化工靜設備基礎知識

1、機械維修公司機械維修公司20152015年年0808月月日日目目錄錄一、化工生產及特點一、化工生產及特點 化工生產與每個公民的生活息息相關，大到國防、航天、火箭，化工生產與每個公民的生活息息相關，大到國防、航天、火箭，小到涉及到每一個人的衣、食、住、行等等。在當今的信息化時小到涉及到每一個人的衣、食、住、行等等。在當今的信息化時代，化工生產任在國民經濟中占有很大的比例。可以說，化工生代，化工生產任在國民經濟中占有很大的比例?？梢哉f，化工生產的水平的高低是衡量一個國家綜合國力的表現?；どa尤其產的水平的高低是衡量一個國家綜合國力的表現?；どa尤其重要，其本身又具有其以下特點：重要，其本身又具

2、有其以下特點：u生產的連續(xù)性很強生產的連續(xù)性很強u介質的腐蝕性強、設備維護難度大介質的腐蝕性強、設備維護難度大u原料品種多、大多是危險化學品原料品種多、大多是危險化學品u工藝條件苛刻、溫度和壓力的變化大工藝條件苛刻、溫度和壓力的變化大u單元操作多，設備種類復雜單元操作多，設備種類復雜u生產技術含量高、管理難度大生產技術含量高、管理難度大二、化工設備的概念二、化工設備的概念u 化工設備化工設備 指指主要主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，如各種容器（槽、罐等）、反應釜、換熱器、塔器、普如各種容器（槽、罐等）、反應釜、換熱器、塔器、普通干燥器、蒸發(fā)器

3、，反應爐、電解槽、結晶設備、吸附通干燥器、蒸發(fā)器，反應爐、電解槽、結晶設備、吸附設備、普通分離設備以及離子交換設備等，又稱設備、普通分離設備以及離子交換設備等，又稱“靜設靜設備備”。u化工機器（化工機械）化工機器（化工機械） 指主要作用部件為運動的機械，如各種粉碎機，過指主要作用部件為運動的機械，如各種粉碎機，過濾機，離心分離機、旋轉窯、攪拌機、旋轉干燥機以及濾機，離心分離機、旋轉窯、攪拌機、旋轉干燥機以及流體輸送機械等，又稱流體輸送機械等，又稱“動設備動設備”。化工化工設備設備1.1.各種物料泵各種物料泵 2.2.各種風機各種風機3.3.各種空壓機各種空壓機 4.4.各種冷凍機各種冷凍機 5

4、.5.各種真空泵各種真空泵動設備動設備靜設備靜設備1 1、常壓容器、常壓容器2 2、壓力容器、壓力容器三、壓力容器及分類三、壓力容器及分類 壓力壓力容器容器一般是指在工業(yè)生產中用來完成一般是指在工業(yè)生產中用來完成反應、傳熱、傳質、反應、傳熱、傳質、分離、貯存分離、貯存等工藝過程，并等工藝過程，并承受承受0.1MPa0.1MPa表壓以上壓力表壓以上壓力的密閉容的密閉容器。器。特種設備安全監(jiān)察條例特種設備安全監(jiān)察條例中明確指出壓力容器的定義為：中明確指出壓力容器的定義為：壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，備，其范圍規(guī)定為最高

5、工作壓力大于或者其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于等于0.1MPa0.1MPa（表壓）表壓），且壓力與容積的乘積大于或者且壓力與容積的乘積大于或者等于等于2.5MPaL2.5MPaL的的氣體、液化氣體氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器；移動式容器；盛裝公稱工作壓力大于或者盛裝公稱工作壓力大于或者等于等于0.2MPa0.2MPa（表壓），表壓），且壓力與容積的乘積大于或者且壓力與容積的乘積大于或者等于等于1.0MPaL1.0MPaL的的氣體、液化氣體氣體、液化氣體和標準沸點等于或者和標準沸點等于或

6、者低于低于6060液體的氣瓶；氧艙等。液體的氣瓶；氧艙等。 、壓力容器的定義、壓力容器的定義II.壓力容器的基本組成 壓力容器主要由壓力容器主要由筒體、封頭、密封裝置、開孔接筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座管、支座及及安全附件安全附件這六大部件即構成了一臺壓力這六大部件即構成了一臺壓力容器的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容容器的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身；對于用于化學反應、傳熱、分離等工藝過器本身；對于用于化學反應、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內裝入工藝所要求的內件，程的容器，則須在外殼內裝入工藝所要求的內件，才能構成一個完整的產品。才能構成一個完整的產品

7、。 介質危害性指介質的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，介質危害性指介質的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性。其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性。A A、毒性、毒性B B、易燃性、易燃性 可燃氣體或蒸汽與空氣的混合物遇著明火能夠發(fā)生爆炸可燃氣體或蒸汽與空氣的混合物遇著明火能夠發(fā)生爆炸的濃度范圍稱爆炸濃度極限，爆炸時的最低濃度稱為爆炸下的濃度范圍稱爆炸濃度極限，爆炸時的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限，爆炸極限一般用可燃氣體或蒸限，最高濃度稱為爆炸上限，爆炸極限一般用可燃氣體或蒸汽在混合物中的體積分數表示。爆炸下限小于汽在混合物中的體積分數表示

8、。爆炸下限小于10%10%，或爆炸上，或爆炸上限和下限之差值大于等于限和下限之差值大于等于20%20%的介質，一般稱為易燃介質。的介質，一般稱為易燃介質。 按按壓力等級分類壓力等級分類 按承壓方式可分為內壓容器與外壓容器。內壓容器又按承壓方式可分為內壓容器與外壓容器。內壓容器又可按設計壓力分為可按設計壓力分為四個等級四個等級： 按容器在生產中的作用分類按容器在生產中的作用分類 按根據壓力容器在生產工藝過程中的作用，可分為按根據壓力容器在生產工藝過程中的作用，可分為反反應壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲存壓力容應壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲存壓力容器器4 4種。種。按安裝方式

9、分類按安裝方式分類u固定式壓力容器；固定式壓力容器；u移動式壓力容器。移動式壓力容器。移動式壓力容器移動式壓力容器按安全技術管理分類按安全技術管理分類 TSG R0004-2009TSG R0004-2009固定式壓力容器安全技術固定式壓力容器安全技術監(jiān)察監(jiān)察規(guī)程規(guī)程根據介質、設計壓力和容積三個因素根據介質、設計壓力和容積三個因素進行壓力容器分類，共分三類壓力容器。進行壓力容器分類，共分三類壓力容器。(1)(1)第一組介質：毒性程度為極度危害、高度危第一組介質：毒性程度為極度危害、高度危害的化學介質，易爆介質，液化氣體。害的化學介質，易爆介質，液化氣體。 (2)(2)第二組介質：除第一組以外的

10、介質第二組介質：除第一組以外的介質。a a、對于、對于第一組介質，壓力容器的分類見圖第一組介質，壓力容器的分類見圖A-1A-1； b b、對于、對于第二組介質，壓力容器的分類見圖第二組介質，壓力容器的分類見圖A-2A-2。圖圖A-1 A-1 壓力容器類別劃分圖壓力容器類別劃分圖第二組介質第二組介質四、反應設備四、反應設備、反應設備概述、反應設備概述 在在器內實現一個或幾個化學反應，并使反應器內實現一個或幾個化學反應，并使反應物通過化學反應轉變?yōu)榉磻a物的物通過化學反應轉變?yōu)榉磻a物的設備，稱為反設備，稱為反應設備。應設備。原原 料料前處理前處理化學反應化學反應后處理后處理產產 品品排排 污污排

11、排 氣氣循循 環(huán)環(huán)化工生產的典型流程化工生產的典型流程、反應器分類、反應器分類a)按聚集狀態(tài)分類按聚集狀態(tài)分類反應器反應器均相均相非均相非均相氣相反應器：石油烴裂解的管式爐就是氣相反氣相反應器：石油烴裂解的管式爐就是氣相反應器應器液相反應器：如生產乙酸乙酯的設備就是液相反液相反應器：如生產乙酸乙酯的設備就是液相反應器應器氣氣液：苯烴化制乙苯是采用氣液：苯烴化制乙苯是采用氣液相反應器液相反應器氣氣固：乙烯直接氧化制環(huán)氧乙烷是采用氣固：乙烯直接氧化制環(huán)氧乙烷是采用氣固相反應器固相反應器液液液液液液固固氣氣液液固固槽形（釜式）槽形（釜式）固定床固定床反應器反應器 管管式式流化床流化床 塔式塔式b)按

12、反應器結構形式分類按反應器結構形式分類移動床移動床釜式攪拌反應器 槽形（釜式）反應器槽形（釜式）反應器：主要用于液相均相、液相非均相或：主要用于液相均相、液相非均相或氣液相反應。可間歇操作，也可連續(xù)操作。由殼體、攪拌氣液相反應?？砷g歇操作，也可連續(xù)操作。由殼體、攪拌器和換熱裝置等組成。器和換熱裝置等組成。 塔式反應器塔式反應器：指高徑比較大的反應設備。廣泛用于氣液：指高徑比較大的反應設備。廣泛用于氣液相反應、液液相反應。相反應、液液相反應。 管式反應器管式反應器：用于氣相或液相連續(xù)反應，由于管子能承受：用于氣相或液相連續(xù)反應，由于管子能承受較高的壓力，用于加壓下的反應尤為適合。較高的壓力，用于

13、加壓下的反應尤為適合。 固定床反應器固定床反應器：流體通過靜態(tài)催化劑顆粒進行反應的反應：流體通過靜態(tài)催化劑顆粒進行反應的反應器，多用于氣固相反應，一般固體為催化劑，氣體為反器，多用于氣固相反應，一般固體為催化劑，氣體為反應物料。應物料。 流化床反應器流化床反應器：固體在反應器內呈流化狀態(tài)。主要用于氣：固體在反應器內呈流化狀態(tài)。主要用于氣固相催化反應。固相催化反應。 移動床反應器移動床反應器：固體顆粒自反應器頂部連續(xù)加入，自上而固體顆粒自反應器頂部連續(xù)加入，自上而下移動，由底部卸出，反應流體與顆粒成逆流接觸。下移動，由底部卸出，反應流體與顆粒成逆流接觸。、機械、機械攪拌式攪拌式反應器反應器 攪拌

14、攪拌容器又稱攪拌容器又稱攪拌罐，它由罐體、夾套和罐，它由罐體、夾套和附件等構成，其中罐體附件等構成，其中罐體和夾套均包括筒體、上和夾套均包括筒體、上封頭和下封頭；附件包封頭和下封頭；附件包括各管接頭、儀表、人括各管接頭、儀表、人孔和支座等。攪拌容器孔和支座等。攪拌容器的主要作用是為反應物的主要作用是為反應物料提供容積，并為反應料提供容積，并為反應過程提供溫度和壓力。過程提供溫度和壓力。 、管式反應器、管式反應器 管式反應器管式反應器的應用條件的應用條件：需要的反應時間較需要的反應時間較長；反應過程放出或吸入的熱量較大；或反應過長；反應過程放出或吸入的熱量較大；或反應過程在高溫、高壓條件下進行。

15、程在高溫、高壓條件下進行。 一種呈管狀、長徑比很大的連續(xù)操作反應器。一種呈管狀、長徑比很大的連續(xù)操作反應器。這種反應器可以很長，如丙烯二聚的反應器管長這種反應器可以很長，如丙烯二聚的反應器管長以公里計。反應器的結構可以是單管，也可以是以公里計。反應器的結構可以是單管，也可以是多管并聯；可以是空管，如管式裂解爐，也可以多管并聯；可以是空管，如管式裂解爐，也可以是在管內填充顆粒狀催化劑的填充管，以進行多是在管內填充顆粒狀催化劑的填充管，以進行多相催化反應。相催化反應。水平管式反應器盤管式反應器多管并聯管式反應器多管并聯管式反應器、塔式反應器、塔式反應器 塔式反應器是指高徑比較塔式反應器是指高徑比較

16、大的反應設備。大的反應設備。廣泛應用于廣泛應用于氣氣液相反應和液液相反應和液液相反應。液相反應。在氣液相反應過程中，至少有在氣液相反應過程中，至少有一種反應物在氣相，另一些反一種反應物在氣相，另一些反應物則在液相，氣相中的反應應物則在液相，氣相中的反應物必須傳遞至液相，在液相中物必須傳遞至液相，在液相中發(fā)生化學反應。有時，反應物發(fā)生化學反應。有時，反應物都存在于氣相，它們一齊傳遞都存在于氣相，它們一齊傳遞到催化劑溶液中進行反應。氣到催化劑溶液中進行反應。氣液相反應屬于非均相反應過程。液相反應屬于非均相反應過程。處理氣液相反應過程的反應器處理氣液相反應過程的反應器稱為氣液相反應器。稱為氣液相反應

17、器。填料塔反應器填料塔反應器板式塔反應器板式塔反應器回流的作用？回流的作用？噴淋塔反應器噴淋塔反應器 噴淋塔反應器噴淋塔反應器結構較為簡單，液體以細小液滴的方式分散于氣體中，氣體為連續(xù)相，液體為分散相，具有相接觸面積大和氣相壓降小等優(yōu)點。適用于瞬間、界面和快速反應，也適用于生成固體的反應。噴淋塔反應器具有持液量小和液側傳質系數過小，氣相和液相返混較為嚴重的缺點。鼓泡塔反應器鼓泡塔反應器塔式反應器特塔式反應器特征征： 反反應器高度為直徑的數倍以至十幾應器高度為直徑的數倍以至十幾倍；倍； 內部常設置能增加兩相接觸的構件，如填料，篩板等；內部常設置能增加兩相接觸的構件，如填料，篩板等； 適適用于兩種

18、流體相反應的過程。如氣液反應、液液反應。用于兩種流體相反應的過程。如氣液反應、液液反應。、固定床反應器、固定床反應器 催化劑以固相裝填在反應器內，反應物流以催化劑以固相裝填在反應器內，反應物流以氣氣相或液相相或液相通過催化劑床層，在催化劑表面進行化學通過催化劑床層，在催化劑表面進行化學反應的裝置稱固定床反應器。反應的裝置稱固定床反應器。 固定床反應器在石油加工、石油化工工業(yè)應用固定床反應器在石油加工、石油化工工業(yè)應用十分廣泛，例如：乙烯氧化制環(huán)氧乙烷、乙苯脫氫十分廣泛，例如：乙烯氧化制環(huán)氧乙烷、乙苯脫氫制苯乙烯等都在固定床反應器中進行。制苯乙烯等都在固定床反應器中進行。特征特征：反反應器內填充

19、有固定不動的固體顆粒。應器內填充有固定不動的固體顆粒。 可可以是催化劑，也以是催化劑，也可可 以以是固體反應物。是固體反應物。 適用于適用于氣固催化反應，固相加工反應，應用氣固催化反應，固相加工反應，應用非常廣泛。非常廣泛。 固定床反應器根據換熱方式不同固定床反應器根據換熱方式不同, ,可分為三種型式可分為三種型式: :(1)(1)換熱式固定床反應器換熱式固定床反應器列管式固定床反應器列管式固定床反應器特點：特點：1 1）結構型式類似于列管式）結構型式類似于列管式換熱器。換熱器。2 2）管內裝填催化劑，反應）管內裝填催化劑，反應物料自上而下通過床層；管物料自上而下通過床層；管間為載熱體，與管內

20、物料進間為載熱體，與管內物料進行換熱，以維持所需的溫度行換熱，以維持所需的溫度條件。條件。優(yōu)點：優(yōu)點：1 1、返混小，流、返混小，流體同催化劑可體同催化劑可進行有效接觸，進行有效接觸，當反應伴有串當反應伴有串聯副反應時可聯副反應時可得較高選擇性。得較高選擇性。2 2、催化劑機械、催化劑機械損耗小。損耗小。3 3、結構簡單。、結構簡單。缺點：缺點：1 1、傳熱差，反應放熱量很大時，即使是列管式反應器也可能出現飛溫（反應溫度失、傳熱差，反應放熱量很大時，即使是列管式反應器也可能出現飛溫（反應溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍）。去控制，急劇上升，超過允許范圍）。2 2、操作過程中催化劑不能更換，

21、催化劑需要頻繁再生的反應一般不宜使用，常代之、操作過程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應一般不宜使用，常代之以流化床反應器或移動床反應器。固定床反應器中的催化劑不限于顆粒狀，網狀催以流化床反應器或移動床反應器。固定床反應器中的催化劑不限于顆粒狀，網狀催化劑早已應用于工業(yè)上。目前，蜂窩狀、纖維狀催化劑也已被廣泛使用?；瘎┰缫褢糜诠I(yè)上。目前，蜂窩狀、纖維狀催化劑也已被廣泛使用。（2 2）絕熱式固定床反應器）絕熱式固定床反應器 絕熱式固定床反應器絕熱式固定床反應器 特點：特點：1 1）床層與外界沒有熱量）床層與外界沒有熱量交換。交換。2 2）結構簡單，造價低廉，）結構簡單，造價低廉，但適

22、用熱效應不大或催但適用熱效應不大或催化劑對溫度要求不高的化劑對溫度要求不高的反應。反應。特點：特點：流體沿軸向自上而下流體沿軸向自上而下流經床層，床層同外界無熱流經床層，床層同外界無熱交換。交換。特點：特點：流體沿徑向流過床層，流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動，可采用離心流動或向心流動，床層同外界無熱交換。床層同外界無熱交換。（3 3）自熱式固定床反應器）自熱式固定床反應器 以冷的原料作為載熱體，使冷原料本身預熱到反應所需以冷的原料作為載熱體，使冷原料本身預熱到反應所需的溫度，然后進入床層進行反應。的溫度，然后進入床層進行反應。自熱式固定床反應器自熱式固定床反應器u使用前提：使用前

23、提：放熱反應，熱量大致平衡。放熱反應，熱量大致平衡。固定床反應器的特點：固定床反應器的特點：1 1）固定床反應器之所以成為氣固相催化反應器的固定床反應器之所以成為氣固相催化反應器的主要型式，是和它具有的下述優(yōu)點分不開的。主要型式，是和它具有的下述優(yōu)點分不開的。2 2）床層極薄、流速很低，床層內流體軸向流動可床層極薄、流速很低，床層內流體軸向流動可看成理想置換流動，因而化學反應速度快，因此，看成理想置換流動，因而化學反應速度快，因此，為完成同樣生產任務，所需要的催化劑用量和反應為完成同樣生產任務，所需要的催化劑用量和反應器體積小。器體積小。3 3）流體停留時間可以嚴格控制，溫度分布可以適流體停留

24、時間可以嚴格控制，溫度分布可以適當調節(jié)，因而有利于提高化學反應的轉化率和選擇當調節(jié)，因而有利于提高化學反應的轉化率和選擇性。固定床中催化劑不易磨損，可在高溫高壓下操性。固定床中催化劑不易磨損，可在高溫高壓下操作。作。、流化床反應器、流化床反應器特征：反應器內固體粒子可以象流體特征：反應器內固體粒子可以象流體一樣被流化起來。一樣被流化起來。適用于氣固，液固，氣液固反應。適用于氣固，液固，氣液固反應。Eg:Eg:催化劑快速失活需立即再生的：催化劑快速失活需立即再生的：催化催化裂化裝置；裂化裝置；強放熱反應：強放熱反應：丙烯氨氧化，萘氧化，丙烯氨氧化，萘氧化，丁烯氧化脫氫；丁烯氧化脫氫；固相加工反應

25、：固相加工反應：黃鐵礦，閃鋅礦的焙黃鐵礦，閃鋅礦的焙燒，石灰石的煅燒等。燒，石灰石的煅燒等。（1 1）流化床工作原理）流化床工作原理 氣體從反應器底部的氣體分布板、分布管進入，將反應器床氣體從反應器底部的氣體分布板、分布管進入，將反應器床層上固體催化劑顆粒流化如液體沸騰狀，在流化狀態(tài)中進行反層上固體催化劑顆粒流化如液體沸騰狀，在流化狀態(tài)中進行反應。應。（2 2）流化床反應器的結構）流化床反應器的結構 流化床由流化床由濃相段濃相段、稀相段稀相段和和擴大段擴大段三部三部分組成。流化床的下部稱為濃相段，或稱密分組成。流化床的下部稱為濃相段，或稱密相段，化學反應主要在此段進行。在濃相段相段，化學反應主

26、要在此段進行。在濃相段部裝有氣體分布板，它有以下作用：支承床部裝有氣體分布板，它有以下作用：支承床層上的催化劑或其它固體顆粒；分流作用，層上的催化劑或其它固體顆粒；分流作用，使氣體通過分布板的孔均勻分布在床層的整使氣體通過分布板的孔均勻分布在床層的整個截面上，造成良好的起始流化床稀相段也個截面上，造成良好的起始流化床稀相段也裝有冷卻水管，目的是將反應溫度降至規(guī)定裝有冷卻水管，目的是將反應溫度降至規(guī)定的溫度以下，以終止反應。稀相段之上為擴的溫度以下，以終止反應。稀相段之上為擴大段。擴大段內裝有旋風分離器，以分離并大段。擴大段內裝有旋風分離器，以分離并回收被反應氣體帶走的催化劑細粒?；厥毡环磻獨怏w

27、帶走的催化劑細粒。、移動床反應器、移動床反應器u當催化劑由于積炭而迅速失活時，可以在移動床當催化劑由于積炭而迅速失活時，可以在移動床反應器中周期性地或連續(xù)地使催化劑緩緩離開反應反應器中周期性地或連續(xù)地使催化劑緩緩離開反應器去再生，然后通過機械傳送或氣動傳輸返回反應器去再生，然后通過機械傳送或氣動傳輸返回反應器。移動床中催化劑的磨損比流化床少。但由于混器。移動床中催化劑的磨損比流化床少。但由于混合不均勻以及傳熱性能差，不適于放熱反應。合不均勻以及傳熱性能差，不適于放熱反應。u 這類反應器應用于石油煉制中的催化裂化。后來這類反應器應用于石油煉制中的催化裂化。后來又推廣到連續(xù)再生的催化重整工藝中。在

28、反應器外又推廣到連續(xù)再生的催化重整工藝中。在反應器外再生催化劑，避免了為再生使工業(yè)裝置頻繁停工，再生催化劑，避免了為再生使工業(yè)裝置頻繁停工，并可使催化劑在更為苛刻的條件下工作。并可使催化劑在更為苛刻的條件下工作。移動床反應器（魯奇爐）移動床反應器（魯奇爐）特征特征：固體顆粒固體顆粒自反應器頂部連自反應器頂部連續(xù)加入，自上而續(xù)加入，自上而下移動，由底部下移動，由底部卸出卸出。反應。反應流體流體與顆粒成逆流接與顆粒成逆流接觸觸。適用適用：催化劑需催化劑需要連續(xù)再生的催要連續(xù)再生的催化反應、固相加化反應、固相加工反應。工反應。五、塔設備五、塔設備、塔設備簡介、塔設備簡介 塔設備是能夠實現蒸餾和吸收兩

29、種分離操作的氣液傳質設備，塔設備是能夠實現蒸餾和吸收兩種分離操作的氣液傳質設備，廣泛廣泛地應用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中。地應用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中。其結構形式基本上可以分為其結構形式基本上可以分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔和填料塔兩大類。雖然這兩種塔既能用于蒸餾操作也適用于吸收雖然這兩種塔既能用于蒸餾操作也適用于吸收操作，但在工業(yè)生產中，操作，但在工業(yè)生產中，當處理量大時多采用板式塔，而當處理量小時當處理量大時多采用板式塔，而當處理量小時多采用填料塔，當然也有例外。多采用填料塔，當然也有例外。對于一個具體地工藝過程，選用何種塔對于一個具體地工藝過程，選用何種塔型為宜，尚需根據

30、兩類塔型各自地特點和工藝本身地要求而定。型為宜，尚需根據兩類塔型各自地特點和工藝本身地要求而定。、塔設備的分類塔設備的分類塔設備的形式很多，為了便于比較和選擇，將塔設備進行分類。分類方塔設備的形式很多，為了便于比較和選擇，將塔設備進行分類。分類方式有很多種：式有很多種：u 按操作壓力分：按操作壓力分：常壓塔、減壓塔和加壓塔；常壓塔、減壓塔和加壓塔；u 按所完成的工藝過程分：按所完成的工藝過程分：精餾塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、反應塔精餾塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、反應塔和干燥塔；和干燥塔；u 按塔內件結構分：按塔內件結構分：板式塔、填料塔。板式塔、填料塔。、塔設備的總體結構、塔設備的總體結構

31、塔設備的總體結構有塔設備的總體結構有內內件、塔體、支座、人孔或手孔、件、塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱、扶梯、操作平臺等。除沫器、接管、吊柱、扶梯、操作平臺等。a a. . 塔體（外殼）塔體（外殼）由圓筒（等徑或不等徑）、上、下封由圓筒（等徑或不等徑）、上、下封頭構成。工作時承受內壓或外壓及溫度；風載荷；地震載荷；頭構成。工作時承受內壓或外壓及溫度；風載荷；地震載荷；偏置構件的偏心重力載荷等。偏置構件的偏心重力載荷等。b. b. 支座支座塔設備高大沉重，一般采用裙式支座。塔設備高大沉重，一般采用裙式支座。c. c. 人孔人孔不同的塔設備，人孔或手孔的結構及位置等也不同的塔設備，人孔

32、或手孔的結構及位置等也不相同。不相同。d. d. 接管接管有進、出液管、進、出氣管、回流管、取樣管、有進、出液管、進、出氣管、回流管、取樣管、儀表管、液位計管等。儀表管、液位計管等。e. e. 除沫器除沫器用于捕集夾帶在氣流中的液滴。用于捕集夾帶在氣流中的液滴。f. f. 吊柱吊柱安裝于塔頂，用于安裝、檢修時吊運塔內件安裝于塔頂，用于安裝、檢修時吊運塔內件。注：注：板式塔和填料塔板式塔和填料塔除內件以外，其余構除內件以外，其余構件是大致相同的。件是大致相同的。吊吊柱柱氣體氣體出口出口回流管回流管集油箱集油箱進料管進料管塔盤塔盤保溫支持保溫支持防渦流板防渦流板出料口出料口裙座裙座氣體入氣體入口管

33、口管殼體殼體人孔人孔梯子梯子平臺平臺破沫器破沫器回流液體分布管回流液體分布管液體分布器液體分布器填料壓圈填料壓圈填料填料填料支承填料支承液體收集器液體收集器液體再分布器液體再分布器氣體分布管氣體分布管填料塔與板式塔的比較填料塔與板式塔的比較填料塔板式塔、填料塔、填料塔 以以填料填料作為氣、液接觸和傳質的基本構件，液體作為氣、液接觸和傳質的基本構件，液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續(xù)相自在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作遞向流動，并進行氣、液兩相間的下而上與液體作遞向流動，并進行氣、液兩相間的傳質和傳熱。兩相的組分濃度和溫度沿塔高連續(xù)變傳質和傳熱。兩相的組分濃度

34、和溫度沿塔高連續(xù)變化。填料塔屬于微分接觸型的氣、液傳質設備化。填料塔屬于微分接觸型的氣、液傳質設備。A A、散裝填料、散裝填料 安裝安裝以亂堆為主的填料，也可以整砌。具有一以亂堆為主的填料，也可以整砌。具有一定外形的顆粒體，根據形狀分為：環(huán)形、鞍形及環(huán)定外形的顆粒體，根據形狀分為：環(huán)形、鞍形及環(huán)鞍形。鞍形。B B、規(guī)整填料、規(guī)整填料 在在塔內按均勻的幾何圖形規(guī)則、整齊地堆砌塔內按均勻的幾何圖形規(guī)則、整齊地堆砌的填料。的填料。規(guī)整填料塔示意圖規(guī)整填料塔示意圖、板式塔、板式塔 以塔板作為氣、以塔板作為氣、液接觸和傳質的基液接觸和傳質的基本構件，液體自上本構件，液體自上而下流入各層塔板，而下流入各層

35、塔板，形成液池，氣體以形成液池，氣體以鼓泡或噴射的形式鼓泡或噴射的形式自下而上穿過各層自下而上穿過各層塔板的篩孔、液池，塔板的篩孔、液池，使氣、液兩相密切使氣、液兩相密切接觸而傳質和傳熱。接觸而傳質和傳熱。兩相的組分濃度呈兩相的組分濃度呈階梯式變化，板式階梯式變化，板式塔屬于逐級接觸型塔屬于逐級接觸型的氣、液傳質設備。的氣、液傳質設備。1 1）、各種塔板的特點）、各種塔板的特點2 2）、板式塔性能比較）、板式塔性能比較 板式塔示意圖板式塔示意圖塔體塔體進口堰進口堰受液盤受液盤降液管降液管塔板塔板出口堰出口堰、除沫器、除沫器、裙座、裙座塔體塔體無保溫時無保溫時排氣孔排氣孔裙座筒體裙座筒體人孔人孔

36、螺栓座螺栓座基礎環(huán)基礎環(huán)有保溫時排氣孔有保溫時排氣孔引出管通道引出管通道排液孔排液孔保溫支撐圈保溫支撐圈、填料塔與板式塔的比較填料塔與板式塔的比較 對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都是可以適用對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都是可以適用的，必須根據具體情況進行選用。填料塔和板式塔有許多不同點，的，必須根據具體情況進行選用。填料塔和板式塔有許多不同點，了解這些不同點對于合理選用塔設備很有幫助。了解這些不同點對于合理選用塔設備很有幫助。填料塔操作范圍較小，特別是對于液體負荷變化更為敏感。填料塔操作范圍較小，特別是對于液體負荷變化更為敏感。當當液體負荷較小時，填料表面不能很好地潤濕，

37、傳質就效果急劇下液體負荷較小時，填料表面不能很好地潤濕，傳質就效果急劇下降；當液體負荷過大時，則容易產生液泛。設計良好的板式塔，降；當液體負荷過大時，則容易產生液泛。設計良好的板式塔，則具有大得多的操作范圍。則具有大得多的操作范圍。填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的物料，填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的物料，而某些類而某些類型的板式塔（如大孔徑篩板、泡罩塔等）則可以有效地處理這種型的板式塔（如大孔徑篩板、泡罩塔等）則可以有效地處理這種物質。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。物質。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。當氣液接觸過程中需要冷卻以移除反應熱或溶解熱時，填料塔當氣液接觸過程

38、中需要冷卻以移除反應熱或溶解熱時，填料塔因涉及液體均布問題而使結構復雜化。因涉及液體均布問題而使結構復雜化。板式塔可方便地在塔板上板式塔可方便地在塔板上安裝冷卻盤管。同理，當有側線出料時，填料塔也不如板式塔方安裝冷卻盤管。同理，當有側線出料時，填料塔也不如板式塔方便。便。以前亂堆填料塔直徑很少大于以前亂堆填料塔直徑很少大于0.5m0.5m，后來又認為不宜，后來又認為不宜超過超過1.5m1.5m，根據近，根據近1010年來填料塔的發(fā)展狀況，這一限制年來填料塔的發(fā)展狀況，這一限制似乎不再成立。板式塔直徑一般不小于似乎不再成立。板式塔直徑一般不小于0.6m0.6m。關于板式塔的設計資料更容易得到而且

39、更為可靠，因關于板式塔的設計資料更容易得到而且更為可靠，因此板式塔的設計比較準確，安全系數可取得更小。此板式塔的設計比較準確，安全系數可取得更小。當塔徑不很大時，填料塔因結構簡單而造價便宜。當塔徑不很大時，填料塔因結構簡單而造價便宜。對于易起泡物系，填料塔更適合，因填料對泡沫有限對于易起泡物系，填料塔更適合，因填料對泡沫有限制和破碎的作用。制和破碎的作用。對于腐蝕性物系，填料塔更適合，因可采用瓷質填料。對于腐蝕性物系，填料塔更適合，因可采用瓷質填料。對熱敏性物系宜采用填料塔，因為填料塔內的滯液量對熱敏性物系宜采用填料塔，因為填料塔內的滯液量比板式塔少，物料在塔內的停留時間短。比板式塔少，物料在

40、塔內的停留時間短。填料塔的壓降比板式塔小，因而對真空操作更為適宜。填料塔的壓降比板式塔小，因而對真空操作更為適宜。六、換熱設備六、換熱設備、換熱器簡介、換熱器簡介 在煉油、化工生產中，絕大多數的工藝過程都有加在煉油、化工生產中，絕大多數的工藝過程都有加熱、冷卻和冷凝的過程，這些過程總稱為換熱過程。傳熱、冷卻和冷凝的過程，這些過程總稱為換熱過程。傳熱過程的進行需要一定的設備來完成，這些使傳熱過程熱過程的進行需要一定的設備來完成，這些使傳熱過程得以實現的設備就稱之為換熱設備。得以實現的設備就稱之為換熱設備。 據統(tǒng)計，在化工廠中換熱設備的投資占全部工藝設據統(tǒng)計，在化工廠中換熱設備的投資占全部工藝設備

41、總投資的備總投資的35354040, ,因為絕大部分的化學反應或傳因為絕大部分的化學反應或傳質傳熱過程都與熱量的變化密切相關，如反應過程中：質傳熱過程都與熱量的變化密切相關，如反應過程中：有的要放熱、有的要吸熱、要維持反應的連續(xù)進行，就有的要放熱、有的要吸熱、要維持反應的連續(xù)進行，就必須排除多余的熱量或補充所需的熱量。工藝過程中某必須排除多余的熱量或補充所需的熱量。工藝過程中某些廢熱或余熱也需要加以回收利用，以降低成本。些廢熱或余熱也需要加以回收利用，以降低成本。、衡量、衡量換熱器的指標換熱器的指標A.傳熱傳熱效率要高效率要高。B.結構要緊湊。結構要緊湊。C.要要節(jié)省材料。節(jié)省材料。D.流體流

42、體在設備中的阻在設備中的阻力要小，即壓力降要小。力要小，即壓力降要小。E.要求要求結構可靠、制結構可靠、制造成本低，便于安裝、造成本低，便于安裝、檢修、使用檢修、使用周期長周期長。 由于要全部滿足由于要全部滿足上上述要求是非常困難的，述要求是非常困難的，因而產生了因而產生了各種各樣的各種各樣的換熱器，以適應各種特換熱器，以適應各種特定的工藝條件定的工藝條件。、換熱器分類、換熱器分類（1 1）按按傳熱方式可分為傳熱方式可分為：直接接觸式、蓄熱式、直接接觸式、蓄熱式、間壁式。間壁式。（2 2）按）按其工藝用途可分為：冷卻器（其工藝用途可分為：冷卻器（coolercooler）、）、冷凝器（冷凝器（

43、condensercondenser）、加熱器（一般不發(fā)生相）、加熱器（一般不發(fā)生相變 ） （變 ） （ h e a t e rh e a t e r ） 、 蒸 發(fā) 器） 、 蒸 發(fā) 器 （ 發(fā) 生 相 變 ）（ 發(fā) 生 相 變 ）（evaporatorevaporator）、再沸器（）、再沸器（reboilerreboiler） 、廢熱、廢熱鍋爐鍋爐（waste waste heat boilerheat boiler） 。（3 3）按）按材料分類：分為金屬材料和非金屬材料材料分類：分為金屬材料和非金屬材料換熱器換熱器。直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器管式換熱器管式

44、換熱器板式換熱器板式換熱器、列、列管式換熱器的基本結構管式換熱器的基本結構形式形式1 1）列）列管式換熱器的主要結構：管式換熱器的主要結構：殼體、管箱、管板、換熱管、折流擋板殼體、管箱、管板、換熱管、折流擋板以及以及其它附件其它附件組成。組成。2 2）列）列管式換熱器的工作原理：管式換熱器的工作原理：低溫低溫流流體（藍色體（藍色）由管箱進入換熱管）由管箱進入換熱管，高溫，高溫流流體體 （紅色）在（紅色）在管外流動，由于兩種流體存在溫度差，于是通過管壁進行管外流動，由于兩種流體存在溫度差，于是通過管壁進行熱量熱量交換交換。、列、列管式換熱器的主要類型管式換熱器的主要類型1 1）固定）固定管板式換

45、熱器管板式換熱器A A、結構、結構特點：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入特點：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入了了熱補償原件熱補償原件膨脹膨脹節(jié)。節(jié)。B B、優(yōu)點、優(yōu)點：結構簡單、緊湊、能承受較高的壓力，：結構簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低造價低，管程，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。更換。C C、缺點、缺點：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產生：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產生較大的較大的熱應力熱應力。D D、適用、適用場合：適用于殼程介質清潔，不易結垢，場合：適用于殼程介質清潔，不易結垢，管程需清洗管程需清洗以及溫差以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓不

46、大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合力不大的場合。具有補償圈的固定管板式換熱器具有補償圈的固定管板式換熱器帶補償圈的列管式換熱器工作示意圖帶補償圈的列管式換熱器工作示意圖固定管板式換熱器結構圖固定管板式換熱器結構圖1排氣口 2封頭 3法蘭 4管板 5排氣口 6殼體 7列管 8支座 9定距管 10折流板 11膨脹節(jié) 12殼體接管 13排氣口 14封頭接管 15封頭 16排氣口 17法蘭 18管板 19排液口 20支座 21接管 22排液口 23入口管a、固定管板式換熱器、固定管板式換熱器 b、帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器、帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器 c、d、浮頭式換熱、浮頭式換熱 e、U形管式換熱器

47、形管式換熱器2 2）浮頭式換熱器浮頭式換熱器 兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管長方向浮動。當殼體與管束因溫度不同而引起熱膨長方向浮動。當殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時，管束連同浮頭可在殼體內沿軸向自由伸縮，脹時，管束連同浮頭可在殼體內沿軸向自由伸縮，可完全消除熱應力?？赏耆裏釕?。特點：特點：結構較為復雜，成本高，消除了溫差應力，結構較為復雜，成本高，消除了溫差應力，是是應用較多的一種結構形式。應用較多的一種結構形式。 圖圖 6-2 6-2 浮頭式換熱器浮頭式換熱器1 1吊環(huán)；吊環(huán)； 2 2平蓋板；平蓋板； 3 3法蘭；法蘭； 4 4接口

48、；接口； 5 5管線接管；管線接管； 6 6分程板；分程板； 7 7殼體；殼體；8 8排氣口；排氣口；9 9接管；接管；1010接管；接管； 1111封頭；封頭；1212接管；接管； 13 13排氣口；排氣口； 14 14接管；接管； 1515支座；支座； 16 16內封頭；內封頭； 1717堰板；堰板； 18 18吊耳；吊耳； 19 19浮頭襯托；浮頭襯托； 20 20浮動管板；浮動管板； 21 21列管；列管； 2222折流板；折流板； 23 23定距管；定距管； 24 24支座；支座； 25 25接管；接管； 26 26排液口；排液口； 2727法蘭；法蘭； 28 28固定管板；固定管板

49、； 2929法蘭；法蘭； 30 30排液口；排液口； 31 31接管；接管； 3232管箱管箱浮頭式列管換熱器工作示意圖浮頭式列管換熱器工作示意圖3 3）U U形管式形管式換熱器換熱器 把每根管子都彎成把每根管子都彎成U U形，兩端固定在同一管板上，每根管子形，兩端固定在同一管板上，每根管子可自由伸縮，來解決熱補償問題?？勺杂缮炜s，來解決熱補償問題。特點：結構較簡單，管程不易清洗，常為潔凈流體，適用于高特點：結構較簡單，管程不易清洗，常為潔凈流體，適用于高壓氣體的換熱。壓氣體的換熱。 U型管式列管換熱器工作示意圖型管式列管換熱器工作示意圖4 4）填料函式）填料函式換熱器換熱器 一端可以自由滑動

50、，但密封是靠填料函，結構比浮頭稍簡一端可以自由滑動，但密封是靠填料函，結構比浮頭稍簡單。在殼程流體壓力較高時，它易泄漏，特別對于易燃、易爆、單。在殼程流體壓力較高時，它易泄漏，特別對于易燃、易爆、易揮發(fā)有毒的流體是不適合的，化工廠內很少應用。易揮發(fā)有毒的流體是不適合的，化工廠內很少應用。填料函式換熱器填料函式換熱器活動管活動管板板填料壓蓋填料壓蓋填料填料填料函填料函縱向隔板縱向隔板填料函式換熱器填料函式換熱器5 5） 列管式換熱器的常見故障與處理方法列管式換熱器的常見故障與處理方法故障產生原因處理方法傳熱效率下降列管結垢清洗管子殼體內不凝汽或冷凝液增多排放不凝汽和冷凝液列管、管路或閥門堵塞檢查

51、清理振動殼程介質流動過快調節(jié)流量管路振動所致加固管路管束與折流板的結構不合理改進設計機座剛度不夠加固機座管板與殼體連接處開裂焊接質量不好清除補焊外殼歪斜，連接管線拉力或推力過大重新調整找正腐蝕嚴重，外殼壁厚減薄鑒定后修補管束、脹口滲漏管子被折流板磨破堵塞或換管殼體和管束溫差過大補脹或焊接管口腐蝕或脹（脹）接質量差換管或補脹、板式換熱器、板式換熱器 平板式換熱器平板式換熱器 冷熱流體在板片的兩側流過，通過板片換熱。板上可被壓制成多種形冷熱流體在板片的兩側流過，通過板片換熱。板上可被壓制成多種形狀的波紋，可增加剛性；提高湍動程度；增加傳熱面積；易于液體的均勻狀的波紋，可增加剛性；提高湍動程度；增加

52、傳熱面積；易于液體的均勻分布。分布。優(yōu)點：優(yōu)點：傳熱效率高，總傳熱系數大，結構緊湊，操作靈活，安裝檢修方便。傳熱效率高，總傳熱系數大，結構緊湊，操作靈活，安裝檢修方便。缺點：缺點：耐溫、耐壓性較差，易滲漏，處理量小。耐溫、耐壓性較差，易滲漏，處理量小。板式換熱器工作示意圖板式換熱器工作示意圖板式換熱器板式換熱器板翅式換熱器板翅式換熱器 板翅式換熱器是一種傳熱效果好，更為緊湊的板式板翅式換熱器是一種傳熱效果好，更為緊湊的板式換熱器。換熱器。 板翅式換熱器板翅式換熱器的基本結構，是由于平隔板和各種型的基本結構，是由于平隔板和各種型式的翅片構成板束組裝而成。在兩塊平行薄金屬板（平式的翅片構成板束組裝

53、而成。在兩塊平行薄金屬板（平隔板）間，夾入波紋狀或其他形狀的翅片，兩邊以側條隔板）間，夾入波紋狀或其他形狀的翅片，兩邊以側條密封，即組成為一個單元體。各個單元體又以不同的疊密封，即組成為一個單元體。各個單元體又以不同的疊積適當排列，并用釬焊固定，成為常用的逆流或錯流式積適當排列，并用釬焊固定，成為常用的逆流或錯流式板翅式換熱器組裝件，或稱為板束。再將帶有集流進出板翅式換熱器組裝件，或稱為板束。再將帶有集流進出口的集流箱焊接到板束上，就成為板翅式換熱器。口的集流箱焊接到板束上，就成為板翅式換熱器。優(yōu)點優(yōu)點：結構高度緊湊，傳熱效率高，允許較高的操作壓：結構高度緊湊，傳熱效率高，允許較高的操作壓力。

54、力。缺點缺點：制造工藝復雜，檢修清洗困難。：制造工藝復雜，檢修清洗困難。 板翅式換熱器板翅式換熱器螺旋板式換熱器工作示意圖螺旋板式換熱器工作示意圖七、儲存壓力容器及其它設備七、儲存壓力容器及其它設備、臥式圓柱形儲罐、臥式圓柱形儲罐 臥式圓柱形儲罐簡稱臥式儲罐或臥罐，可分為地面臥式儲臥式圓柱形儲罐簡稱臥式儲罐或臥罐，可分為地面臥式儲罐與地下臥式儲罐。罐與地下臥式儲罐。臥式圓柱形儲罐臥式圓柱形儲罐、立式平底筒形儲罐、立式平底筒形儲罐 這類固定式儲罐屬于大型倉儲式常壓或低壓存儲設備，主這類固定式儲罐屬于大型倉儲式常壓或低壓存儲設備，主要用于儲存壓力不大于要用于儲存壓力不大于0.1MPa0.1MPa的

55、消防水、石油、汽油等常溫條的消防水、石油、汽油等常溫條件下飽和蒸汽壓較低的物料。件下飽和蒸汽壓較低的物料。可分為可分為固定頂儲罐固定頂儲罐和和浮頂儲罐浮頂儲罐。立式平底筒形儲罐立式平底筒形儲罐進料口進料口進料口進料口出料口出料口安裝液位計安裝液位計人孔人孔、球形儲罐、球形儲罐南極板南極板立桿立桿頂部平臺頂部平臺北極板北極板赤道帶板赤道帶板螺旋盤梯螺旋盤梯上溫帶板上溫帶板中間平臺中間平臺支柱支柱下溫帶板下溫帶板球形儲罐球形儲罐、壓力容器的安全附件、壓力容器的安全附件 壓力壓力容器的安全附件是為防止容器超溫、超壓、超負荷而裝設容器的安全附件是為防止容器超溫、超壓、超負荷而裝設在設備上的一種安全裝置。壓力容器的安全附件較多，但最常用的在設備上的一種安全裝置。壓力容器的安全附件較多，但最常用的安全附件有安全泄壓裝置（安全閥、爆破安全附件有安全泄壓裝置（安全閥、爆破片、防爆帽片、防爆帽）、壓力表、）、壓力表、液位計等液位計等。安全泄壓裝置安全泄壓裝置 安全安全泄壓裝置是為保證壓力容器安全運行，防止它超壓的一種器具。泄壓裝置是為保證壓力容器安全運行，防止它超壓的一種器具。常見常見的安全泄壓裝置有的安全泄壓裝置有安全閥、爆破片和防爆帽安全閥、爆破片和防爆帽。功能：功能：當容器在正常工作壓力下運行時，保持嚴密不漏，若容當容器在正常工作壓力下運行時，保持嚴密不漏，若容器內壓力一旦超過規(guī)定，則