化工静设备(修改版)ppt

作者:365体育官网发布日期:2020-03-02 15:46

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  二、化工设备的概念化工设备指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械如各种容器(槽、罐等)、反应釜、换热器、塔器、普通干燥器、蒸发器反应炉、电解槽、结晶设备、吸附设备、普通分离设备以及离子交换设备等又称“静设备”。化工机器(化工机械)指主要作用部件为运动的机械如各种粉碎机过滤机离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等又称“动设备”。三、压力容器及分类压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程并承受MPa表压以上压力的密闭容器。《特种设备安全监察条例》中明确指出压力容器的定义为:压力容器是指盛装气体或者液体承载一定压力的密闭设备其范围规定为最高工作压力大于或者等于MPa(表压)且压力与容积的乘积大于或者等于MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器盛装公称工作压力大于或者等于MPa(表压)且压力与容积的乘积大于或者等于MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于℃液体的气瓶氧舱等。Ⅰ、压力容器的定义化工设备各种物料泵各种风机各种空压机各种冷冻机各种真空泵动设备静设备、常压容器、压力容器七、储存压力容器及其它设备Ⅰ、卧式圆柱形储罐卧式圆柱形储罐简称卧式储罐或卧罐可分为地面卧式储罐与地下卧式储罐。压力容器的基本组成压力容器主要由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件这六大部件即构成了一台压力容器的外壳。对于储存用的容器这一外壳即为容器本身对于用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器则须在外壳内装入工艺所要求的内件才能构成一个完整的产品。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。A、毒性B、易燃性可燃气体或蒸汽与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸的浓度范围称爆炸浓度极限爆炸时的最低浓度称为爆炸下限最高浓度称为爆炸上限爆炸极限一般用可燃气体或蒸汽在混合物中的体积分数表示。爆炸下限小于或爆炸上限和下限之差值大于等于的介质一般称为易燃介质。①按压力等级分类按承压方式可分为内压容器与外压容器。内压容器又可按设计压力分为四个等级:②按容器在生产中的作用分类按根据压力容器在生产工艺过程中的作用可分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器种。③按安装方式分类固定式压力容器移动式压力容器。移动式压力容器四、反应设备Ⅰ、反应设备概述在器内实现一个或几个化学反应并使反应物通过化学反应转变为反应产物的设备称为反应设备。原料前处理化学反应后处理产品排污排气循环化工生产的典型流程Ⅱ、反应器分类按聚集状态分类反应器均相非均相气相反应器:石油烃裂解的管式炉就是气相反应器液相反应器:如生产乙酸乙酯的设备就是液相反应器气液:苯烃化制乙苯是采用气液相反应器气固:乙烯直接氧化制环氧乙烷是采用气固相反应器液液液固气液固槽形(釜式)固定床反应器管式流化床塔式按反应器结构形式分类移动床槽形(釜式)反应器:主要用于液相均相、液相非均相或气液相反应。可间歇操作也可连续操作。由壳体、搅拌器和换热装置等组成。塔式反应器:指高径比较大的反应设备。广泛用于气-液相反应、液-液相反应。管式反应器:用于气相或液相连续反应由于管子能承受较高的压力用于加压下的反应尤为适合。固定床反应器:流体通过静态催化剂颗粒进行反应的反应器多用于气-固相反应一般固体为催化剂气体为反应物料。流化床反应器:固体在反应器内呈流化状态。主要用于气-固相催化反应。移动床反应器:固体颗粒自反应器顶部连续加入自上而下移动由底部卸出反应流体与颗粒成逆流接触。Ⅲ、塔式反应器塔式反应器是指高径比较大的反应设备。广泛应用于气液相反应和液液相反应。在气液相反应过程中至少有一种反应物在气相另一些反应物则在液相气相中的反应物必须传递至液相在液相中发生化学反应。有时反应物都存在于气相它们一齐传递到催化剂溶液中进行反应。气液相反应属于非均相反应过程。处理气液相反应过程的反应器称为气液相反应器。填料塔反应器板式塔反应器喷淋塔反应器喷淋塔反应器结构较为简单液体以细小液滴的方式分散于气体中气体为连续相液体为分散相具有相接触面积大和气相压降小等优点。适用于瞬间、界面和快速反应也适用于生成固体的反应。喷淋塔反应器具有持液量小和液侧传质系数过小气相和液相返混较为严重的缺点。鼓泡塔反应器塔式反应器特征:⑴反应器高度为直径的数倍以至十几倍⑵内部常设置能增加两相接触的构件如填料筛板等⑶适用于两种流体相反应的过程。如气液反应、液液反应。Ⅳ、固定床反应器催化剂以固相装填在反应器内反应物流以气相或液相通过催化剂床层在催化剂表面进行化学反应的装置称固定床反应器。固定床反应器在石油加工、石油化工工业应用十分广泛例如:乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等都在固定床反应器中进行。特征:反应器内填充有固定不动的固体颗粒。可以是催化剂也可以是固体反应物。适用于气固催化反应固相加工反应应用非常广泛。固定床反应器根据换热方式不同,可分为三种型式:()换热式固定床反应器列管式固定床反应器特点:)结构型式类似于列管式换热器。)管内装填催化剂反应物料自上而下通过床层管间为载热体与管内物料进行换热以维持所需的温度条件。优点:、返混小流体同催化剂可进行有效接触当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。、催化剂机械损耗小。、结构简单。缺点:、传热差反应放热量很大时即使是列管式反应器也可能出现飞温(反应温度失去控制急剧上升超过允许范围)。、操作过程中催化剂不能更换催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用常代之以流化床反应器或移动床反应器。固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状网状催化剂早已应用于工业上。目前蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。()绝热式固定床反应器绝热式固定床反应器特点:)床层与外界没有热量交换。)结构简单造价低廉但适用热效应不大或催化剂对温度要求不高的反应。特点:流体沿轴向自上而下流经床层床层同外界无热交换。特点:流体沿径向流过床层可采用离心流动或向心流动床层同外界无热交换。()自热式固定床反应器以冷的原料作为载热体使冷原料本身预热到反应所需的温度然后进入床层进行反应。自热式固定床反应器使用前提:放热反应热量大致平衡。固定床反应器的特点:)固定床反应器之所以成为气固相催化反应器的主要型式是和它具有的下述优点分不开的。)床层极薄、流速很低床层内流体轴向流动可看成理想置换流动因而化学反应速度快因此为完成同样生产任务所需要的催化剂用量和反应器体积小。)流体停留时间可以严格控制温度分布可以适当调节因而有利于提高化学反应的转化率和选择性。固定床中催化剂不易磨损可在高温高压下操作。Ⅴ、流化床反应器特征:反应器内固体粒子可以象流体一样被流化起来。适用于气固液固气液固反应。Eg:催化剂快速失活需立即再生的:催化裂化装置强放热反应:丙烯氨氧化萘氧化丁烯氧化脱氢固相加工反应:黄铁矿闪锌矿的焙烧石灰石的煅烧等。()流化床工作原理气体从反应器底部的气体分布板、分布管进入将反应器床层上固体催化剂颗粒流化如液体沸腾状在流化状态中进行反应。()流化床反应器的结构流化床由浓相段、稀相段和扩大段三部分组成。流化床的下部称为浓相段或称密相段化学反应主要在此段进行。在浓相段部装有气体分布板它有三个作用:支承床层上的催化剂或其它固体颗粒分流作用使气体通过分布板的孔均匀分布在床层的整个截面上造成良好的起始流化条稀相段也装有冷却水管目的是将反应温度降至规定的温度以下以终止反应。稀相段之上为扩大段。扩大段内装有旋风分离器以分离并回收被反应气体带走的催化剂细粒。Ⅷ、移动床反应器当催化剂由于积炭而迅速失活时可以在移动床反应器中周期性地或连续地使催化剂缓缓离开反应器去再生然后通过机械传送或气动传输返回反应器。移动床中催化剂的磨损比流化床少。但由于混合不均匀以及传热性能差不适于放热反应。这类反应器应用于石油炼制中的催化裂化。后来又推广到连续再生的催化重整工艺中。在反应器外再生催化剂避免了为再生使工业装置频繁停工并可使催化剂在更为苛刻的条件下工作。移动床反应器(鲁奇炉)特征:固体颗粒自反应器顶部连续加入自上而下移动由底部卸出。反应流体与颗粒成逆流接触。适用:催化剂需要连续再生的催化反应、固相加工反应。五、塔设备Ⅰ、塔设备简介塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备广泛地应用于化工、石油化工、石油等工业中。其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。虽然这两种塔既能用于蒸馏操作也适用于吸收操作但在工业生产中当处理量大时多采用板式塔而当处理量小时多采用填料塔当然也有例外。对于一个具体地工艺过程选用何种塔型为宜尚需根据两类塔型各自地特点和工艺本身地要求而定。Ⅱ、塔设备的分类塔设备的形式很多为了便于比较和选择将塔设备进行分类。分类方式有很多种:按操作压力分:常压塔、减压塔和加压塔按所完成的工艺过程分:精馏塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、反应塔和干燥塔按塔内件结构分:板式塔、填料塔。Ⅲ、塔设备的总体结构塔设备的总体结构有内件、塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱、扶梯、操作平台等。a塔体(外壳)由圆筒(等径或不等径)、上、下封头构成。工作时承受内压或外压及温度风载荷地震载荷偏置构件的偏心重力载荷等。b支座塔设备高大沉重一般采用裙式支座。c人孔不同的塔设备人孔或手孔的结构及位置等也不相同。d接管有进、出液管、进、出气管、回流管、取样管、仪表管、液位计管等。e除沫器用于捕集夹带在气流中的液滴。f吊柱安装于塔顶用于安装、检修时吊运塔内件。注:板式塔和填料塔除内件以外其余构件是大致相同的。吊柱气体出口回流管集油箱进料管塔盘保温支持防涡流板出料口裙座气体入口管壳体人孔梯子平台破沫器回流液体分布管液体分布器填料压圈填料填料支承液体收集器液体再分布器气体分布管填料塔与板式塔的比较Ⅳ、填料塔以填料作为气、液接触和传质的基本构件液体在填料表面呈膜状自上而下流动气体呈连续相自下而上与液体作递向流动并进行气、液两相间的传质和传热。两相的组分浓度和温度沿塔高连续变化。填料塔属于微分接触型的气、液传质设备。A、散装填料安装以乱堆为主的填料也可以整砌。具有一定外形的颗粒体根据形状分为:环形、鞍形及环鞍形。B、规整填料在塔内按均匀的几何图形规则、整齐地堆砌的填料。规整填料塔示意图Ⅴ、板式塔以塔板作为气、液接触和传质的基本构件液体自上而下流入各层塔板形成液池气体以鼓泡或喷射的形式自下而上穿过各层塔板的筛孔、液池使气、液两相密切接触而传质和传热。两相的组分浓度呈阶梯式变化板式塔属于逐级接触型的气、液传质设备。)、各种塔板的特点板式塔示意图塔体进口堰受液盘降液管塔板出口堰Ⅵ、除沫器Ⅶ、裙座塔体无保温时排气孔裙座筒体人孔螺栓座基础环有保温时排气孔引出管通道排液孔保温支撑圈Ⅷ、填料塔与板式塔的比较对于许多逆流气液接触过程填料塔和板式塔都是可以适用的必须根据具体情况进行选用。填料塔和板式塔有许多不同点了解这些不同点对于合理选用塔设备很有帮助。①填料塔操作范围较小特别是对于液体负荷变化更为敏感。当液体负荷较小时填料表面不能很好地润湿传质就效果急剧下降当液体负荷过大时则容易产生液泛。设计良好的板式塔则具有大得多的操作范围。②填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料而某些类型的板式塔(如大孔径筛板、泡罩塔等)则可以有效地处理这种物质。另外板式塔的清洗亦比填料塔方便。③当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时填料塔因涉及液体均不问题而使结构复杂化。板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。同理当有侧线出料时填料塔也不如板式塔方便。④以前乱堆填料塔直径很少大于m后来又认为不宜超过m根据近年来填料塔的发展状况这一限制似乎不再成立。板式塔直径一般不小于m。⑤关于板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠因此板式塔的设计比较准确安全系数可取得更小。⑥当塔径不很大时填料塔因结构简单而造价便宜。⑦对于易起泡物系填料塔更适合因填料对泡沫有限制和破碎的作用。⑧对于腐蚀性物系填料塔更适合因可采用瓷质填料。⑨对热敏性物系宜采用填料塔因为填料塔内的滞液量比板式塔少物料在塔内的停留时间短。⑩填料塔的压降比板式塔小因而对真空操作更为适宜。Ⅱ、衡量换热器的指标传热效率要高。结构要紧凑。要节省材料。流体在设备中的阻力要小即压力降要小。要求结构可靠、制造成本低便于安装、检修、使用周期长。由于要全部满足上述要求是非常困难的因而产生了各种各样的换热器以适应各种特定的工艺条件。Ⅲ、换热器分类()按传热方式可分为:直接接触式、蓄热式、间壁式。()按其工艺用途可分为:冷却器(cooler)、冷凝器(condenser)、加热器(一般不发生相变)(heater)、蒸发器(发生相变)(evaporator)、再沸器(reboiler)、废热锅炉(wasteheatboiler)。()按材料分类:分为金属材料和非金属材料换热器。直接接触式换热器蓄热式换热器管式换热器板式换热器Ⅳ、列管式换热器的基本结构形式)列管式换热器的主要结构:壳体、管箱、管板、换热管、折流挡板以及其它附件组成。)列管式换热器的工作原理:低温流体(蓝色)由管箱进入换热管高温流体(红色)在管外流动由于两种流体存在温度差于是通过管壁进行热量交换。Ⅴ、列管式换热器的主要类型)固定管板式换热器A、结构特点:两块管板均与壳体相焊接并加入了热补偿原件膨胀节。B、优点:结构简单、紧凑、能承受较高的压力造价低管程清洗方便管子损坏时易于堵管或更换。C、缺点:不易清洗壳程壳体和管束中可能产生较大的热应力。D、适用场合:适用于壳程介质清洁不易结垢管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。具有补偿圈的固定管板式换热器带补偿圈的列管式换热器工作示意图固定管板式换热器结构图排气口封头法兰管板排气口壳体列管支座定距管折流板膨胀节壳体接管排气口封头接管封头排气口法兰管板排液口支座接管排液口入口管a、固定管板式换热器b、带膨胀节的固定管板式换热器c、d、浮头式换热e、U形管式换热器)浮头式换热器两端的管板一端不与壳体相连可自由沿管长方向浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩可完全消除热应力。特点:结构较为复杂成本高消除了温差应力是应用较多的一种结构形式。图浮头式换热器吊环平盖板法兰接口管线接管分程板壳体排气口接管接管封头接管排气口接管支座内封头堰板吊耳浮头衬托浮动管板列管折流板定距管支座接管排液口法兰固定管板法兰排液口接管管箱浮头式列管换热器工作示意图)U形管式换热器把每根管子都弯成U形两端固定在同一管板上每根管子可自由伸缩来解决热补偿问题。特点:结构较简单管程不易清洗常为洁净流体适用于高压气体的换热。U型管式列管换热器工作示意图)填料函式换热器一端可以自由滑动但密封是靠填料函结构比浮头稍简单。在壳程流体压力较高时它易泄漏特别对于易燃、易爆、易挥发有毒的流体是不适合的化工厂内很少应用。填料函式换热器活动管板填料压盖填料填料函纵向隔板填料函式换热器Ⅵ、板式换热器①平板式换热器冷热流体在板片的两侧流过通过板片换热。板上可被压制成多种形状的波纹可增加刚性提高湍动程度增加传热面积易于液体的均匀分布。优点:传热效率高总传热系数大结构紧凑操作灵活安装检修方便。缺点:耐温、耐压性较差易渗漏处理量小。板式换热器工作示意图板式换热器②板翅式换热器板翅式换热器是一种传热效果好更为紧凑的板式换热器。板翅式换热器的基本结构是由于平隔板和各种型式的翅片构成板束组装而成。在两块平行薄金属板(平隔板)间夹入波纹状或其他形状的翅片两边以侧条密封即组成为一个单元体。各个单元体又以不同的叠积适当排列并用钎焊固定成为常用的逆流或错流式板翅式换热器组装件或称为板束。再将带有集流进出口的集流箱焊接到板束上就成为板翅式换热器。优点:结构高度紧凑传热效率高允许较高的操作压力。缺点:制造工艺复杂检修清洗困难。板翅式换热器螺旋板式换热器工作示意图卧式圆柱形储罐Ⅱ、立式平底筒形储罐这类固定式储罐属于大型仓储式常压或低压存储设备主要用于储存压力不大于MPa的消防水、石油、汽油等常温条件下饱和蒸汽压较低的物料。可分为固定顶储罐和浮顶储罐。立式平底筒形储罐进料口进料口出料口安装液位计人孔Ⅲ、球形储罐Ⅳ、压力容器的安全附件压力容器的安全附件是为防止容器超温、超压、超负荷而装设在设备上的一种安全装置。压力容器的安全附件较多但最常用的安全附件有安全泄压装置(安全阀、爆破片、防爆帽)、压力表、液位计等。①安全泄压装置安全泄压装置是为保证压力容器安全运行防止它超压的一种器具。常见的安全泄压装置有安全阀、爆破片和防爆帽。功能:当容器在正常工作压力下运行时保持严密不漏若容器内压力一旦超过规定则能自动地、迅速地排泄出器内的介质使设备的压力始终保持在许用压力范围以内。一般情况下安全泄压装置除了具有自动泄压这一主要功能外还有自动报警的作用。因为当它启动排放气体时由于介质以高速喷出常常发出较大的响声这就相当于发出了设备压力过高的报警音响讯号。A、安全阀安全阀按其整体结构及加载机构形式来分常用的有杠杆式和弹簧式两种。安全阀要定期检验每年至少检验一次。定期检验工作包括清洗、研磨、试验和校正。B、防爆片防爆片又称防爆膜、防爆板是一种断裂型的安全泄压装置。防爆片具有密封性能好、反应动作快以及不易受介质中粘污物的影响等优点。但它是通过膜片的断裂来泄压的所以泄后不能继续使用容器也被迫停止运行。因此它只是在不宜装设安全阀的压力容器上使用。C、防爆帽防爆帽又称爆破帽也是一种断裂型安全泄压装置。它的样式较多但基本作用原理一样它的主要元件是一个一端封闭、中间具有一薄弱断面的厚壁短管。当容器的压力超过规定时防爆帽即从薄弱断面处断裂气体从管孔中排出。为了防止防爆帽断裂后飞出伤人在它的外面应装有保护装置。D、压力表压力表是测量压力容器中介质压力的一种计量仪表。压力表的种类较多有液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。压力容器大多使用弹性元件式的单弹簧管压力表。装在锅炉、压力容器上的压力表其最大量程(表盘上刻度极限值)应与设备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的~倍最好取倍。压力表一般每半年校验一次校验后的压力表应加铅封并注明下次校验日期或校验有效期。在容器运行期间如发现压力表指示失灵刻度不清表盘玻璃破裂泄压后指针不回零位铅封损坏等情况应立即校正或更换。E、液面计液面计又称液位计是用来测量容器内液面变化情况的一种计量仪表。操作人员根据其指示的液面高低来调节或控制充装量从而保证容器内介质的液位始终在正常范围内。主要有:伺服液位计、钢带液位计、浮筒液位计、磁翻板液位计、超声波液位计、磁致伸缩液位计、雷达液位计、电容液位计、玻璃板液位计、玻璃管液位计、吹气液位计、差压液位计、激光液位计和γ射线料位计等用得最多的是差压液位计和浮筒液位计。浮球液位计Thankyouforyourtime!andwishyouhappinessinyourwork!类型填料名称特性实体填料拉西环它是最古老的一种环形填料高与外径相等的空心圆环。采用乱堆填放只有大尺寸的采用整砌堆积。缺点是容易产生空穴液体分布性能差壁流严重。金属鲍尔环由西德DBSF公司在拉西环的基础上发展起来的它在环的侧壁上开有二层窗口每层五个窗叶窗叶弯入环心在中心相搭材质主要是金属及塑料。压强降降底分离效率提高操作弹性加大。金属阶梯环英国传质公司应用价值分析技术研究开发的一种新型填料。它开辟了塔器技术的新纪元超过了所有其它类型的散装颗粒填料在许多场合下也超过了塔式塔。欧洲和美国旧塔改造中有采用这种填料。弧鞍填料它是一种表面全部展开的形如马鞍的瓷质敞开型实体填料在塔内相搭接形成连锁结构及弧形气道有利于汽液均布及减少流动阻力。但易套叠架空彼此掩盖影响传质效果制作加工困难强度差。因此早已为新型填料所取代。金属矩鞍环该填料在鞍形填料的实体上增加了环形筋并在扇面冲有半环和小爪形成了侧壁开孔和舌形叶片。有较多的流体通道有利于汽液的均布及降底流体阻力。环形筋的增设提高了填料的强度和刚性。网体填料θ形填料即荻克松环由金属纱网制成又分SITA形及S形最小直径为15毫米最大直径为12毫米粒度小纱网的毛细作用使液体较好地分布比面积大孔隙率高所以它效率高、容量大、滞流量和阻力都较小但制造费用高。孔板波纹板填料金属孔板波纹填料是整砌结构的新型高效填料。波纹与水平方向成°倾角,板片上钻有许多mm左右的小孔相邻两板反向靠叠,使波纹倾斜方向互相垂直组成圆饼状填料其直径略小于塔壳的内径。

  很多人都会好奇,为什么中国女子怀孕,会说身怀六甲呢?原来这六甲来源“天干”,即甲子、甲寅、甲辰、甲午、甲申、甲戌六个甲日,是象征着生命起始的日子。由于天干地支这一历法与古人的生活息息相关,并被赋予了神秘的符号内容,因此成为了我们研究古人智慧及其生活方式的重要资料。


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