过程装备简介 PPT课件

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②百万吨级大乙烯 △大型离心压气机——单机45,000KW,要求高可靠性,
高寿命。 △大型低温球罐(-30℃,1.72MPa)——国外最大3700m3
双层结构,低温钢。
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3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备
.......
我国大气的污染程度
排放SO2━━2100万t/a,世界第一,其中87%由煤排放。 酸雨危害全国40%以上面积,农业损失高达
机械学科下设置五个教学指导委员会:
机械设计制造及其自动化专业教学指导分委员 材料成型及控制工程专业教学指导分委员会 工业设计专业教学指导分委员会 过程装备及控制工程教学指导分委员会 机械基础课程教学指导分委员会
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1. 概述 1.2 化工机械专业的变革
研究生教育归入“动力工程与工程热物理”学科, 下设“化工过程机械”。
1. 流体动力过程: (Fluid dynamical process) 遵循流体力学规律的
过程。它涉及泵、压缩 机、风机、管道和阀门 等。
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1. 概述 1.3 基本工业过程
2. 热量传递过程: (Heat transfer process) 遵循传热学规律的过程。它涉及热量交 换过程及设备,即:换热器,热交换器 等。
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
合成氨的发明者,德国 化学家哈柏,从1906年开始 研究用高温高压法合成氨, 1909年从实验室得到了一百 克的合成氨后,德国化学家 博希和伯杰亚斯共同发展了 哈柏的方法,使它能用于工 业生产,开创了化学工业。
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
在化学工业诞生和发展的同时,也 诞生和发展了一个与之相伴,密不可分 的专业和技术-化工机械。
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1. 概述 1.3 基本工业过程
3. 质量传递过程: (Mass transfer process) 遵循传质诸规律的过程。它涉及有关干 燥, 蒸馏, 浓缩, 萃取等传质过程及装备。
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1. 概述 1.3 基本工业过程
4. 动量传递过程: (Momentum transfer process) 遵循动量传递及固体
力学诸规律的过程。它 涉及固体物料的输送、 粉碎、造粒等过程及设 备。
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1. 概述 1.3 基本工业过程
5. 热力学过程: (Thermodynamic process)
遵循热力学诸规律的过 程。它涉及燃烧、冷冻, 深度冷冻, 空气分离等过 程及设备。
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1. 概述 1.3 基本工业过程
资源与环境 不堪重负
资源消费占世界比重 钢35%,煤30%,水泥55%
创造GDP只 占世界4%
能耗—— 日本的11.5倍,美4.3倍
单位GDP 水耗—— 先进国家的4倍
固体废弃物—— 高10倍
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3. 过程装备发展的推动力
3.2 当前国家的急需
方针
改变经济增长方式
资源 投资
粗放
科技 支撑
. 集约
传统工艺: (>100μm)
隔油池 (25-100μm)
溶气气浮 曝气池生化处理
汽提脱硫塔
脱非乳化油
脱乳化油
脱有机物
新工艺:
多管旋流器
辅料精滤
(>5μm,10mg/L) 聚结膜过滤 微泡环流气曝塔
环境治理的手段
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2. 过程装备的学科范围、地位、与关系 . .
1.2 过程与装备的关系
工艺
过程
(Technology) (Process)
装备 (Equipment)
装置 (Unit)
化学
三传一反
材料与机械 系统集成与优化调 制造与控制 控经济与管理
研究与开发
放大与设计
施工与生产
工艺包
施工图(CAE)
“化工机械”拓宽为“过程装备”,体现了时代 的要求,形势的要求,社会的要求。
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1. 概述 1.2 化工机械专业的变革
化工过程机械
扩展为“过程装备”
什么叫过程 装备?
它包含哪些 内容?
对人才的要 求是什么?
“化工过程机械”,扩展为 “过程装备”,它包
括:
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1. 概述 1.3 基本工业过程
37亿元/年。
排放NOX━━290万t/a,占世界10%,其中煤排占67%。 排放CO2━━600万t/a,占世界9.6%,其中煤排71%。 排放粉尘━━1400万t/a,其中煤排占70%。
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3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备
......
放空气体的净化━━烟气除尘脱硫,酸性气除酸等
过程装备 —
21世纪高新技术的重要工具
潘家祯 华东理工大学化工机械研究所
2005年10月8日
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过程装备 — 21世纪高新技术的重要工具
1. 概述 2. 过程装备的学科范围、地位、与关系 3. 过程装备发展的推动力 4. 过程装备发展的方向 5. 过程装备的趋势和前沿 6. 结束语
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
CO2,H2O
透平作功
冷凝器
CO2气

NO
天然气 流化燃烧
可燃气
流化氧化 含少量氧 的氮气
透平 放空
N 空气
又会出现许 多新设备。 35
36
3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备
..
工业污水的处理回用
工业污水——全球4260亿m3/年,我国365.2亿m3/年(8.6%) 人均占有水量——我国只有世界平均值的1/4 工业用水有效率——我国只有10%,耗水率为世界平均值的
壁厚(mm) 480 300
总重(t) 1438 1200
△塔器大型化——国外最大常压塔Φ9m,减压塔Φ16m。 塔板上气液分配均匀技术
△大型板式换热器——国外最大15000m2,国内只有4000m2, 大波形板成型技术与板间密封技术。
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3. 过程装备发展的推动力
3.4 过程工艺发展不断要求新装备
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2. 过程装备的学科范围、地位、与关系 . . .
1.1 过程装备的概念 过程工业
石油 煤化工 冶金 建材 制药 化肥 轻工 燃烧 制氢 合成 环境 生态
化工
食品 产汽 能源 材料 保护 循环
现代重要作用
新材料生产的基础
能源开发转化的核心
现代农业生产的后盾
生物技术产业化的依托信息
技术发展的支撑
古代的炼丹术 士们通过炼金炼丹 的研磨、蒸馏、升 华、结晶、测定等 技术操作,积累了 金属的置换、物质 的化合、分解、氧 化、还原等化学反 应方面的知识。
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
但是化学,走出化学家的实验室,与 工程结合,还是这一百多年以来的事。
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
英国人帕金,于1856年发现 了苯胺染料,并实现了工业化的 生产。法国化学家拜特洛对有机 化合物的合成进行过系统研究, 于1856年合成了甲烷,1858年合 成了甲醇,1859年合成了乙炔, 1866年从乙炔合成了苯,进入了 合成化学的年代。
湿法除尘脱硫一体化 ━━文氏管洗涤器(压降高,耗水少)
━━喷雾吸收塔(压降小,耗水多) ━━泡沫吸收器(压降与耗水适中)
━━环流反应吸收器(效率高,压降高,耗水少)
低NOX燃烧器
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3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备
....
放空尾气的资源化 炼厂干气的水蒸汽重整制氢——高温转化炉,变压吸附器,
全面协调 科学发展 观
走新兴工业化道路
资源节约、环境友好 (循环经济,绿色GDP)
以科技发展和创新为主导 以高新技术为主导,
制造业为支柱
产业结构的战略调整
优先IT技术,发展高技术产业 用高新技术改造传统产业 加快现代服务业(知识型)
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3. 过程装备发展的推动力
3.3 在国家发展方针指引下的具体推动力 推动力之一——过程工艺发展的需要
(三力一机)
系统集成与优化
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3. 过程装备发展的推动力
3.1 最根本的推动力-国民经济和社会发展的需要
我国制造业
轻纺制造业 机电制造业
12类 占30.24%
资源加工业
9类 占33.01%
(以石油、化工、金属冶炼为主)
流程(过程)工业
7类 占35.48%
装备与装置 终端产品
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3. 过程装备发展的推动力
20 21
2. 过程装备的学科范围、地位、与关系 .
1.3 过程装备的内涵与特色
具有多学科交叉 的特点
过程原理 化学工程
化学工艺
固体力学、流体力学、 热力学、机械原理
依托
装备基础
化工过程装备
机械工程
(三传一反)
热量传递、质量传递、 动量传递、反应工程
面宽、方向多, 更偏重工程应用
工程技术
过程放大设计 材料与机械 制造与控制
推动力之二——生态环保的需要
推动力之三——节能降耗的需要
推动力之四——长周期安全运行的需要
推动力之五——现代高新技术的促进
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3. 过程装备发展的推动力
3.4 过程工艺发展不断要求新装备
钢铁冶炼过程的进步导致了装备大更新
平炉 转炉
纯氧顶吹转炉
连铸连轧
石油加工过程的发展突出了新装备的不断涌现
流程工业装置大型化带来了装备技术的新要求 ① 千万吨级大炼油厂
△大型加氢反应器——锻焊技术难度大,材质高强韧化
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3. 过程装备发展的推动力
流程工业装置大型化带来了装备技术的新要求
① 千万吨级大炼油厂 △大型加氢反应器——锻焊技术难度大,材质高强韧化
世界最大 我国最大
内径(m) 6 5
3.1 最根本的推动力-国民经济和社会发展的需要 .
制造业比重
占GDP 占全部工业 占工业税金 占工业从业人员 占外贸出口
35.75% 79.69%
90%
90.7%
91.2%
工业增加值——美国1/4,日本1/2,与德国接近,世界第四。
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3. 过程装备发展的推动力
3.2 当前国家的急需
..
瓶颈
高等院校的专业设置,五十年代学习苏联,设置 了一千多个专业。
教育部从1998年开始,合并为500个专业。2000 年合并为250个专业。
戴帽的机械专业一律取消:如:轻工机械、纺织 机械、食品机械等。金相热处理、焊接等专业均 归入机械专业。
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1. 概述 1.2 化工机械专业的变革
唯一例外:化工机械由于其重要性,更名为“过 程装备与控制工程”,归入机械学科。
中空纤维膜分离器
水合物生成法分离气体——逐级分离出H2,CH4,C2H4等。 高效高负荷化的水合物生成反应器
从烟气中分出CO2 ——吸收塔,吸附器,膜分离器等。 ——注CO2采油,聚碳酸酯等。
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3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备
Leabharlann Baidu
...
温室气体CO2的减排
无熖化学燃烧——非常容易单独分出CO2加以利用
5倍 石油化工厂内:
吨油耗水——世界平均0.5,我国2.4 吨油排污水——世界平均0.15,我国1.84 工业污水回用率——美80%,日83%,我国只有10-20%
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3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备. .
工业污水的处理回用 水处理技术
充分显示:先进 装备的功效!
① 最简单的原油蒸馏——塔,炉,换热器,泵,罐。
② 催化反应过程占据主导地位
△气固流化床反应器(催化裂化工艺)——高温、抗磨
△液气固三相反应器(加氢工艺)——高压、氢腐蚀
冷壁(内保温)→热壁(内堆焊)
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3. 过程装备发展的推动力
3.4 过程工艺发展不断要求新装备
③聚烯烃品种越来越多,相应需要许多技术难度大的新设备 ——乙烯裂解炉,板翅式冷箱,350MPa超高压反应器, 聚丙烯环管反应器,带搅拌浆的各类聚合反应器,重型 螺旋卸料离心机等。
干法除尘━━旋风分离(7~8μm ,80~100mg/m3), 静电除尘(1μm,30mg/m3), 过滤(布袋、滤管、移动床)
干法脱硫━━移动床(反应吸附介质不再生,需资源化) ━━ 循环流化床(反应吸附介质可再生)
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3. 过程装备发展的推动力
3.5 生态环境保护呼唤先进装备
.....
6. 化学过程: (Chemical process) 遵循化学反应诸规律的过程。它 涉及化学反应,如:合成、分解 等过程及设备。
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2. 过程装备的学科范围、地位、与关系 . . . .
1.1 过程装备的概念
化学与物理变化
物质
产品
众多化学工艺
过程工业
覆盖面宽 资源、能源耗量大, 污染严重 产值比例高 发展前景好
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1. 概述 1.1 过程装备的由来
我校于1952年建校时设立的三个系为:有机工业系、无机 工业系、化工机械系。 我于1962年就读本校时的五个系为:第一有机系、第二有 机系、第一无机系、第二无机系、化工机械系。 化工机械系设三个专业:化工机械专业、化学工程专业、 自动化专业。
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1. 概述 1.2 化工机械专业的变革
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