化工廠設(shè)備課件

第一部分緒論一、化工生產(chǎn)化工生產(chǎn)——以天然物質(zhì)或者其他工業(yè)產(chǎn)品為原料，通過物理或化學手段將其加工成產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。需要通過一定的工藝流程來完成。工藝流程——反應(yīng)設(shè)備為骨干，由系列單元通過管路串聯(lián)組成的系統(tǒng)裝置。1二、化工機械化工機械是化工生產(chǎn)中使用的各種機械設(shè)備的總稱。靜設(shè)備——工作時不運動的機械。如換熱器、塔等。動設(shè)備——依靠自身的運動進行工作的機械。如壓縮機、泵等。2三、聯(lián)系化工生產(chǎn)離不開化工機械，化工機械一方面直接服務(wù)于化工生產(chǎn)，另一方面又促進和發(fā)展新的工藝過程。3第二部分材料在化工設(shè)備中需要用到的是各種類型的鋼材料，這就需要我們對其有一個大概的了解。鋼按其化學成分可分為碳鋼、低合金鋼、合金鋼。4一、碳鋼按其含碳量的不同又可分為：低碳鋼0.021%﹤Wc≤0.25%中碳鋼0.25%﹤Wc≤0.6%高碳鋼0.6%﹤Wc≤1.3%5⒈普通質(zhì)量的非合金鋼如Q235A、B、C、DQ235表示屈服極限為235MPa。A、B、C、D表示四個由低到高的質(zhì)量等級號Q195Q215(A、B)⒉優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼如10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70等常用鋼種。其含碳量越高，鋼的強度、硬度越高，塑性、韌性越低。牌號是用平均含碳量萬分數(shù)的前兩位數(shù)字表示。20號鋼指的是含碳量為0.20%。6⒊非合金工具鋼牌號用T表示，數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分數(shù)。如T8表示平均含碳量為0.8%。高級優(yōu)質(zhì)非合金工具鋼在鋼號后面加注A.⒋非合金鑄鋼牌號用ZG加兩組數(shù)字表示。第一組表示最低屈服極限（MPa）第二組表示最低抗拉強度（MPa）.如ZG310-570.7二、低合金鋼最常用的是低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。其牌號的表示方法與普通質(zhì)量的非合金鋼一樣。如Q345。8三、合金鋼合金鋼的牌號用“數(shù)字+化學元素符號+數(shù)字”來表示。如果為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后加A。前面的數(shù)字表示平均含碳量，若為兩位數(shù)表示平均含碳量的萬分數(shù)；若為一位數(shù)表示平均含碳量的千分數(shù)；若為“0”時表示平均含碳量小于或等于0.08%；若為“00”時表示平均含碳量小于或等于0.03%；若無數(shù)字時表示平均含碳量大于或等于1%；如00Cr18Ni10表示含碳量小于或等于0.03%，含鉻量18%，含鎳量10%。9不銹鋼不銹鋼通常按基體組織分為：

1、鐵素體不銹鋼。含鉻12％～30％。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。

2、奧氏體不銹鋼。含鉻大于18％，還含有8％左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。

3、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點，并具有超塑性。

4、馬氏體不銹鋼。強度高，但塑性和可焊性較差。

5、沉淀硬化型不銹鋼。具有有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用。

按成分可分為Cr系（SUS400）、Cr－Ni系（SUS300）、Cr－Mn－Ni（SUS200）及析出硬化系（SUS600）。

10中外不銹鋼牌號對照：序號中國日本美國10Cr18Ni9SUS304304200Cr19Ni10SUS304L304L30Cr17Ni12Mo2SUS316316400Cr17Ni14Mo2SUS316L316L50Cr19Ni13Mo3SUS317317600Cr19Ni13Mo3SUS317L317L112008年不銹鋼新牌號標準注解

1、碳（C）含量標識1)舊牌號：Cr之前的數(shù)字表示碳的千份之幾的含量。如201（1Cr17Mn6Ni5N）：碳（C）含量千分之一；2Cr13（420），7Cr17(440A)，分別表示碳（C）含量千分之二和千分之七；如果C≤0.08%為低碳，標識為“0”，如（304）0Cr18Ni9；C≤0.03%為超低碳，標識為“00”，如00Cr17Ni14Mo2（316L）。

2)新牌號：Cr之前的數(shù)字表示碳（C）的萬分之幾的含量。如201牌號為12Cr17Mn6Ni5N，表示碳（C）含量萬分之十二（0.12%）；304牌號為06Cr19Ni10，表示碳（C）含量萬分之六（0.06%）；316L牌號為022Cr17Ni12Mo2，表示碳（C）含量萬分之二點二（0.022%）。其它標識基本不變。總結(jié)：新牌號中碳（C）含量較之以前更加明確。12

2、個別材質(zhì)原料含量發(fā)生調(diào)整

原料含量發(fā)生變動的部分鋼種比較：

序號中國標準日本（JIS）美國新標準舊標準ASTMUNS106Cr19Ni100Cr18Ni9SUS304304S30400

2022Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2SUS316L316LS31603

3019Cr19Mo2NbTi00Cr18Mo2SUS444444S44400

406Cr18Ni11Ti0Cr18Ni10Ti

SUS321321S32100

506Cr19Ni10N0Cr19Ni9N

SUS304N1304NS30451

13第三部分防腐一、腐蝕基本概念金屬材料在周圍介質(zhì)作用下發(fā)生破壞稱為腐蝕。二、腐蝕的類型按反應(yīng)機理：化學腐蝕——金屬材料與干燥的氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學作用而引起的腐蝕。腐蝕速率較小。電化學腐蝕——金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學作用而引起的腐蝕。如金屬在酸堿鹽溶液、土壤、海水中的腐蝕。腐蝕速率比化學腐蝕大得多。按腐蝕形態(tài)均勻腐蝕局部腐蝕14三、防腐措施1、覆蓋層保護——用耐蝕性良好的材料覆蓋在耐蝕性較差的被保護材料表面，將被保護材料與腐蝕性介質(zhì)隔開。2、電化學保護——通過改變金屬在電解質(zhì)溶液中的電極電位，從而控制金屬腐蝕的方法。①陰極保護——犧牲陽極的保護和外加電流保護兩種。②陽極保護——被保護金屬與外加直流電源的正極相連接，使金屬表面生成鈍化膜起保護作用。3、緩沖劑保護添加少量的能阻止或減緩金屬腐蝕的物質(zhì)使金屬得到保護的方法。緩沖劑有鉻酸鹽、硝酸鹽等陽極型緩沖劑，鋅、錳和鈣的鹽類等陰極型緩沖劑。等等

15第四部分淺談化工設(shè)備一、塔1、填料塔以填料作為氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件。液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續(xù)相自上而下與液體作逆流流動，并進行氣液兩相間的傳質(zhì)和傳熱。兩相的組分濃度或溫度沿塔高呈連續(xù)變化。

填料塔的特點：具有結(jié)構(gòu)簡單，壓力降小，以填料作為氣液接觸元件，氣液兩相在填料層中逆向連續(xù)接觸。對于氣體吸收，真空蒸餾以及處理耐腐蝕性流體的操作，頗為實用。當塔徑增大時，引起氣液分布不均勻，接觸不良等，造成效率下降，稱為放大效應(yīng)。為防止塔中部液體出現(xiàn)壁流效應(yīng)，所以安裝有液體再分布器。16填料塔的結(jié)構(gòu)示意圖17缺點：具有重量大，造價高，清理檢修麻煩，填料損耗大等。槽式液體分布器18填料塔總體結(jié)構(gòu)：填料吸收塔：填料萃取塔：填料類型：填料支撐裝置：液體分布裝置：液體再分布裝置：192、板式塔是以塔板作為基本構(gòu)件，氣體自塔底向上以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層，使氣-液相密切接觸而進行傳質(zhì)和傳熱，兩相的組分濃度呈階梯式變化。20板式塔的總體結(jié)構(gòu)示意圖：21（1）泡罩塔組成：升氣管和泡罩優(yōu)點：塔板操作彈性大，塔效率也比較高，不易堵。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，塔板阻力大但生產(chǎn)能力不大。塔板是氣液兩相接觸傳質(zhì)的場所，為提高塔板性能，采用各種形式塔板。常用塔板的類型

2223（2）篩板塔板塔板上開圓孔，孔徑：3-8mm，大孔徑篩板：12-25mm。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低、塔板阻力小目前，廣泛應(yīng)用的一種塔型。2425介紹幾個概念：◆回流液：在精餾過程中，混合液所產(chǎn)生的蒸汽從塔頂蒸出，從冷凝器冷凝為液體，將其中一部分冷凝液回流，沿塔板式填料下流，叫回流液，將另一部分稱排出液?！艋亓鞅龋?/p>

回流量與排出量之間的比值。（回流比大對產(chǎn)品質(zhì)量好，分離效果好，但能量消耗大。）26

塔內(nèi)氣、液兩相異常流動液泛產(chǎn)生的原因、現(xiàn)象及措施主要原因：1、蒸汽量過大（針對一定量的液體）2、回流量過大（針對一定量的氣體）3、進料量過大（針對一定量的氣體）現(xiàn)象：當氣速增大到一定程度，由于填料層內(nèi)的持液量愈積愈多，充滿整個空隙。故氣體的壓降幾乎呈垂直上升之勢，此時，塔內(nèi)氣液兩相發(fā)生了由原來氣相是連續(xù)相，液相是分散相，變?yōu)橐合嗍沁B續(xù)相，而氣相是分散相，并以鼓泡狀通過液層的現(xiàn)象。主要措施：1、減小蒸汽量2、減小進料量3、減小回流量27液泛現(xiàn)象：28二、泵離心泵1、離心泵結(jié)構(gòu)示意圖：29離心泵工作原理圖302、離心泵操作注意事項：離心泵啟動前，必須向泵內(nèi)灌滿液體，至泵殼頂部的小排氣旋塞開啟時有液體冒出為止，以保證泵內(nèi)吸入管內(nèi)無空氣積存。離心泵應(yīng)在出口閥關(guān)閉即流量為零的條件下啟動，此點對大型的泵尤其重要。電機運轉(zhuǎn)正常后，再逐漸開啟調(diào)節(jié)閥，至達到所需流量。停泵前亦應(yīng)先關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，以免壓出管路內(nèi)的液體倒流入泵內(nèi)使葉輪受沖擊而損壞。31氣蝕現(xiàn)象32氣蝕：離心泵工作時，在葉輪中心區(qū)域產(chǎn)生真空形成低壓而將液體吸上。如果形成的低壓很低，則離心泵的吸上能力越強，表現(xiàn)為吸上高度越高。但是，真空區(qū)壓強太低，以致于低于體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區(qū)發(fā)生大量汽化產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體擠入高壓區(qū)后急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產(chǎn)生了極大的局部沖擊力，造成對葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過程，稱為氣蝕現(xiàn)象。氣敷：離心泵啟動時，若泵內(nèi)存有空氣，由于空氣密度很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將儲槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，雖啟動離心泵也不能輸送液體。此種現(xiàn)象稱為氣縛，表示離心泵無自吸能力，所以必須在啟動前向殼內(nèi)灌滿液體。33屏蔽泵1、結(jié)構(gòu)特點：把泵和電機連在一起，電動機的轉(zhuǎn)子和泵的葉輪固定在同一根軸上，利用屏蔽套將電機的轉(zhuǎn)子和定子隔開，轉(zhuǎn)子在被輸送的介質(zhì)中運轉(zhuǎn)，其動力通過定子磁場傳給轉(zhuǎn)子。

屏蔽泵基本型軸內(nèi)循環(huán)屏蔽泵基本型軸外循環(huán)屏蔽泵基本分離型342、優(yōu)點：(1)全封閉(2)安全性高(3)結(jié)構(gòu)緊湊占地少(4)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，不需加潤滑油(5)使用范圍廣

35注意：屏蔽泵嚴禁空轉(zhuǎn)。因為無法形成外循環(huán)，電機軸無法得到潤滑，軸承與軸承套磨損很大。36計量泵（Meteringpump）：又稱比例泵。計量泵的傳動裝置是通過偏心輪把電機的旋轉(zhuǎn)運動變成柱塞的往復運動。偏心輪的偏心距可調(diào)，以此來改變柱塞往復的行程，從而達到調(diào)節(jié)和控制泵的流量的目的。計量泵一般用于要求輸液量十分準確或幾種液體要求按一定配比輸送的場合。隔膜泵：用彈性金屬薄片或耐腐蝕性橡皮制成的隔膜將活柱與被輸送液體隔開，與活柱相通的一側(cè)則充滿油或水。當活柱往復運動時，迫使隔膜交替向兩側(cè)彎曲，將液體吸入和排出。計量泵動畫演示：隔膜泵工作原理動畫演示：37旋渦泵螺桿泵