化工廠常用化工設備簡介

1、化工廠常用化工設備簡介化工設備是指化工生產(chǎn)中靜止的或者配有少量傳動機構組成的裝置，主要用于完成傳熱、傳質(zhì)和化學反應等過程，或用于儲存物料?；ぴO備通常按以下方式分類。1. 按照結(jié)構特征和用途分為：容器，塔器，熱換器，反應器（包括反應釜，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：金屬設備（碳鋼，合金鋼，鑄鐵，鋁，銅等），非金屬設備（內(nèi)襯橡膠，塑料，耐火材料和搪瓷等），其中碳鋼設備最常用。3. 按受壓情況分為：外壓設備（包括真空設備）和內(nèi)壓設備，內(nèi)壓設備又分為常壓設備（操作壓力=0.7MPA）低壓設備（0.1MPAp10MPA）中壓設備（1.6MPAp10MPA）高壓設備（1

2、0MPAp100MPA）4. 按設備靜止與否分為：靜設備和動設備。靜設備（塔、釜、換熱器、干燥器、儲罐等）動設備（壓縮機、離心機、風機、泵、固體粉碎機械、）三、化工容器結(jié)構與分類1、基本結(jié)構 在化工類工廠使用的設備中， 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；有的用于進行化學反應，如聚合釜，反應器，合成塔等。盡管這些設備作用各不相同，形狀結(jié)構差異很大，尺寸大 小千差萬別， 內(nèi)部構件更是多種多樣， 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)中所用設備外部殼體的總稱。由于化工生產(chǎn)中，介質(zhì)通常具有較高的壓力，故化

3、工容器痛常為壓力容器。化工容器一般由筒體、封頭、支座、法 蘭及各種開孔所組成.1）筒體 筒體是化工設備用以儲存物料或完成傳質(zhì)、傳熱或化學反應所需要的工作空間， 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。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

4、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、鞍式和圈式支座三種；以鞍式支座應用最多。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

5、特點及其內(nèi)部介質(zhì)的化學工藝特性， 往往需要在容器上設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成了一臺化工設備的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身。對用于化學反應、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，才能構成一個完整的產(chǎn)品。2、分類 從不同的角度對化工容器及設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

6、容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。內(nèi)壓容器又可按設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 0.1MPap1.6 MPa；中壓（代號M）容器 1.6MPap10.0 MPa；高壓（代號H）容器 10.0MPap100 MPa；超高壓（代號U）容器 p 100Mpa。外壓容器中， 當容器的內(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， 可分為反應容器、 換熱容器、 分離容器、 儲存容器。 反應容器（代號R）主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的容器，如反應器、 反應釜、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

7、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厚壁容器，當筒體外徑與內(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 當容器采用立

8、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計參數(shù)或使用狀況， 還不能綜合反應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)的壓力容器大得多。壓力容器的危害性還與其設計壓力p和全容積V的乘積有關， pV值愈 大，則容器破裂時爆炸能量愈大，危害性也愈大，對容器的設計、制造

9、、檢驗、使用和管理的要求愈高。為此，壓力容器安全技術監(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 容 器 （ 僅 限 易 燃 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 MP

10、a 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（指相應標準中抗拉強度規(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）； 低溫液體儲存容器（容積大于5 m3）。（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)）； 低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度

11、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、化工塔設備的分類和結(jié)構（一）塔設備的分類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；反應塔；再生塔；干燥塔3、按氣液接觸的基本構件分類: 填料塔；板式塔（二） 塔設備的結(jié)構1、塔設備的基本部件:支座； 液體出口；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

12、漸增多。塔體除滿足工藝條件對它提出的強度、剛度要求外，還應考慮風力、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（復層、襯里）等。2）塔體支座 塔設備常采用裙式支座。它應當具有足夠的強度和剛度，來承受塔體操作重量、 風力、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工業(yè)中

13、最常用的氣液傳質(zhì)設備之一， 在塔內(nèi)設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)構簡單，便于用耐腐蝕材料制造，適應性較好。 填料塔廣泛的應用在蒸餾、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、石油工業(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、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系。選擇填料

14、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。 、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。 、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)。、填料尺寸選擇填料尺寸選定與塔徑尺寸有關，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。 、常用填料的特性 拉西環(huán) 拉西環(huán)使

15、用歷史悠久，各種參數(shù)比較完整；設計與操作經(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

16、般情況下，當同樣壓降時，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）塔設備噴淋裝置 在塔頂部裝設噴淋裝置，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（3

17、00mm以下）可以采用管式噴淋器，。該結(jié)構的優(yōu)點是結(jié)構簡單，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)構是應用最普遍的一種噴淋裝置， 結(jié)構簡單， 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

18、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)構的缺點是容易堵塞， 液體分布情況與壓頭有關， 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 塔設備。溢流型噴淋器 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

19、裝置 由于工藝條件的要求，需要的填料層總高度較大，當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)構上采取措施，即沿填料層每隔一段距離，裝設液體再分布器，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，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 填料的支承結(jié)構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，

20、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

21、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

22、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， 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，在塔板中央設置一塊內(nèi)部通道板，通道板應為上、下 均可拆的。 塔板上的鼓泡構件型式很多，常用鼓泡構件為泡罩、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

23、線曲折及液層較高，導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)構所造成的。（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)構簡單，安裝容易。 浮閥塔板結(jié)構與泡罩塔板類同。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、化工換熱設備的結(jié)構和分類1.化工換熱設備是在化工生產(chǎn)過程中即化學反應