并了解化工管路及管钳工基本操作。
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课程目标
❖ 了解相关化工设备的选材、结构、主要工艺参数 、工作原理、基本操作、日常维护以及异常工况 判断与处理、检修；
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化工设备应用与分类
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化工设备应用与分类
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化工设备的应用与分类
❖ 工艺性能要求
达到工艺指标 生产效率高、消耗低
❖ 安全性能要求
足够的强度 足够的刚度 良好的韧性 可靠的密封性 良好的抗腐蚀性
❖ 使用和经济性能要求
操作、控制、维护简便 结构合理，制造简单 环境保护要求
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化工设备基础知识
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化工设备基础知识
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任务二 化工设备材料
❖ 工程材料的分类
工程材料一般分为金属材料、非金属材料和复合材料三 大类。
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化工设备材料
❖ 金属材料的主要性能
力学性能 在外力作用下不产生超过允许的形变或不被破坏的 能力。
如：弹性、塑性、强度、硬度和韧性等指标。
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化工设备材料
❖ 能根据不同化工设备操作规程，进行常见化工设 备的安全、规范操作；
❖ 能针对生产过程中设备异常工况，进行及时判断 与应急处理；
❖ 能根据设备维护知识，进行常见化工设备的日常 维护与检修。
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学习方法
❖ 切忌死记硬背，要学会方法，融会贯通 ❖ 课前预习，课后复习 ❖ 完成一定数量的习题
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参考书目
❖教材
真空—低压—中压— 高压—超高压
温度
低温—中温—高温
介质
有毒、易燃、剧毒
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化工设备应用与分类 ❖实例 吉林石化双苯厂发生爆炸
2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂苯 胺装置发生爆炸着火事故。事故共造成造成6 人死亡，2人重伤，21人轻伤。 事故发生后， 疏散群众达1万多人。
事故造成的污染使哈尔滨市停水三天。
甲醛生产
甲醚
压缩机
反
应
空 气 压缩机
器
冷 却 塔
吸
离
收
子
塔
交
换
塔
甲
醛
压
反
传
分
离成
缩
应
热
离
子
品
交
换
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化工设备基础知识
❖ 化工设备的类型
按化工设备在生产中的作用分类： 流体输送设备（泵、鼓风机、压缩机、配套管件及 阀门） 加热设备（管式加热炉） 换热设备（加热器、换热器、冷凝器、冷却器、再 沸器） 传质设备（精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔） 反应设备（夹套式搅拌反应器） 储存设备（立式储罐、卧式储罐、球形储罐）
化工设备基础知识
❖ 化工设备规范
我国标准体制目前分为四级，国家标准、行业标准、 地方标准和企业标准。
标准
国家标准
行业标准 （化工行业）
地方标准
企业标准
强制性
推荐性
强制性
推荐性
标准代号HG
标准代号 HG/T
在某一地域 统一的标准
工艺标准， 生产、经营 活动的工作
标准等