化工廠常用化工設(shè)備介紹

1、化工廠常用化工設(shè)備簡介化工設(shè)備是指化工生產(chǎn)中靜止的或者配有少量傳動機構(gòu)組成的裝置， 主要用于完成傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等過程，或用于儲存物料。 化工設(shè)備通常按以下方式分類。1. 按照結(jié)構(gòu)特征和用途分為：容器，塔器，熱換器，反應(yīng)器（包括 反應(yīng)釜，固定床或流化床和管式爐等） 、分離器、儲存器。2. 按照材料分為：金屬設(shè)備（碳鋼，合金鋼，鑄鐵，鋁，銅等） ，非 金屬設(shè)備（內(nèi)襯橡膠，塑料，耐火材料和搪瓷等） ，其中碳鋼設(shè)備 最常用。3. 按受壓情況分為：外壓設(shè)備（包括真空設(shè)備）和內(nèi)壓設(shè)備，內(nèi)壓設(shè)備又分為常壓設(shè)備（操作壓力 V=07MPA低壓設(shè)備（0.1MPAvpviOMPA 中壓設(shè)備（1.6MPAvp1

2、0 MPA 高壓設(shè)備（10MPAVpV100MPA 超高壓設(shè)備（ p100MPA4. 按設(shè)備靜止與否分為：靜設(shè)備和動設(shè)備。靜設(shè)備（塔、釜、換熱器、干燥器、儲罐等 動設(shè)備（壓縮機、離心機、風(fēng)機、泵、固體粉碎機械、三、化工容器結(jié)構(gòu)與分類1 、基本結(jié)構(gòu) 在化工類工廠使用的設(shè)備中， 有的用來貯存物 料， 如各種儲罐、 計量罐、 高位槽； 有的用來對物料進行物 理處理，如換熱器、精餾塔等；有的用于進行化學(xué)反應(yīng)，如聚合釜，反應(yīng)器，合成塔等。盡管這些設(shè)備作用各不相同，形狀結(jié)構(gòu) 差異很大，尺寸大 小千差萬別， 內(nèi)部構(gòu)件更是多種多樣， 但它 們都有一個外殼， 這個外殼就叫化工容器。 所以化工容器是化 工生產(chǎn)中所

3、用設(shè)備外部殼體的總稱。由于化工生產(chǎn)中，介質(zhì)通常 具有較高的壓力，故化工容器痛常為壓力容器?；と萜饕话阌赏搀w、 封頭、支座、法 蘭及各種開孔所組成 .1）筒體 筒體是化工設(shè)備用以儲存物料或完成傳質(zhì)、傳熱或 化學(xué)反應(yīng)所需要的工作空間， 是化工容器最主要的受壓元件之 一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計算確定。圓柱形 筒體（即圓 筒）和球形筒體是工程中最常用的筒體結(jié)構(gòu)。2）封頭 根據(jù)幾何形狀的不同，封頭可以分為球形、橢圓形、 碟形、球冠形、錐殼和平蓋 等幾種，其中以橢圓形封頭應(yīng)用最多。 封頭與筒體的連接方式有可拆連接與不可拆連接（焊接）兩種， 可拆連接一般采用法蘭連接方式。3）密封裝置 化工容器上需要

4、有許多密封裝置，如封頭和筒 體間的可拆式連接，容器接管與外管道間可拆連接以及人孔、手 孔蓋的連接等， 可以說化工容器能否正常安全地運行在 很大程度 上取決于密封裝置的可靠性。4）開孔與接管 化工容器中，由于工藝要求和檢修及監(jiān)測的 需要，常在筒體或封頭上開設(shè)各種大小的孔或安裝接管，如人孔、 手孔、視鏡孔、物料進出口接管，以及安裝壓力表、液面計、安 全閥、測溫儀表等接管開孔。5）支座 化工容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置 不同，化工容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類，其中 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 四種。大型容器一般采用裙式支座。臥式容器支座有支承式、

5、鞍 式和圈式支座三種；以鞍式支座應(yīng)用最多。而球形容器多采用柱 式或裙式支座。6）安全附件 由于化工容器的使用特點及其內(nèi)部介質(zhì)的化學(xué) 工藝特性， 往往需要在容器上設(shè)置一些安全裝置和測量、控制儀 表來監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)， 以保證壓力容器的使用安全 和工藝過 程的正常進行。 化工容器的安全裝置主要有安全閥、爆破片、緊 急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計、測溫儀表等。上述筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件等 即構(gòu)成了一臺化工設(shè)備的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即 為容器本身。對用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器而言，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個完整的產(chǎn)品。2、

6、分類 從不同的角度對化工容器及設(shè)備有各種不同的分類 方法， 常用的分類方法有以下幾種。1）按壓力等級分 按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容 器與外壓容器。 內(nèi)壓容器又可按設(shè)計壓力大小分為四個壓力等級， 具體劃分如下：低壓（代號 L）容器 0.1MPa p1.6 MPa;中壓（代號 M）容器 1.6MPa p10.0 MPa;高壓（代號 H）容器 10.OMPaW p 100Mpa。外壓容器中， 當(dāng)容器的內(nèi)壓小于一個絕對大氣壓時又稱為真空容器。2）按原理與作用分 根據(jù)化工容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用， 可分為反應(yīng)容器、 換熱容器、 分離容器、 儲存容器。 反應(yīng) 容器（代號R）主要是用于完成介質(zhì)的

7、物理、化學(xué)反應(yīng)的容器， 如反應(yīng)器、 反應(yīng)釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。 換熱容器（代號E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。 如管殼式余熱鍋爐、 熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱 器等。 分離容器（代號S）主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖 和氣體凈化分離的 容器。如分離器、過濾器、蒸發(fā)器、集油器、 緩沖器、干燥塔等。 儲存容器（代號C其中球罐代號B）主要是用于儲存、盛 裝氣體、液體、液化 氣體等介質(zhì)的容器。如液氨儲罐、液化石油 氣儲罐等。在一臺化工容器中， 如同時具備兩個以上的工藝作用原理時， 應(yīng)按工藝過程的主要作用來劃分品種。3）按相對壁厚分 按容器的壁厚可分為薄壁容器和

8、厚壁容器， 當(dāng)筒體外徑與內(nèi)徑之比小于或等于1.2mm 時稱為薄壁容器，大于 1.2mm 時稱厚壁容器4）按支承形式分 當(dāng)容器采用立式支座支承時叫立式容器， 用臥式支座支承時叫臥式容器。5）按材料分 當(dāng)容器由金屬材料制成時叫金屬容器；用非金 屬材料制成時，叫非金屬容器。6）按幾何形狀分 按容器幾何形狀，可分為圓柱形、球形、 橢圓形、錐形、矩形等容器。7）按安全技術(shù)管理分 上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了 壓力容器的某個設(shè)計參數(shù)或使用狀況， 還不能綜合反應(yīng)壓力容器 面臨的整體危害水平。 例如儲存易燃或毒性程度中度以及上危害 介質(zhì)的壓力容器，其危害性要比相同幾何尺寸、儲存毒性程序輕 度或非易燃介質(zhì)的

9、壓力容器大得多。壓力容器的危害性還與其設(shè) 計壓力p和全容積V的乘積有關(guān)，pV值愈 大，則容器破裂時爆 炸能量愈大，危害性也愈大，對容器的設(shè)計、制造、檢驗、使用 和管理的要求愈高。為此， 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用既 考慮容器壓力與容積乘積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及容器品 種的綜合分類方法，有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理該方法將壓力容器分為三類。（ 1）、第三類壓力容器 具有下列情況之一的為第三類壓力容KB器。 高壓容器； 中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）； 中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10 MPam3） 中 壓 反 應(yīng) 容 器 （ 僅 限 易 燃

10、 或 毒 性 程 度 為 中度危害介質(zhì)，且pV乘積0.5 MPa .m3）; 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積0.2 MPa m3）; 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐； 中壓搪玻璃壓力容器； 使用強度級別較高（指相應(yīng)標(biāo)準中抗拉強度規(guī)定值下限大 于等于 540 MPa ） 的材料制造的壓力容器； 移動式壓力容器， 包括鐵路罐車 （介質(zhì)為液化氣體、 低 溫液體） 罐式汽車 液 、 化氣體運輸（半掛）車、低溫液體 運輸（半掛）車、永久氣體運輸（半掛）車 和 罐式集裝箱（介 質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等； 球形儲罐（容積大于等于50m3）; （11）低溫液體儲存容器（容 積大于 5 m3

11、）。（ 2）、第二類壓力容器 具有下列情況之一的為第二類壓力容 器。中壓容器； 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)） ; 低壓反應(yīng)容器和低 壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)） ； 低 壓管殼式余熱鍋爐； 低壓搪玻璃壓力容器。（ 3）、第一類壓力容器 除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類 壓力容器。四、化工塔設(shè)備的分類和結(jié)構(gòu)一）塔設(shè)備的分類1、按操作壓力分類 :加壓塔 ,減壓塔；常壓塔。2、按化工單元操作分類 :精餾塔； 吸收塔和解吸塔； 萃取塔； 反應(yīng)塔；再生塔；干燥塔3、按氣液接觸的基本構(gòu)件分類 : 填料塔；板式塔（二） 塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)1、塔設(shè)備的基本部件 :支座； 液體出

12、口； 填料支承； 卸料孔； 塔體；填料；液體再分布器 :噴淋裝置1）塔體 塔體是塔設(shè)備的主要部件，大多數(shù)塔體是等直徑、 等壁厚的圓筒體， 頂蓋以橢圓 形封頭為多。但隨著裝置的大型化， 不等直徑、不等壁厚的塔體已逐漸增多。塔體除滿足工藝條件對 它提出的強度、剛度要求外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所 帶來的影響，以及吊裝、運輸、檢驗、開停工等情況。 塔體材質(zhì) 常采用的有：鑄鐵、碳素鋼、低合金鋼、不銹耐酸鋼（復(fù)層、襯 里）等。2）塔體支座 塔設(shè)備常采用裙式支座。它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強 度和剛度， 來承受塔體操作重量、 風(fēng)力、地震等引起的載荷。 塔 體支座的材質(zhì)常采用碳素鋼，也有采用鑄鐵的。3）塔體附件

13、接管；人孔和手孔；吊耳；吊柱 ;平臺和爬梯。2、填料塔1裙座； 2裙座人孔； 3塔底液體出口； 4裙座氣孔； 5塔體； 6人孔； 7蒸汽入口； 8塔板； 9回流入口； 10吊柱； 11塔頂蒸汽出口； 12進料口填料塔是化學(xué)工業(yè)中最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一， 在塔內(nèi)設(shè) 置填料使氣液兩相能 夠達到良好傳質(zhì)所需的接觸面積。 填料塔具 有結(jié)構(gòu)簡單，便于用耐腐蝕材料制造，適應(yīng)性較好。 填料塔廣泛 的應(yīng)用在蒸餾、吸收和解吸操作，而在大型裝置中，填料塔的使 用范圍正在擴大。六十年代后期，直徑超過 3 米的填料塔已十分 普遍。目前，填料塔不僅可以大型化，而且在某些方面超過了板 式塔的規(guī)模。所以，近代化學(xué)、石油工

14、業(yè)中， 填料塔的地位變得 日益重要。近來，由于塔內(nèi)采用接觸面積較大的矩鞍型或聚丙烯 鮑爾環(huán)填料，經(jīng)實踐證明，已克服大型填料塔的不足，顯示出效率高，處理量大，壓力降小等優(yōu)點1）填料i、填料的選擇 填料塔操作的好壞與選用填料的正確與否有很大關(guān)系。選擇填料的原則如下：單位體積填料的表面積要大； 使氣液相接觸的自由體積要大；對氣相阻力要小，即空隙截面積 大；重量要輕；機械強度要高；耐介質(zhì)腐蝕，經(jīng)久耐用；價格低 廉。填料的選擇， 應(yīng)根據(jù)操作壓力和介質(zhì)來選擇填料的材質(zhì)， 根 據(jù)操作工藝要求， 選擇填料的型式， 根據(jù)填料塔徑選擇填料尺 寸。ii、填料的分類 工業(yè)用填料大致分為實體填料和網(wǎng)體填料 兩大類。ii

15、i、填料材質(zhì) 選擇填料要根據(jù)被處理物料的腐蝕性及 操作壓力，確定使用填料的材質(zhì)。iv、填料尺寸選擇填料尺寸選定與塔徑尺寸有關(guān)，一般要求塔徑與填料直徑之 比不能太小，否則， 填料與塔壁的間隙過大，易使液體沿塔壁空 隙流下，使截面上液體分布不均。V、常用填料的特性 拉西環(huán) 拉西環(huán)使用歷史悠久，各種參數(shù)比較完整；設(shè)計與操作經(jīng)驗豐 富，外形簡單、制造方便；取材容易、造價低廉，適用于非金屬 耐腐蝕材料制造等優(yōu)點。但拉西環(huán)由于表面積利用率低，因而使塔的生產(chǎn)能力降低，阻力較大，加上自身的形狀決定了它溝 流和 壁流嚴重，使氣液分布不均勻，氣液接觸不良。 鮑爾環(huán) 鮑 爾環(huán)除鋼制外，還有用陶瓷和塑料制成的。具有如

16、下優(yōu)點： 對于 同樣的空隙率而言， 阻力比拉西環(huán)小， 因而可提高氣速， 生產(chǎn) 能力可以提高。 由于小窗葉片向環(huán)中心彎， 液體分布較為均勻， 所以溝流和壁流情況比拉西環(huán)好。 開小窗后表面積比拉西環(huán)要 大，且環(huán)內(nèi)表面得以充分利用，以進行氣液傳質(zhì)，而拉西環(huán)內(nèi)表 面利用率較低。 操作彈性范圍大。 在一般情況下，當(dāng)同樣壓降 時，處理量比拉西環(huán)大 50以上；在同樣處理量時， 壓降可降低，傳質(zhì)效率能提高20%左右。、鞍形填料鞍形填料又 分弧鞍形和矩鞍形兩種。 此種填料常用于吸收操作，處理腐蝕性 介質(zhì)較為適宜，且成本低。近來，又對矩鞍形填料予以改進。它 是目前瓷制填料中處理量大，效率較高的一種。2）塔設(shè)備噴淋

17、裝置 在塔頂部裝設(shè)噴淋裝置，可使塔頂引入 的液體能沿塔截面均勻分布進入填料層， 避免部分填料得不到濕 潤，降低填料層的有效利用率，影響傳質(zhì)效果。噴淋裝置的類型 很多， 常用的如下表： 管式噴淋型 蓮蓬頭式 盤式 溢流式 槽式 噴淋裝置類型 反射板式 沖擊式 寶塔式 離心式 機械式 管式噴淋器 小直徑的填料塔（ 300mm 以下）可以采用管式噴淋器，。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，缺點是噴淋面積小而且不 均勻。管式噴淋器：直管；彎管；多孔直管式對于直徑稍大的填料塔（ 1200mm 以下），可以采用多孔環(huán)管 噴淋器，。環(huán)狀管的下面開有小孔，小孔直徑為 48mm,共有35 排，小孔面積總和約與 管截面積相

18、等， 環(huán)管中心圓直徑一般為 塔徑的6080%。這種噴淋器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造及安裝方便， 但缺點是噴淋面積小，不夠均勻，而且液體要清潔，否則小孔易 堵塞。 蓮蓬頭式噴淋器 這種結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最普遍的一種噴淋裝置， 結(jié)構(gòu)簡單， 噴淋較均勻。 蓮蓬頭可以作成半球形、 碟形或杯形， 它懸于填料上方中央處， 液體經(jīng)小孔分股噴出， 蓮蓬頭直徑一 般為塔徑的 2030%， 小孔直徑為 315mm， 它的安裝位置離 填料表面 此種結(jié)構(gòu)的缺點是容易堵塞， 液體分布情況與壓頭有 關(guān)， 的距離一般約為 （0.51）， 所以適用于料液清潔且料液壓頭 不變或變化不大的情況，一般用于直徑 600mm以下的 塔設(shè)備。 溢流型

19、噴淋器 盤式分布器是常用的一種溢流型噴淋裝置， 液體經(jīng)過進液管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤內(nèi)的降液管溢流，噴淋到填料上。降液管一般按等邊三角形排列，焊接在噴淋盤的 分布板上。 沖擊型噴淋器 反射板式噴灑器為沖擊型的一種， 利用液 流沖擊反射板（可以是平板、凸板或錐形板）以飛濺分布液體。 最簡單的結(jié)構(gòu)為平板，液體循中心管流下，沖擊后分成液滴并向 各方飛濺。3）液體再分布裝置 由于工藝條件的要求，需要的填料層總 高度較大，當(dāng)噴淋液體噴到填料表面后， 液體有流向塔壁造成 “壁 流”的傾向，稱為“干錐體”現(xiàn)象，使液體分布不均，降低了填 料塔的效率。為避免產(chǎn)生“干錐體”現(xiàn)象，必須在塔結(jié)構(gòu)上采取 措施，即沿

20、填料層每隔一段距離，裝設(shè)液體再分布器，使其在整 個高度的填料層內(nèi)部都得到噴淋液的均勻分布。分配錐是最簡單 的一種結(jié)構(gòu)，適用塔徑在 600800mm 的塔，槽形液體再分配器， 器上的通孔是增加氣體通過的截面積，使氣體通過再分配器時， 速度變化不大，該分布器適用塔徑 600mm 以上的塔。4）填料的支承結(jié)構(gòu) 填料的支承結(jié)構(gòu)不但要有足夠的強度和 剛度，而且須有足夠的自由截面積，否則會增大塔的壓力降，使 在支承處不致首先發(fā)生液泛。 在工業(yè)填料塔中，最常用的填料支 承是柵板，它是用豎扁鋼制成，5）除沫器 除沫器是用來捕集夾帶在氣相中液滴的裝置，裝 在塔內(nèi)頂部，它能起到保證傳質(zhì)效率，降低物料損失，改善塔后

21、 壓縮機或真空泵的操作狀況以及減少對環(huán)境污染的作用。 小型除 沫器常見的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及絲網(wǎng)除沫器，其 中絲網(wǎng)除沫器采用最多，它適用于分離 5 微米的液滴，其除沫率 可達 99%。絲網(wǎng)由一定規(guī)格編織成的絲網(wǎng)帶卷制成盤狀物，再用 支承板加以固定，絲網(wǎng)帶可用金屬或非金屬材料制成，絲網(wǎng)支承 柵板的自由截面積應(yīng)大于 90%。適用于潔凈氣體。若在氣液中含 有粘結(jié)物時，則易堵塞網(wǎng)孔，影響塔的正常操作。三、板式塔板式塔因空塔速度比填料塔高，所以生產(chǎn)強度比填料塔大。 板式塔的塔板結(jié)構(gòu)有多種，它是決定塔特性的主要因素。1、塔板的主要部件有：1）降液管 降液管的作用是使液體由上一層塔板流到下一層

22、塔板2) 出口堰 出口堰具有維持板上液層高度及使液流均勻的作 用。3) 入口堰 其作用是使上一層板流入的液體能在板上均勻分 布，并減少進入處液體水平?jīng)_ 出。降液管與下層塔板至入口堰處稱為受液盤，這種結(jié)構(gòu)便于液 體的側(cè)線抽出。在低液流量時，仍能造成正液封，具有改變液體 流向的緩沖作用。塔板塔板有整塊式或分塊式兩種。(1) 整塊式塔板此種塔板一般用于塔徑小于 800mm，人不 便進入安裝和檢修的塔內(nèi)。塔體由若干塔節(jié)組成，塔節(jié)與塔節(jié)之 間用法蘭連接。塔板與塔板之間用管子支承。塔板與塔壁間隙用 填料來密封。(2) 分塊式塔板 分塊式塔板用于塔徑在900mm以上，人可 以進入的塔內(nèi)。塔體為一焊制整體圓筒

23、， 不分塔節(jié)， 而塔板是 分成數(shù)塊， 通過人孔送入塔內(nèi)， 裝到焊在塔內(nèi)壁的塔板固定件 上。 為了進行塔內(nèi)清洗和檢修， 在塔板中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板， 通道板應(yīng)為上、下 均可拆的。 塔板上的鼓泡構(gòu)件型式很多，常 用鼓泡構(gòu)件為泡罩、浮閥等。下節(jié)分別敘述。（3）泡罩塔板 泡罩塔板所用的泡罩有圓形和條形兩類，其 主要特點是鼓泡元件各具有升氣管。 上升氣體經(jīng)升氣管由泡罩齒 縫吹入液層，兩相接觸密切，加之板上液層較高，兩相接觸時間 較長，分離效果較好。但由于氣體通過泡罩的路線曲折及液層較 高，導(dǎo)致壓降及霧沫夾帶增高等缺點。同時，由于塔板上液面梯 度較大，氣相分布不均，影響傳質(zhì)效率，這也是泡罩結(jié)構(gòu)所造成 的

24、。（4）浮閥塔板及特點 生產(chǎn)能力大，比泡罩塔板約提高2040%,與篩板塔相近。 操作彈性大，在較寬的氣速變化范圍內(nèi)，板效率變化較小，其彈性范圍（即最大負荷與最小負荷之比）為79。 由于氣一液接觸狀態(tài)良好，以及氣體為水平方向吹出，霧 沫夾帶量小,因此塔板效率高,比泡罩塔效率可提高15%左右。 液面梯度小， 蒸汽分配比較均勻， 塔板壓降比泡罩塔小。 塔板結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易。 浮閥塔板結(jié)構(gòu)與泡罩塔板類同。操作 時氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平 方向吹入塔板上液 層，進行兩相接觸。液體則由上一層塔板的降液管流入，經(jīng)進口 堰 均布， 再橫向流過塔板與氣相接觸傳質(zhì)后， 再經(jīng)溢流堰進入 降液管， 流入下一層塔板。五、化工換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和分類1.化工換熱設(shè)備是在化工生產(chǎn)過程中即化學(xué)