第一章化工設(shè)備概述

化工設(shè)備第一章化工設(shè)備概述課件設(shè)計(jì)：汪柳青一、化工設(shè)備的概念化工設(shè)備是指化工生產(chǎn)中靜止的或配有少量傳動(dòng)機(jī)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(chǔ)存物料。靜設(shè)備：工作時(shí)其本身零部件之間沒有或很少有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。動(dòng)設(shè)備：在正常工作時(shí)其本身零部件之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。

本課程名稱“化工設(shè)備”，指靜設(shè)備第一節(jié)化工設(shè)備概述二、典型煉油、化工生產(chǎn)裝置所需的化工設(shè)備

序號(hào)生產(chǎn)裝置名稱所需的主要設(shè)備

1常減壓加熱爐、分餾塔、換熱器空氣冷卻器、各種油泵2催化裂化加熱爐、反應(yīng)器、沉降器、再生器、旋風(fēng)分離器、分餾塔、空氣冷卻器、離心式鼓風(fēng)機(jī)、各種油泵、各類容器序號(hào)生產(chǎn)裝置名稱

所需的主要設(shè)備

3催化重整加熱爐、分餾塔、反應(yīng)器、抽提塔、各種換熱器、各種油泵4溶劑脫瀝青加熱爐、抽提塔、蒸發(fā)器、丙烷壓縮機(jī)、各種油泵5潤(rùn)滑油脫蠟加熱爐、各類塔器、轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)、套管結(jié)晶器、離心式空氣壓縮機(jī)、各種泵6合成氨加熱爐、反應(yīng)器、分餾塔、壓縮機(jī)、換熱設(shè)備、各種泵7丁烯氧化脫氫生產(chǎn)丁二烯反應(yīng)器、各種塔器、蒸發(fā)器、空氣壓縮機(jī)、混合器、廢熱鍋爐、各種泵8乙烯催化水合生產(chǎn)乙醇加熱爐、反應(yīng)器、壓縮機(jī)、分餾塔、洗滌塔、各種泵化工生產(chǎn)離不開化工設(shè)備，化工設(shè)備是化工生產(chǎn)必不可少的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)力的主要因素之一，是化工產(chǎn)品質(zhì)量保證體系的重要組成部分。不同的化工工藝對(duì)化工設(shè)備提出了不同的要求，而設(shè)計(jì)合理、質(zhì)量?jī)?yōu)良的新型高效化工設(shè)備又會(huì)促使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的提高及消耗的降低，甚至使原來(lái)難以實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)工藝成為現(xiàn)實(shí)，生產(chǎn)出許多新的產(chǎn)品。

三、化工設(shè)備的應(yīng)用四、化工設(shè)備的特點(diǎn)功能原理多樣化。外殼多為壓力容器。化工—機(jī)械—電氣一體化。設(shè)備結(jié)構(gòu)大型化。

工藝性能要求

工藝性能要求通常包括：反應(yīng)設(shè)備的反應(yīng)速度、換熱設(shè)備的傳熱量、塔設(shè)備的傳質(zhì)效率、儲(chǔ)存設(shè)備的儲(chǔ)存量等。

安全性能要求化工設(shè)備必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的韌性、耐腐蝕性和可靠的密封性。使用和經(jīng)濟(jì)性能要求在滿足工藝要求和安全可靠運(yùn)行的前提下，要盡量作到適用和經(jīng)濟(jì)合理。五、化工設(shè)備的基本要求六、化工設(shè)備的類型

1.加熱設(shè)備加熱設(shè)備是將原料加熱到一定的溫度，使其汽化或?yàn)槠溥M(jìn)行反應(yīng)提供足夠的熱量。2.換熱設(shè)備換熱設(shè)備是將熱量從高溫流體傳給低溫流體，以達(dá)到加熱、冷凝、冷卻的目的，并從中回收熱量、節(jié)約燃料。3.傳質(zhì)設(shè)備傳質(zhì)設(shè)備是利用物料之間某些物理性質(zhì)，如沸點(diǎn)、密度、溶解度等的不同，將處于混合狀態(tài)的物質(zhì)（氣態(tài)或液態(tài)）中的某些組分分離出來(lái)。

4.反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備的作用是完成一定的化學(xué)和物理反應(yīng)，其中化學(xué)反應(yīng)是起主導(dǎo)和決定作用的，物理過程是輔助的或伴生的。5.儲(chǔ)存設(shè)備儲(chǔ)存設(shè)備是用來(lái)盛裝生產(chǎn)用的原料氣、液體、液化氣等物料的設(shè)備。

作業(yè)：P17-181-1、1-2、1-3一、壓力容器用鋼的基本要求

較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性，良好的焊接性和耐腐蝕性。二、常用鋼材介紹鋼材的性能是通過控制鋼中的化學(xué)成分及實(shí)施不同熱處理方法來(lái)獲得，通過鋼材的力學(xué)性能來(lái)體現(xiàn)，所以對(duì)壓力容器用鋼的出廠、交接貨都有非常嚴(yán)格的要求。

1.

鋼板

＊碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼板

在壓力容器中可供選用的牌號(hào)有Q235-A·F、Q235-A、Q235-B、Q235-C第二節(jié)化工設(shè)備常用材料＊壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鋼板

這類材料屬于一般壓力容器專用鋼板，常見的有

20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR等

＊低溫壓力容器用低合金鋼鋼板

常見的有

16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR、07MnNiCrMoVDR等

＊不銹鋼鋼板

常見的有

0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3等

2.鋼管鋼管在化工設(shè)備中應(yīng)用也是很多的，如容器殼體上各種接管，管殼式換熱器上的換熱管、加熱爐的爐管等。這些都要求使用無(wú)縫鋼管，另外大直徑的無(wú)縫鋼管還可直接用來(lái)制作容器的殼體。

3.鍛件

壓力容器的某些零部件，如鍛焊結(jié)構(gòu)的容器的筒節(jié)、壓力容器法蘭、換熱器的管板、鍛制平封頭、鍛制緊縮口等，都要求用鍛件來(lái)制造。常用鍛件的毛坯用筒形、環(huán)形、餅形、碗形、長(zhǎng)頸法蘭專用鍛件、條形等。4.螺栓、螺母常用材料

＊螺栓、螺母用材料的要求

材料機(jī)械強(qiáng)度要高，材料要具有良好的塑性、韌性以及良好的機(jī)械加工性能；對(duì)高溫和高強(qiáng)度螺栓用鋼，還必須具有良好的抗松弛性、良好的耐熱性以及較低的缺口敏感性；同時(shí)，螺栓與螺母需要配套使用，通常螺栓用材料的強(qiáng)度和硬度應(yīng)略高于螺母用材料。

＊螺栓、螺母常用材料見教材P10表1-6

三、壓力容器用鋼的選用原則設(shè)備的使用和操作條件材料的力學(xué)性能材料的焊接和冷熱加工性能設(shè)備的使用功能和制造工藝國(guó)家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)材料的來(lái)源與價(jià)格一、壓力容器的定義●是指壓力和容積達(dá)到一定的數(shù)值，容器所處的工作溫度使其內(nèi)部介質(zhì)呈氣態(tài)的密閉容器。按中國(guó)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，同時(shí)具備下列條件的容器稱為壓力容器。＊工作壓力大于等于0.1MPa（不含液柱靜壓力）；＊直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）大于等于0.15m，且容積大于等于0.025m3；＊介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。第三節(jié)壓力容器的類型二、壓力容器的分類

＊按工藝用途分類

反應(yīng)容器換熱容器分離（傳質(zhì)）容器儲(chǔ)存容器

＊按承壓方式分類

內(nèi)壓容器、外壓容器

＊按設(shè)計(jì)壓力高低分類

低壓容器0.1MPa≤p＜1.6MPa。中壓容器1.6MPa≤p＜10.0MPa。高壓容器10.0MPa≤p＜100MPa。超高壓容器p≥100MPa。＊按容器的工作溫度分類

低溫容器設(shè)計(jì)溫度≤-20℃。常溫容器設(shè)計(jì)溫度＞-20～200℃。中溫容器設(shè)計(jì)溫度＞-200～450℃。高溫容器設(shè)計(jì)溫度＞-450℃

＊按安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的要求分類

第一類壓力容器所有的低壓容器（已劃分為第二類和第三類者除外）都是第一類壓力容器。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（已劃分為第三類者除外）。易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應(yīng)容器和儲(chǔ)存容器。毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器。低壓管殼式余熱鍋爐。低壓搪玻璃壓力容器。

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。毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的中壓容器。毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且設(shè)計(jì)壓力和容積的乘積大于等于0.2MPa?m3的低壓容器。易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且設(shè)計(jì)壓力和容積的乘積大于等于0.5MPa?m3的中壓反應(yīng)容器。易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且設(shè)計(jì)壓力和容積的乘積大于等于10MPa?m3的中壓儲(chǔ)存容器。高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。中壓搪玻璃壓力容器。用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度大于540MPa的高強(qiáng)度鋼制造的壓力容器。移動(dòng)式壓力容器。包括介質(zhì)為液化氣體和低溫液體的鐵路罐車，液化氣體運(yùn)輸（半掛）罐式汽車、低溫液體運(yùn)輸（半掛）罐式汽車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）罐式汽車，介質(zhì)為液化氣體和低溫液體的罐式集裝箱。容積大于等于50m3的球形容器；容積大于5m3的低溫液體儲(chǔ)存容器。＊其他分類方法

按照容器的相對(duì)壁厚分

薄壁容器、厚壁容器，按照容器安裝時(shí)的相對(duì)位置分

立式容器、臥式容器按照容器的幾何形狀分

圓筒形容器、球形容器、錐形容器

橢圓形容器、矩形容器中國(guó)主要的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范

●

GB150—1998《鋼制壓力容器》

GB150—1998是中國(guó)壓力容器方面一部最重要的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼制壓力容器在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收方面的要求。

●GB151—1999《管殼式換熱器》

GB151—1999是管殼式換熱器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，