化工设备教案

1、 10/28化工设备教案第一章化工容器概述一、 压力容器的概念化工设备工艺过程中静止设备的总称。容器化工设备外壳的总称。压力容器承受压力载荷作用的容器。的特点：高温、高压，介质易燃易爆、有毒。二、 化工容器的构造组成根本件、接收、法兰对外连接件、人孔、手孔、液面计附件以及一些内构件等零部件组成。筒体、封头：就如同房子四周的墙，它是构成容器空间的主要部件属主要。壳体按外形的不同，可以分为圆筒壳体、圆锥壳体、球壳体、椭圆及平板封头等。接收：是介质进出容器的通道。属主要受压元件。支座：是用于支承容器的部件。属主要受压元件。液面计：用于观看或监控液位的部件属安全附件，此外还有安全阀、压力表等。三、 化

2、工容器的分类、承压性质、构造材料、设计压力凹凸及安全监察要求分。按材料分类：金属容器、非金属容器、复合材料容器等.按容器外形分类：矩形容器、球形容器、圆筒形容器等。按承压性质分类：内压容器和外压容器两种。常压时的外压容器，又称为真空容器。按设计压力凹凸分类：高压容器(Mpa)P100依据在生产过程中的作用原理分类 四种反响容器代号R：完成介质的物理、化学反响。如：合成塔、反响器、发生器等。换热容器E：完成介质的热量交换。如：热交换器、加热器、冷却器、冷凝器、废热锅炉等。分别容器S：完成介质的压力平衡和气体净化等。如：分别器、过滤器、缓冲器、洗涤器、吸取塔等。盛装生产生活用的原料气体、液体、液化

3、气体等。如：各种贮槽、贮罐、高位槽、槽车等。按安全监察要求分类：P*V乘积及生产过程中的重要性，可以分为：一、二、三类容器。压力容器分类。介质危害性：指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等，其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性。毒 性：是指某种化学毒物引起机体损伤的力气。极度危害级：最高容许浓度.1m；高度危害级.0m；中度危害级.0/；轻度危害级：最高容许浓度0mgm。选用、制造、检验和治理的要求愈高。Q235-B不能使用介质危害性钢板应逐张超声检测射线或超声检测气密性试验易燃介质：爆炸下限10%，或爆炸下限和上限之差20%的介质如甲烷、乙烷、乙烯、氢气、丙烷、丁烷等。压力容器盛装的易燃

4、介质主要指易燃气体和液化气体。易燃介质容器均承受全焊透构造第一类压力容器三类容器 其次类压力容器第三类压力容器第三类压力容器：具有以下状况之一的，为第三类压力容器:高压容器；中压容器仅限毒性程度为极度和高度危害介质； c中压储存容器pV 乘积大pV 乘积大pV 乘积大于等于 f高压、中压管壳式余热锅炉； g中压搪玻璃压力容器； 指响应标准中抗拉强度规定值下限540MPa移动式压力容器包括：铁路罐车介质为液化气体、低温液体液化气体运输半挂车、低温液体运输半挂半挂车和罐式集装箱介质为液化气体、低温液体等50m35m3a、中压容器； b低压容器仅限毒性程度为极度和高度危害介质； c低压反响容器和低压

5、储存容器；d低压管壳式余热锅炉； e低压搪玻璃压力容器。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。应的分类方法。其次章 换热器热交换器一、换热器热交换器概述换热器是将热流体的局部热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。腐蚀性能。换热器的分类比较广泛：反响釜、压力容器、冷凝器、反响锅、 螺石墨换热器、空气换热器、钛换热器等等。换热设备要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点，用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵，不锈钢则难耐很多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。热量传递有着亲热联系，因而均可以通过换热器来完成。标准，

6、形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下根本要求：合理地实现所规定的工艺条件；构造安全牢靠；便于制造、安装、操作和修理；经济上合理。同时也是提高能源利用率的主要设备之一。工艺设备的组成局部，如氨合成塔内的热交换器。传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。热器。20 年月消灭板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，构造紧凑，传热效果好，因此间续进展为多种形式。30 年月初，瑞典首翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30 年月末，瑞典又制造出第一台板壳式型材料制成的换热器开头留意。60 年月左右，由于空间技术和尖端科学的快速进展，迫切需要各种高效能60 年月开头，为了适应高温

7、存高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的进展。70年月中期，为了强化传热，在争辩和进展热管的根底上又创制出热管式换热器。二、换热器热交换器的分类换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进展热量交换的换热器，度差得以准时分别。空气分别装置中。热器，因此又称外表式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器依据传热面的构造不同可分为管式、板面式和其他型式。管式式换热器。换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。错流和折流等流向。热器使用中在壁两侧形成

8、的污垢层，金属壁的热阻相对较小。调。为了降低污垢的热阻，可设法延缓污垢的形成，并定期清洗传热面。一浮头式换热器构造与特点浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮也。这样为检修、清洗供给了便利。但该换热器构造较简洁，Di，一般推举b1=35mm。这样，当浮头侧的钩圈撤除后，即装配，所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。也得到了不段的改进和完善。装便利。进了自身的进展。故迄今为止在各种换热器中扔占主导地位。换热管的选择与要求管子用于粘性大或者污浊的流体，小直径的管子用于较清洁的流体。管子材料的选择应依据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。机械进展清洗，一般用于管束可抽

9、出管间清洗的场合。形排列，而各程之间则经常承受正方形排列，这样便于安排隔板位置。短路而给传热带来不利影响。定方法。假设间距太小，当承受焊接连接时，相邻两根管的焊缝太近，焊缝质量受1.25 倍。使流体依次流过各程管束。板。浮头式换热器的优缺点优点：管束可以抽出，以便利清洗管、壳程；介质间温差不受限制；450 6.4兆帕；可用于结垢比较严峻的场合；缺点： 1小浮头易发生内漏；20%；构造简洁管壳式换热器的选型选型时要考虑的因素构造特点、工作特性，依据具体条件做出方案，比较各方案做出最优的选择。选型时要考虑的因素有：材料、介质、压力、温度、温差、压降、结垢情况、检修清理方法等各种因素。安全因素是换热

10、器选型时最主要因素。包括强度、刚度足够，构造可靠，满足密封要求，材料与介质相容。例温差应力的考虑、密封性的考虑等能完成工艺要求有足够的传热面积、介质有良好的有利于传热的流淌状态，经济上较合理。U 形管，管、壳程的清洗，是否分程，介质的黏度对流淌的影响，是否须可拆构造等利于制造、安装和修理制造较简洁、运行性能良好、运行费用低等。选型的一般原则式换热器。温差较大时，可选用浮头式换热器、U 形管式换热器、填料函式换热器和滑动管板式换热器。要对壳程进展机械清洗时，可选用管束可抽出的构造。高温高压时，可选用 U 形管式换热器。宜承受填料函式换热器。管程介质和壳程介质不允许相混时，可承受双管板构造的换热器

11、。二板式换热器热交换器板式换热器概述液、液汽进展热交换的抱负设备。它具有换热效率高、351/390%以上。板式换热器广泛应用与冶金、石油、化工、食品、制药、船舶、纺织、造纸等行业，是加热、冷却、热回收、快速灭菌的优良设备。板式换热器构造及外形尺寸BR 不经常拆洗工况承受和悬挂式构造拆洗较频繁的工况承受两种。一般式紧板、支架、上下定位横梁、压紧螺栓等主要零件组成。板式换热器流程工作原理其速度的大小方向不断的转变，致使流体在不大的流速下 Rc=200 时，激装、检查拆洗便利、耐腐性强、使用寿命长等突出优点。 换热器的流程是由很多A 板和 B 板交替板式换热器的流程组合形式很多，都是承受不同的换向板

12、片和不同组装来实现 的，流程组合形式可分为单流程，多流程和汽液交换流程，混合流程形式。 要依据工艺条件来选择换热器的流程组合。板式换热器的安装4 个吊耳，供起吊时用，吊绳不得挂在接收、定位横梁或板片上。、换热器四周要留有 1 米 左右的空间，以便于检修。则，换热器性能将受到影响。、安装管路时，应在管路上配齐阀门、压力表、温度计，流量把握阀应装在换热器进口处，在出口处应装排气阀。、当使用介质不干净，有较大颗粒或长纤维时，进口处应装有过滤器。在远处，使电流回路通过换热器而造成损坏。使用投产前预备A 保证全部螺栓均匀全都。1.25 倍的操作压力分别进展水压试验，保压二格外钟无泄漏方可投产。、本设备使

13、用前用清自来水进展 20 分钟左右清洗循环即可了。备中，降低传热效果。没能发挥设备最正确性能。、本设备用于食品、制药投产前将每只螺栓松开，将每板片用棕刷清洗干净82o 90o 热水进展 10 20 分钟循料即可生产了。板式换热器操作规程然后开大高压侧阀门。、停车运行时应缓慢切断高压侧流体，再切断低压流体，请留意这样做将大大有助于本设备之使用寿命。性能造成泄漏。制止操作时猛烈冲击。板式换热器的清洗和维护但压力不得高于工作压力，也可用对不锈钢无腐蚀性的化学清洗剂清洗。、如长时间使用，板片会有确定的沉积物结垢而影响换热效果，因此须定学清洗剂洗刷。留意不得用金属刷洗刷，以免损伤板片影响防腐力气。、拆装

14、方法：A 、一般式换热器：松开压紧螺栓，按挨次解体清洗后，严格按图纸流程顺序用工艺螺栓即等于定位螺栓和压紧螺栓 1.5 倍长的。组装压紧，再换上定位螺栓均匀压紧到不泄漏，压紧尺寸不得小于尺寸 A 。B 、悬挂式换热器：松开螺栓后，将活动压紧板向支架一端移去。然后将每块板片移开分别洗刷后照原样装回压紧至不泄漏。但如压紧到小于尺寸 A 时或密封垫老化，则必需对密封垫进展更换。、更换密封垫的方法，拉下旧垫片，用汽油浸泡密封槽内剩余胶水，清洗801 强力胶，将密封垫嵌72 小时前方可组装使用。三、换热器热交换器的检修、清洗操作内抽出管束，外头盖端必需也留出一米以上的位置以便装拆外头盖和浮头盖。用机械法

15、清洗管内时。两端都可以对管子进展刷洗操作。U 的一端留出足够的空间以便能拆卸壳体。 换热器不得在超过铭牌规定的条件下状况。管壳式换热器就是利用管子使其内外的物料进展热交换、冷却、冷凝、加变化。冷却水经常循环使用，由于水的蒸发，使盐类浓缩，产生沉积或污垢。又修理及清洗。四、换热器热交换器的材料及防腐制造工艺、强度、压力、介质、腐蚀、安全性能方面来考虑。材料选择不当将会造成安全性能下降或失效，寿命降低。经济、合理、安全将是设计者选用材料首 了其使用场合。一换热器的材料面介绍几种常用材料的牌号及性能。1、黑色金属材料Q235-B、Q235-A Q235-A.F 沸腾钢。 纹。2、低合金钢CrMo C

16、rMo 好。18MnMoNbR、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。换热管一般选用、12Cr1MoVG、09Cr2A1MoV、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。35CrMo、12Cr1Mo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。3、低温用钢低合金钢在低温状态下使用应具有良好的韧性，且金属组织稳定。09MnNiDR、15MoNiDR。、09MnD。、16MnMoD、20MnMoD、08MnNiCrMoD、10Ni3MoVD。4、高合金钢高合金钢又分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。马氏体不锈50196范围使用，用

17、量较大。为此选用高合金钢应依据不同介质和温度，选用不同组织的不锈钢，一般选用牌号如下。0Cr17Ni14Mo2 0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3、00Cr18Ni5Mo3Si2。、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3。00Cr19Ni10 00Cr17Ni14Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2。5、有色金属及合金铜及铜合金也称为海军铜，由于具有良好的导热性、塑性好，海水冷

18、却器中应用较普遍。、H70-1、H70Sn-1。铝及合金铝镁合金在海水冷却器中使用有良好的抗蚀性。镍及合金6、稀有金属常减压装置常压塔顶冷却器和空冷器对钛使用较多，以延长设备寿命。7、非金属材料塑料等。非金属材料主要用于强腐蚀介质的场合，如有硝酸、浓硫酸、盐酸、苛性碱、温耐压低，抗冲击性能也较差。二换热器的防腐换热器使用量大、包括在建工程、改造工程、更工程中的使用。而在9020 亿美元，此，抗腐蚀材料及防腐措施尤为重要。目前，换热器防腐有如下几种措施。1、防腐涂层一般承受非金属涂层，常用的水冷器有防腐、防垢涂料847 和901，还有Ni-P镀，但在油气系统使用较多的是涂陶瓷，现场证明效果较好。

19、但6m 涂到腐蚀将会加剧，所以涂均匀是把握质量的重要因素。2、金属涂层艺效果虽好，但造价昂贵是阻碍使用的障碍。3、金属堆焊一般承受碳钢、CrMo 钢堆焊不锈钢较多，用来抗硫化氧和酸氢使用很多。另外，还有复合板、双向钢管用量也较大，效果较好。4、缓蚀剂目前炼油装置、化工装置多承受一脱四注的方式较多，效果也较明显。国外也有露点腐蚀处注水的方式，把握露点腐蚀。蚀技术将是世纪的关键课题。第三章 塔设备根底学问塔设备种类塔设备的主要构件及作用塔设备的一般构造塔设备的载荷种类及对强度的影响常见腐蚀部位、形态及腐蚀缘由塔设备运行中常见故障及处理方法第一局部一、塔设备主要功能液或液液相之间进展充分接触，到达相

20、际传热及传质的目的。在塔设备中能进展的单元操作有：精馏、吸取、解吸，气体的增湿及冷却等。二、塔设备的分类分类方法有： 按操作压力分有加压塔、常压塔及减压塔； 按单元操作分有精馏塔、吸取塔、解吸塔、淬取塔、反响塔、枯燥塔等； 按内件构造分有板式塔、填料塔。板接触的气液传质设备。塔内以塔板为根本构件，气体自塔底以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相亲热接触而进展传质传热，两相的浓度呈阶梯式变化。泡帽等和穿流式塔板穿流式筛板和穿流式栅板等。填料塔属于微分接触型的企业传质设备。塔内以填料为气液接触和传质的根本化。依据构造特点分为乱堆填料鲍尔环、阶梯环、环矩鞍等颗粒填料及规章填料网波浪填料、板波

21、浪填料、格栅填料。其次局部塔设备的主要构件及作用一、塔的主要构件座、人孔或手孔、除沫器、接收、吊柱及扶梯、操作平台等组成 。塔体 塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头内压或外压、温度外，还要考虑风载荷、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求支座 塔体支座是塔体与根底的连接构造。由于塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，通常承受裙式支座。人孔及手孔 为安装、检修、检查等需要，往往在塔体上设置人孔或手孔。不同的塔设备，人孔或手孔的构造及位置等要求不同。接收 用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备相连接。按其用途可分为计接收

22、等。除沫器 用于捕集夹带在气流中的液滴。除沫器工作性能的好坏对除沫效率、分别效果都具有较大的影响。吊柱 安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。第三局部一、板式塔一常用板式塔的类型1、泡罩塔板等局部组成，如以以下图所示。形泡罩的直径有 80mm100mm150mm 三种。优点：分别效率；气液比的范围大，不易堵塞等。缺点：构造简洁、造价高、气相压降大、以及安装修理麻烦等。的分别力气等要求时，可考虑使用泡罩塔。2、浮阀塔浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90，以限制F1 型、 T 型等 。浮阀塔优点：生产力气大；操作弹性大；浮阀塔缺点：在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气

23、速时塔板效率有所下降；浮阀阀片有卡死和吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难；3、筛板塔及降液管等局部。优点构造简洁，制造和修理便利，一样条件下生产力气高于浮阀塔；塔板压力降较低，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔；缺点小孔径筛板易堵塞，不适于处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。4、舌形塔及浮动舌形塔舌型塔盘产生的缘由一般状况下，塔盘上气流垂直向上喷射如筛板塔，这样往往造成较大的同时通过调整倾斜角度还可以转变液流方向，减小液面梯度和液体返混。舌形塔列的舌片。舌片开启确定的角度，舌孔方向与液流方向全都。舌形塔构造简洁，安装检修便利，但这种塔的负荷弹性较小，塔板效率较低，因而使用受到

24、确定限制。舌孔有两种，三面切口及拱形切口。通常承受三面切口的舌孔。舌片的大小有 50mm20(3)浮动舌形塔20 60 年月研制的一种定向喷射型塔板。它的处理力气著增加，板效率也较高，但其舌片简洁损坏。201.5mm，20g。5、穿流式栅板塔形成泡沫；与蒸气接触后的液体不断地通过孔缝流下。由于没有降液管，所以构造简洁，加工简洁、安装修理便利，投资少；因节约了降液管所占的塔截面20%100%；40%80%，其缺点是：30%60%，但因这种塔盘的开孔率大，同样分别条件下，塔总高与泡罩塔根本一样；2.53.0。导向筛板塔鼓泡区内气体分布均匀，故可增大处理力气和削减塔板压力降。板式塔的比较板塔操作范围

25、较窄，塔板效率随负荷变化较大，应用受到确定限制。二塔盘构造有降液管，而流式塔盘上的气液两一样时通过塔盘上的孔道流淌， 考虑到溢流式塔盘是炼油厂主要使用形式，今日主要介绍溢流式塔盘构造。溢流式塔盘由气液接触元件、塔板、降液管及受液盘、溢流堰等构成。1、塔盘的分类DN700mm 时，DN800mm 时宜承受分块式塔盘。整块式塔盘法兰连接。分块式塔盘焊制整体圆筒，不分塔节。2、降液管从而仅有清液流往下层塔盘。降液管的构造型式可分为圆形降液管和弓形降液管两类 。圆形降液管通常用于液体负荷低或塔径较小的场合，弓型降液管适用于大液量及大直径的塔 。3、受液盘见以以下图)。受液盘的型式和性能直接影响到塔的侧

26、线取出、降液管的液封和流体流入塔盘的均匀性等。平型受液盘适用于物料简洁聚合的场合 ；当液体通过25mm 水柱，或使用倾斜式降液管时，应承受凹型受液盘4、溢流堰及进口堰溢流堰有保持塔盘板上确定液层高度和促使液流均匀分布的作用。 承受平型受冲力，常在液体进口处设置进口堰二、填料塔一填料积。可分为散装填料和规整填料两大类。1、散装填料颗粒填料，依据外形分以下三种：环形填料：拉西环填料、 鲍尔环填料 、阶梯环填料鞍形填料：弧鞍填料 、矩鞍填料 、改进矩鞍填料金属鞍环填料以做到各处均匀如一，因而简洁产生沟流等不良状况，从而降低塔的效率。提高了传热传质的效果。规整填料的种类依据构造可分为丝网波浪填料和板波

27、浪填料。二填料的支撑装置下；支承操作时填料层的重量；保证足够的开孔率，使气液两相能自由通过。 1、栅板型支承支承栅板是构造最简洁、最常用的填料支承装置如以以下图。它由相互垂直装填料直接乱堆在栅板上， 将空隙堵塞从而削减其开孔率。2、气液分流型支承支承装置。三填料塔的液体分布器的影响最大，所以液体分布器是填料塔最重要的塔内件之一。液体分布器依据其构造形式，可分为管式、槽式、喷洒式及盘式。四液体收集再分布器1、填料层分段当液体沿填料层向下流淌时，有流向器壁形成“壁流”的倾向，结果使液体分布不均，降低传质效率，严峻时使塔中心的填料不能被润湿而形成“干锥”。为了各自的径向浓度差。2、典型构造安排锥 用

28、于小塔仅能装在填料层的分段之间作为壁流收集器使用。改进安排锥可装在填料层里，收集壁流并进展液体再分布用于直径大于600mm 塔。多孔盘式再分布器合，故承受长方形升气管分布盘上的孔数按喷淋点数确定，孔径为升气管的尺寸应尽可能大，其底部常铺设金属网，以防填料吹进升气管中。40mm 以上。斜板复合再分布器斜板复合式再分布器是把支承板、收集器、再分布器结合在一起以以下图，了液体的喷淋点数，因而能取得良好的分布效果。五、填料的压紧和限位装置1、填料压紧器体式或分块构造，视塔径大小及塔体构造而定。2、填料限位器而造成填料层消灭空隙，从而影响塔的传质效率。对于金属及塑料制成的散装填料，可承受如以以下图 所示

29、的网板构造作为填料限壁，对于大塔，则用支耳固定。对于规整填料，因具有比较固定的构造，因此限位器也比较简洁，使用栅条间 的栅板即可。第四局部 塔器内件的选择原则操作方式，以及技术经济性能等综合考虑。一般状况下应考虑如下方面：1、对于腐蚀性物系，通常选用填料塔。由于填料可以选用耐腐蚀性能好的非金属材料，比板式塔便于处理。2、对于易起泡物系，选用填料塔更适合。因填料对泡沫有限制和裂开作用。而承受板式塔则简洁产生物沫夹带，以致淹塔。3、对于处理易聚合或含固体颗粒的物料，易承受板式塔。这样不易堵塞及便于清洗。4、对于热敏性的物系，宜承受填料塔。由于填料塔的滞液量比板式塔少，物降比板式塔低，所以更适宜真空操作。5、对于在分别过程中有明显吸热或放热效应的物系，宜承受板式塔。由于板题,而使构造简洁化。6、对于有多个进料及侧线出料的塔器，宜承受板式塔。的效率太低。8、对于处理量或负荷波动较大的场合，板式塔优于填料塔。因液体量过小，9600mm 时，宜选用填料塔，这样节省费用。10、型填料一般比塔板的通量大、效率高，因此在完成一样分别任务时，可以承受比较小的塔径和更低的塔高。一、塔设备载荷分析1、压力载荷工作载荷，塔操作或压力试验时承受的压力。2、质量载荷3、风载荷二、