化工设备基础知识

化工设备基础知识第一节、化工静设备差不多常识一、化工设备的概念化工设备是指化工临盆中静止的或配有少量传念头构构成的装配，重要用于完成传热、传质和化学反响等过程，或用于储存物料。

二、化工设备的分类1、按构造特点和用处分为容器、塔器、换热器、反响器（包含各类反响釜、固定床或液态化床）和管式炉等。

2、按构造材料分为金属设备（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、耐火材料及珐琅等）个中碳钢设备最为常用。

3、按受力情形分为外压设备（包含真空设备）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（操作压力大年夜于1000 kgf/cm2）三、化工容器构造与分类1、全然构造在化工类工厂应用的设备中，有的用来贮存物料，如各类储罐、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响，如聚合釜，反响器，合成塔等。

尽管这些设备感化各不雷同，外形构造差别专门大年夜，尺寸大年夜小千差万别，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临盆中所用设备外部壳体的总称。

因为化工临盆中，介质平日具有较高的压力，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、法兰及各类开孔所构成，见图1-1。

图1－1化工容器的总体构造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—安稳阀； 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、传热或化学反响所须要的工作空间，是化工容器最重要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺运算确信。

圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体构造。

2）封头依照几何外形的不合，封头能够分为球形、卵形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，个中以卵形封头应用最多。

封头与筒体的连接方法有可拆连接与弗成拆连接（焊接）两种，可拆连接一样采取法兰连接方法。

3）密封装配化工容器上须要有专门多密封装配，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接收与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，能够说化工容器可否正常安稳地运行在专门大年夜程度上取决于密封装配的靠得住性。

4）开孔与接收化工容器中，因为工艺要乞降检修及监测的须要，常在筒体或封头上开设各类大年夜小的孔或安装接收，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接收，以及安装压力表、液面计、安稳阀、测温外表等接收开孔。

5）支座化工容器靠支座支承并固定在差不多上。

随安装地位不合，化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类，个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。

大年夜型容器一样采取裙式支座。

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。

而球形容器多采取柱式或裙式支座。

6）安稳附件因为化工容器的应用特点及其内部介质的化学工艺特点，往往须要在容器上设置一些安稳装配和测量、操纵外表来监控工作介质的参数，以包管压力容器的应用安稳和工艺过程的正常进行。

化工容器的安稳装配重要有安稳阀、爆破片、紧急割断阀、安稳联锁装配、压力表、液面计、测温外表等。

上述筒体、封头、密封装配、开孔接收、支座及安稳附件等即构成了一台化工设备的外壳。

关于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。

对用于化学反响、传热、分别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，才能构成一个完全的产品。

2、分类从不合的角度对化工容器及设备有各类不合的分类方法，常用的分类方法有以下几种。

1）按压力等级分按承压方法分类，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年夜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年夜气压（约0.1Mpa）时又称为真空容器。

2）按道理与感化分依照化工容器在临盆工艺过程中的感化，可分为反响容器、换热容器、分别容器、储存容器。

①反响容器（代号R）主假如用于完成介质的物理、化学反响的容器，如反响器、反响釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气产生炉等。

②换热容器（代号E）主假如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分别容器（代号S）主假如用于完成介质流体压力均衡缓冲和气体净化分别的容器。

如分别器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。

④储存容器（代号C,个中球罐代号B）主假如用于储存、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。

在一台化工容器中，如同时具备两个以上的工艺感化道理时，应按工艺过程的重要感化来划分品种。

3）按相对壁厚分按容器的壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器，当筒体外径与内径之比小于或等于1.2mm时称为薄壁容器，大年夜于1.2mm 时称厚壁容器。

4）按支承情势分当容器采取立式支座支承时叫立式容器，用卧式支座支承时叫卧式容器。

5）按材料分当容器由金属材料制成时叫金属容器；用非金属材料制成时，叫非金属容器。

6）按几何外形分按容器几何外形，可分为圆柱形、球形、卵形、锥形、矩形等容器。

7）按安稳技巧治理分上面所述的几种分类方法仅仅推敲了压力容器的某个设计参数或应用状况，还不克不及综合反响压力容器面对的整体损害程度。

例如储存易燃或毒性程度中度以及上损害介质的压力容器，其损害性要比雷同几何尺寸、储存毒性法度榜样轻度或非易燃介质的压力容器大年夜得多。

压力容器的损害性还与其设计压力p和全容积V的乘积有关， pV值愈大年夜，则容器决裂时爆炸能量愈大年夜，损害性也愈大年夜，对容器的设计、制造、考查、应用和治理的要求愈高。

为此，《压力容器安稳技巧监察规程》采取既推敲容器压力与容积乘积大年夜小，又推敲介质损害程度以及容器品种的综合分类方法，有利于安稳技巧监督和治理。

该方法将压力容器分为三类。

（1）、第三类压力容器具有下列情形之一的为第三类压力容器。

①高压容器；②中压容器（仅限毒性程度为极端和高度损害介质）；③中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度损害介质，且pV乘积大年夜于等于10 MPa•m3)④中压反响容器（仅限易燃或毒性程度为中度损害介质，且pV乘积≥0.5 MPa .m3）；⑤低压容器（仅限毒性程度为极端和高度损害介质，且pV乘积≥ 0.2 MPa •m3）；⑥高压、中压管壳式余热锅炉；⑦中压搪玻璃压力容器；⑧应用强度级别较高（指响应标准中抗拉强度规定值下限大年夜于等于540 MPa ）的材料制造的压力容器；⑨移动式压力容器，包含铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车［液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车］和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；⑩球形储罐（容积大年夜于等于50m3）；⑾低温液体储存容器（容积大年夜于5 m3）。

（2）、第二类压力容器具有下列情形之一的为第二类压力容器。

①中压容器；②低压容器（仅限毒性程度为极端和高度损害介质）；③低压反响容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度损害介质）；④低压管壳式余热锅炉；⑤低压搪玻璃压力容器。

（3）、第一类压力容器除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。

四、化工塔设备的分类和构造（一）塔设备的分类1、按操作压力分类1）加压塔；2）减压塔；3）常压塔。

2、按化工单位操作分类1）精馏塔；2）接收塔和解吸塔；3）萃取塔；4）反响塔；5）再生塔；6）干燥塔。

3、按气液接触的全然构件分类1）填料塔；2）板式塔（二）塔设备的构造1、塔设备的全然部件填料塔和板式塔构造见图1－2图1－3。

从图中可看出，两种不合的塔构造，均包含一些全然部件，如塔体、支座及塔体附件。

而其不合的内件构造则在介绍两种塔型时分别介绍。

图1－2填料塔构造图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—喷淋装配1）塔体塔体是塔设备的重要部件，大年夜多半塔体是等直径、等壁厚的圆筒体，顶盖以卵形封头为多。

但跟着装配的大年夜型化，不等直径、不等壁厚的塔体已逐步增多。

塔体除知足工艺前提对它提出的强度、刚度要求外，还应推敲风力、地动、偏爱载荷所带来的阻碍，以及吊装、运输、考查、开停工等情形。

塔体材质常采取的有：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取裙式支座。

它应当具有足够的强度和刚度，来遭受塔体操作重量、风力、地动等引起的载荷。

塔体支座的材质常采取碳素钢，也有采取铸铁的。

3）塔体附件①接收；②人孔和手孔；③吊耳；④吊柱；⑤平台和爬梯。

2、填料塔图1－3板式塔总体构造图1—裙座； 2—裙座人孔； 3—塔底液体出口； 4—裙座气孔；5—塔体； 6—人孔； 7—蒸汽进口； 8—塔板； 9—回流进口；10—吊柱； 11—塔顶蒸汽出口； 12—进料口填料塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一，在塔内设置填料负气液两相能够或许达到优胜传质所需的接触面积。

填料塔具有构造简单，便于用耐腐化材料制造，适应性较好。

填料塔广泛的应用在蒸馏、接收和解吸操作，而在大年夜型装配中，填料塔的应用范畴正在扩大年夜。

六十年代后期，直径跨过3米的填料塔已十分广泛。

今朝，填料塔不仅能够大年夜型化，同时在某些方面跨过了板式塔的范畴。

因此，近代化学、石油工业中，填料塔的地位变得日益重要。

比来，因为塔内采取接触面积较大年夜的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料，经实践证实，已克服大年夜型填料塔的不足，显示出效力高，处理量大年夜，压力降小等长处。

1）填料ⅰ、填料的选择填料塔操作的短长与选用填料的精确与否有专门大年夜关系。

选择填料的原则如下：单位体积填料的别处积要大年夜；负气液相接触的自由体积要大年夜；对气相阻力要小，即闲暇截面积大年夜；重量要轻；机械强度要高；耐介质腐化，经久耐用；价格低廉。

填料的选择，应依照操作压力和介质来选择填料的材质，依照操作工艺要求，选择填料的型式，依照填料塔径选择填料尺寸。

ⅱ、填料的分类工业用填料大年夜致分为实体填料和网体填料两大年夜类。

ⅲ、填料材质选择填料要依照被处理物料的腐化性及操作压力，确信应用填料的材质。

ⅳ、填料尺寸选择填料尺寸选定与塔径尺寸有关，一样要求塔径与填料直径之比不克不及太小，不然，填料与塔壁的间隙过大年夜，易使液体沿塔壁闲暇流下，使截面上液体分布不均。