第1章_化工設備結構認識

1、第第1章章 化工設備結構認識化工設備結構認識 序篇序篇 u基本概念 n 設備：設備一般是指工業(yè)企業(yè)中可供長期使用 的機械和裝置，并在使用中基本保持原有實物形態(tài) 的物質資料的總稱。 n 化工設備：是化工生產(chǎn)中過程設備，用以實現(xiàn) 化學反應、介質輸送、傳質傳熱、物料儲存等作用。 n 機械：主要指轉動設備，機械的各部分之間具 有確定的相對運動，它是一種能量轉換設備。 第第1章章 化工設備結構認識化工設備結構認識 1.1 常用化工設備種類常用化工設備種類 1.2 典型化工設備結構典型化工設備結構 1.3 化工設備零部件標準化化工設備零部件標準化 1.1常用化工設備種類常用化工設備種類 （1）反應類設備）

2、反應類設備 主要用于使物料在其中進行化學反主要用于使物料在其中進行化學反 應，生成新的物質或使物料進行攪拌、沉降等單元操應，生成新的物質或使物料進行攪拌、沉降等單元操 作。作。 （2）換熱類設備）換熱類設備 主要用來使兩種不同溫度的物料進主要用來使兩種不同溫度的物料進 行熱交換，達到加熱或冷卻的目的。如熱交換器、冷行熱交換，達到加熱或冷卻的目的。如熱交換器、冷 凝器、蒸發(fā)器、冷卻器等。凝器、蒸發(fā)器、冷卻器等。 （3）儲存類設備）儲存類設備 主要用于儲存生產(chǎn)用的原料氣體、主要用于儲存生產(chǎn)用的原料氣體、 液體、液化氣體等，如各種形式的儲罐。液體、液化氣體等，如各種形式的儲罐。 （4）塔類設備）塔類

3、設備 主要用于吸收、精餾、萃取等單元操主要用于吸收、精餾、萃取等單元操 作。均為直立式，橫截面為圓柱形。如吸收塔、干燥作。均為直立式，橫截面為圓柱形。如吸收塔、干燥 塔和過濾塔等。塔和過濾塔等。 1.2 典型化工設備結構典型化工設備結構 1. 2.1 容器容器 主要由鋼制圓筒體和兩端的封頭組成，并設有主要由鋼制圓筒體和兩端的封頭組成，并設有 各種化工工藝接管，以及為檢修方便開設的人孔、手各種化工工藝接管，以及為檢修方便開設的人孔、手 孔，和為保護容器安全而設置的安全裝置等。孔，和為保護容器安全而設置的安全裝置等。 臥式容器示意圖臥式容器示意圖 1.容器形狀容器形狀 立式容器立式容器 臥式容器臥

4、式容器 方形容器方形容器 球形容器球形容器 2.容器的受壓情況容器的受壓情況 1）受內壓）受內壓 壓力小于壓力小于0.1MPa為常壓容器為常壓容器, 0.11.6MPa為低壓容器，為低壓容器， 1.610MPa為中壓容器，為中壓容器， 10100MPa為高壓容器，為高壓容器， 100MPa為超高壓。為超高壓。 2）受外壓）受外壓 如真空容器如真空容器(真空精餾塔真空精餾塔)或容器外有夾套。或容器外有夾套。 1MPa=10 kg / cm=1N/mm 3.容器分類容器分類 （1）具有下列情況之一的，為第三類壓力容器：）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

5、和高度危高壓容器；中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危 害介質）；害介質）； 中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質，中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質， 且且pV乘積大于等于乘積大于等于10MPam3）。）。 中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質，中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質， 且且pV乘積大于等于乘積大于等于0.5MPam3）。）。 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質，且低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質，且 乘積大于等于乘積大于等于0.2MPam3 ）。）。 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。 中壓搪玻璃壓

6、力容器。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 限大于等于限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器。）的材料制造的壓力容器。 移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質為液化氣體、移動式壓力容器，包括鐵路罐車（介質為液化氣體、 低溫液體）、罐式汽車和罐式集裝箱（介質為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車和罐式集裝箱（介質為液化氣體、 低溫液體）等；低溫液體）等； 球形儲罐（容積大于等于球形儲罐（容積大于等于50m3）；低溫液體儲存容）；低溫液體儲存容 器（容積大于器（容積大于5m3）。）。 低溫液體儲存容器（容積大于低溫液體儲存

7、容器（容積大于5m3） （2）具有下列情況之一的，為第二類壓力容器：）具有下列情況之一的，為第二類壓力容器： 中壓容器；中壓容器； 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質）；低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質）； 低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質或毒性低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質或毒性 程度為中度危害介質）；程度為中度危害介質）； 低壓管殼式余熱鍋爐；低壓管殼式余熱鍋爐； 低壓搪玻璃壓力容器。低壓搪玻璃壓力容器。 （3）除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力）除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力 容器。容器。 1.2.2 攪拌反應釜攪拌反應釜 攪拌反應釜主要零件有

8、：攪拌器、內筒、夾套、攪拌反應釜主要零件有：攪拌器、內筒、夾套、 攪拌軸、懸掛支座、人孔、軸封裝置和傳動裝置等。攪拌軸、懸掛支座、人孔、軸封裝置和傳動裝置等。 （1）釜體釜體 為進行化學反為進行化學反 應提供一定的空間的容應提供一定的空間的容 器。由圓筒形筒體及上、器。由圓筒形筒體及上、 下封頭組成。下封頭組成。 （2）傳熱裝置傳熱裝置 常用的傳熱裝常用的傳熱裝 置是在釜體外部設置夾套，置是在釜體外部設置夾套， 有時也在釜體內部設置蛇管。有時也在釜體內部設置蛇管。 （3）攪拌裝置）攪拌裝置 各種物料混合各種物料混合 均勻，接觸良好。均勻，接觸良好。 攪拌裝攪拌裝 置由電動機經(jīng)減速器減到攪置由電

9、動機經(jīng)減速器減到攪 拌器所需轉速后，再通過聯(lián)拌器所需轉速后，再通過聯(lián) 軸器來帶動。軸器來帶動。 攪拌器的型式主要有：攪拌器的型式主要有： n槳式、推進式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式等。槳式、推進式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式等。 1）槳式攪拌器槳式攪拌器 槳式攪拌器適用于流動性大，黏度小槳式攪拌器適用于流動性大，黏度小 的液體物料，槳式攪拌器也適用于纖維狀和結晶狀的液體物料，槳式攪拌器也適用于纖維狀和結晶狀 的溶解液，如果液體物料層很深時可在槳式攪拌器的溶解液，如果液體物料層很深時可在槳式攪拌器 軸上裝置數(shù)排槳葉。軸上裝置數(shù)排槳葉。 折葉槳式攪拌器折葉槳式攪拌器 三寬葉槳式攪拌器三寬葉槳式

10、攪拌器 2）框式和錨式攪拌器）框式和錨式攪拌器 框式攪拌器結構比較堅固，框式攪拌器結構比較堅固， 攪動物料量大。攪動物料量大。 框式和錨式攪拌器框式和錨式攪拌器 特殊框式攪拌器特殊框式攪拌器 3）推進式攪拌器）推進式攪拌器 通常為兩個攪拌葉，第一個槳葉通常為兩個攪拌葉，第一個槳葉 安裝在反應釜的上部，把液體或氣體往下壓；第二安裝在反應釜的上部，把液體或氣體往下壓；第二 個槳葉安裝在下部，把液體往上推。使物料循環(huán)流個槳葉安裝在下部，把液體往上推。使物料循環(huán)流 動，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上動，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上 下翻騰效果良好。當需要有更大的流速時，反應釜下翻

11、騰效果良好。當需要有更大的流速時，反應釜 內設有導流筒。內設有導流筒。 四葉推進式攪拌器四葉推進式攪拌器 三葉推進式攪拌器三葉推進式攪拌器 4）渦輪式攪拌器）渦輪式攪拌器 渦輪式攪拌器型式很多。槳葉又渦輪式攪拌器型式很多。槳葉又 分為平直葉和彎曲葉兩種。渦輪攪拌器的主要優(yōu)分為平直葉和彎曲葉兩種。渦輪攪拌器的主要優(yōu) 點是當能量消耗不大時，攪拌效率較高。因此它點是當能量消耗不大時，攪拌效率較高。因此它 適用于適用于乳濁液、懸浮液乳濁液、懸浮液等。等。 六葉開啟渦輪式攪拌器六葉開啟渦輪式攪拌器 六斜葉開啟渦輪式攪拌器六斜葉開啟渦輪式攪拌器 齒形圓盤渦輪式攪拌器齒形圓盤渦輪式攪拌器 5）特殊型式攪拌器

12、）特殊型式攪拌器 一種螺帶式攪拌器，常用扁鋼按一種螺帶式攪拌器，常用扁鋼按 螺旋繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內壁，與螺旋繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內壁，與 釜壁的間隙很小，所以攪拌時能不斷地將粘于釜壁釜壁的間隙很小，所以攪拌時能不斷地將粘于釜壁 的沉積物刮下來。對黏稠物料，采用行星傳動的攪的沉積物刮下來。對黏稠物料，采用行星傳動的攪 拌器。行星傳動器的優(yōu)點是攪拌強度很高，被旋轉拌器。行星傳動器的優(yōu)點是攪拌強度很高，被旋轉 部分帶動攪拌的物料體積很大，缺點是結構復雜。部分帶動攪拌的物料體積很大，缺點是結構復雜。 螺桿式攪拌器螺桿式攪拌器 螺帶螺桿式攪拌器螺帶螺桿式攪拌器 （4）軸封裝置

13、）軸封裝置 攪拌軸是轉動的，釜體封頭是靜止的，攪拌軸是轉動的，釜體封頭是靜止的， 在攪拌軸伸出封頭之處必然有間隙，必須進行密封在攪拌軸伸出封頭之處必然有間隙，必須進行密封(軸軸 封封)，以保持設備內的壓力，以保持設備內的壓力(或真空度或真空度)，防止反應物料，防止反應物料 逸出和雜質的滲入。通常采用填料密封或機械密封。逸出和雜質的滲入。通常采用填料密封或機械密封。 填料密封結構簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的填料密封結構簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的 場合。場合。 圖1-12 填料密封結構 機械密封機械密封 工作特性工作特性 機械密封又稱端面密封（機械密封又稱端面密封（Mechani

14、cal End Face Mechanical End Face SealSeal），是旋轉軸用動密封。），是旋轉軸用動密封。 n機械密封性能可靠，泄漏量小，使用壽命長，功耗機械密封性能可靠，泄漏量小，使用壽命長，功耗 底，毋需經(jīng)常維修，且能適應生產(chǎn)過程自動化和高底，毋需經(jīng)常維修，且能適應生產(chǎn)過程自動化和高 溫、低溫、高壓、真空、高速以及各種強腐蝕性介溫、低溫、高壓、真空、高速以及各種強腐蝕性介 質、含固體顆粒介質等苛刻工況的密封要求質、含固體顆粒介質等苛刻工況的密封要求。 目前水平目前水平 n單級壓力：單級壓力： 10 3pa 35MP a n使用溫度：使用溫度： 最高達最高達1000C；最

15、低可達低溫；最低可達低溫 深冷深冷 n機器轉速機器轉速 ：高達：高達50000r/min npV值：值： 達達1000Mpa m/s 工作原理工作原理 n機械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相機械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相 對滑動的端面在流體壓力和補償機構的對滑動的端面在流體壓力和補償機構的 彈力（或磁力）作用下保持接合并配以彈力（或磁力）作用下保持接合并配以 輔助密封而輔助密封而 達到的阻漏達到的阻漏 的軸封裝置。的軸封裝置。 n該密封端面有時也稱為摩擦副，是機械密封該密封端面有時也稱為摩擦副，是機械密封 的核心。的核心。 n摩擦副在磨損后在彈簧和介質壓力的推動下摩擦副在磨損后在彈簧和介質壓

16、力的推動下 實現(xiàn)補償，始終保持兩密封端面的緊密接。實現(xiàn)補償，始終保持兩密封端面的緊密接。 摩擦副摩擦副 n補償環(huán)密封圈補償環(huán)密封圈2阻止了介質可能沿補償環(huán)和軸阻止了介質可能沿補償環(huán)和軸 之間間隙的泄漏（泄漏點之間間隙的泄漏（泄漏點2）；）； n而非補償環(huán)輔助密封圈而非補償環(huán)輔助密封圈7阻止了介質可能沿非阻止了介質可能沿非 補償環(huán)與壓蓋之間間隙的泄漏（泄漏點補償環(huán)與壓蓋之間間隙的泄漏（泄漏點3）。）。 緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 補償環(huán)補償環(huán) 非補償環(huán)非補償環(huán) 密封圈密封圈 防轉銷防轉銷 n工作時，輔助密封圈無明顯相對運動，工作時，輔助密封圈無明顯相對運動， 基本上屬

17、于靜密封?；旧蠈儆陟o密封。 n壓蓋與機體聯(lián)接處的泄漏點壓蓋與機體聯(lián)接處的泄漏點4不屬于機械不屬于機械 密封，常用密封，常用O型圈和墊片來密封。型圈和墊片來密封。 緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 補償環(huán)補償環(huán) 非補償環(huán)非補償環(huán) 密封圈密封圈 防轉銷防轉銷 機械密封結構圖機械密封結構圖 緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 動環(huán)動環(huán) 靜環(huán)靜環(huán) 密封圈密封圈 防轉銷防轉銷 n機械密封安裝在旋轉軸，密封腔內有補償環(huán)機械密封安裝在旋轉軸，密封腔內有補償環(huán)1、 補償環(huán)輔助密封圈補償環(huán)輔助密封圈2、彈上簧、彈上簧3、彈簧座、彈簧座4、緊定、緊定 螺釘螺釘5，它們隨

18、軸一起旋轉。，它們隨軸一起旋轉。 n機械密封的其它零件，包括非補償環(huán)機械密封的其它零件，包括非補償環(huán)6、非補償、非補償 環(huán)密封圈環(huán)密封圈7和防轉銷和防轉銷8安裝在壓蓋內，壓蓋與機體安裝在壓蓋內，壓蓋與機體 用螺栓聯(lián)接。用螺栓聯(lián)接。 緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 補償環(huán)補償環(huán) 非補償環(huán)非補償環(huán) 密封圈密封圈 防轉銷防轉銷 機械密封主要是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)闄C械密封主要是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)?不易泄漏的端面密封。不易泄漏的端面密封。 機械密封與填料密封比較機械密封與填料密封比較 n優(yōu)點：優(yōu)點： （1）密封可靠，在長期運轉中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄）密封可靠，在長期運

19、轉中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄 漏量很小，其泄漏約為軟填料密封的漏量很小，其泄漏約為軟填料密封的1； （2）使用壽命長，在油、水介質中一般可達）使用壽命長，在油、水介質中一般可達12年年 或更長，在化工介質中一般工作半年以上；或更長，在化工介質中一般工作半年以上； （3）摩擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封）摩擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封 的的1050； （4）軸或軸套基本上不磨損；）軸或軸套基本上不磨損； （5）維修周期長，端面磨損后可自動補償，一般情）維修周期長，端面磨損后可自動補償，一般情 況下不需經(jīng)常性維修；況下不需經(jīng)常性維修； （6）抗振性好，對旋轉機械軸的振動、偏擺以及）抗振

20、性好，對旋轉機械軸的振動、偏擺以及 軸對密封腔的偏斜不敏感；軸對密封腔的偏斜不敏感； （7）適用范圍廣，機械密封能用于高溫、低溫、）適用范圍廣，機械密封能用于高溫、低溫、 高壓、真空、不同旋轉頻率，以及各種腐蝕介高壓、真空、不同旋轉頻率，以及各種腐蝕介 質和含磨粒介質的密封。質和含磨粒介質的密封。 n缺點：缺點： （1）結構較復雜，對加工制造要求高；）結構較復雜，對加工制造要求高； （2）安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技）安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技 術水平；術水平； （3）發(fā)生偶然性事故時，處理較困難；）發(fā)生偶然性事故時，處理較困難； （4）價高）價高 （5 5）傳動裝置傳動

21、裝置 通常采用立式布置在罐體的頂部，包括電動機、通常采用立式布置在罐體的頂部，包括電動機、 減速裝置、聯(lián)軸器及機座等。減速裝置、聯(lián)軸器及機座等。 1.2.3 換熱設備換熱設備 管殼式換熱器管殼式換熱器 是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的換熱是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的換熱 器，是目前應用最廣的類型。器，是目前應用最廣的類型。 板式換熱器 管殼式換熱器工作原理圖管殼式換熱器工作原理圖 換熱器主要零部件換熱器主要零部件 f墊圈 g分層擱板 h管箱筒節(jié) i管板 j折流板 k支持板 a筒體 b管束 d封頭 e筒節(jié) 管殼式換熱器裝配圖管殼式換熱器裝配圖 分類分類 管殼式換熱器按結構特點分為

22、固定管板式換管殼式換熱器按結構特點分為固定管板式換 熱器、浮頭式換熱器、型管式換熱器、雙重管熱器、浮頭式換熱器、型管式換熱器、雙重管 式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前 3 種應用比較普遍。種應用比較普遍。 固定管板式換熱器固定管板式換熱器 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 U型管式換熱器型管式換熱器 1.2.4 塔設備塔設備 n塔設備塔設備有許多種類型，塔設備是化工、石油有許多種類型，塔設備是化工、石油 化工和煉油生產(chǎn)中最重要的設備之一。它可化工和煉油生產(chǎn)中最重要的設備之一。它可 使氣液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到使氣液或液液兩相之間進行緊密接觸

23、，達到 相際傳質及傳熱的目的。相際傳質及傳熱的目的。 n可在塔設備中完成常見的可在塔設備中完成常見的單元操作單元操作有：精餾、有：精餾、 吸收、解吸和萃取等。吸收、解吸和萃取等。 n此外，此外，工業(yè)氣體工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法的冷卻與回收、氣體的濕法 凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質和傳熱。凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質和傳熱。 精餾原理精餾原理 (Principle of Rectify) (Principle of Rectify) n蒸氣由塔底進入，與下降液進行逆流接蒸氣由塔底進入，與下降液進行逆流接 觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā) ( (低沸

24、點低沸點) )組分不斷地向蒸氣中轉移，蒸組分不斷地向蒸氣中轉移，蒸 氣中的難揮發(fā)氣中的難揮發(fā)( (高沸點高沸點) )組分不斷地向下組分不斷地向下 降液中轉移。降液中轉移。 n蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈 高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組 分則愈富集，達到組分分離的目的。分則愈富集，達到組分分離的目的。 n由塔頂上升的蒸氣進入冷凝器，冷凝的由塔頂上升的蒸氣進入冷凝器，冷凝的 液體的一部分作為回流液返回塔頂進入液體的一部分作為回流液返回塔頂進入 精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取 出。出。

25、 n塔底流出的液體，其中的一部分送入再塔底流出的液體，其中的一部分送入再 沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一 部分液體作為釜殘液取出部分液體作為釜殘液取出。 1.2.4 塔設備塔設備 一般可將塔分成填料塔和板式塔兩大類。一般可將塔分成填料塔和板式塔兩大類。 1.填料塔填料塔 以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件 的傳質設備。的傳質設備。 n底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌 的方式放置在支承板上。填料的上方安裝的方式放置在支承板上。填料的上方安裝 填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從填料壓板

26、，以防被上升氣流吹動。液體從 塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填 料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分 布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置） 分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的 空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸 進行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳進行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳 質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正 常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分常操作狀態(tài)下

27、，氣相為連續(xù)相，液相為分 散相。散相。 （1）填料填料 填料塔氣液接觸的元件，填料分成亂堆填料塔氣液接觸的元件，填料分成亂堆 填料填料(顆粒填料顆粒填料)和規(guī)整填料兩大類。和規(guī)整填料兩大類。 1）拉西環(huán)拉西環(huán) 拉西環(huán)是工業(yè)上最早拉西環(huán)是工業(yè)上最早 使用的一種填料，為外徑與高使用的一種填料，為外徑與高 度相等的圓環(huán)，通常由陶瓷或度相等的圓環(huán)，通常由陶瓷或 金屬材料制成。金屬材料制成。 拉西環(huán)拉西環(huán) 環(huán)環(huán)拉西環(huán)拉西環(huán) n拉西環(huán)結構簡單，制造容易，但堆積時相鄰環(huán)間拉西環(huán)結構簡單，制造容易，但堆積時相鄰環(huán)間 易形成線接觸，填料層的均勻性差，因而存在嚴易形成線接觸，填料層的均勻性差，因而存在嚴 重的向壁

28、偏流和溝流現(xiàn)象，致使傳質效率低。而重的向壁偏流和溝流現(xiàn)象，致使傳質效率低。而 且流動阻力大，操作范圍小。其改善方面有且流動阻力大，操作范圍小。其改善方面有形、形、 十字格形的拉西環(huán)。十字格形的拉西環(huán)。 2）鮑爾環(huán)）鮑爾環(huán) 鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的 壁上開一層或兩層長方形窗口，壁上開一層或兩層長方形窗口， 窗孔的母材兩層交錯地彎向環(huán)窗孔的母材兩層交錯地彎向環(huán) 中心對接。這種結構使填料層中心對接。這種結構使填料層 內氣、液分布性能大為改善，內氣、液分布性能大為改善， 尤其是環(huán)的內表面得到充分利尤其是環(huán)的內表面得到充分利 用。用。 n與同樣尺寸的拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣液通量可與同樣尺寸的

29、拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣液通量可 提高提高50%，而壓降僅為其一半，分離效果也得到，而壓降僅為其一半，分離效果也得到 提高。其改進為階梯形鮑爾環(huán)，圓筒部分的一端提高。其改進為階梯形鮑爾環(huán)，圓筒部分的一端 制成喇叭口形狀。這樣填料間呈現(xiàn)點接觸，床層制成喇叭口形狀。這樣填料間呈現(xiàn)點接觸，床層 均勻且空隙率大，與鮑爾環(huán)相比氣體阻力減少均勻且空隙率大，與鮑爾環(huán)相比氣體阻力減少 25%，生產(chǎn)能力提高，生產(chǎn)能力提高10%。 3）階梯環(huán)階梯環(huán) 鮑爾環(huán)基礎上改造得出鮑爾環(huán)基礎上改造得出 的。環(huán)壁上開有窗孔，其高度為直的。環(huán)壁上開有窗孔，其高度為直 徑的一半。由于高徑比的減少，使徑的一半。由于高徑比的減少，使 得

30、氣體繞填料外壁的平均路徑大為得氣體繞填料外壁的平均路徑大為 縮短，減少了阻力?？s短，減少了阻力。 n喇叭口一邊，不僅增加機械強度，而且使填料之喇叭口一邊，不僅增加機械強度，而且使填料之 間為點接觸，有利于液膜的匯集與更新，提高了間為點接觸，有利于液膜的匯集與更新，提高了 傳質效率。傳質效率。 n目前所使用的環(huán)型填料中最為優(yōu)良的一種。目前所使用的環(huán)型填料中最為優(yōu)良的一種。 4）弧鞍型弧鞍型 表面全部敞口，表面全部敞口， 不分內外，液體在表面兩不分內外，液體在表面兩 側均勻流動，表面利用率側均勻流動，表面利用率 高，流動呈弧形，氣體阻高，流動呈弧形，氣體阻 力小。但兩面對稱有重疊力小。但兩面對稱有

31、重疊 現(xiàn)象，容易產(chǎn)生溝流。現(xiàn)象，容易產(chǎn)生溝流。 強強 度差，易破碎。應用較少。度差，易破碎。應用較少。 5）矩鞍型矩鞍型 矩鞍形填料結構矩鞍形填料結構 不對稱，堆積時不重疊，均不對稱，堆積時不重疊，均 勻性更高。該填料氣流阻力勻性更高。該填料氣流阻力 小，處理能力大，性能雖不小，處理能力大，性能雖不 如鮑爾環(huán)好，但構造簡單，如鮑爾環(huán)好，但構造簡單， 是一種性能優(yōu)良的填料。是一種性能優(yōu)良的填料。 6）環(huán)矩鞍）環(huán)矩鞍 兼具環(huán)型、鞍型兼具環(huán)型、鞍型 填料的優(yōu)點。敞開的側壁有填料的優(yōu)點。敞開的側壁有 利于氣體和液體通過，減少利于氣體和液體通過，減少 了填料層內滯液死區(qū)。填料了填料層內滯液死區(qū)。填料 層

32、內流體孔道增多，使氣液層內流體孔道增多，使氣液 分布更加均勻，傳質效率得分布更加均勻，傳質效率得 以提高。以提高。 n一般采用金屬材質，機械強一般采用金屬材質，機械強 度高度高。 7）球型）球型 球體為空心，氣體和液體從其內部經(jīng)過。球體為空心，氣體和液體從其內部經(jīng)過。 由于球體結構的對稱性，填料裝填密度均勻，不由于球體結構的對稱性，填料裝填密度均勻，不 易產(chǎn)生空穴和架橋，故氣液分散性能好。易產(chǎn)生空穴和架橋，故氣液分散性能好。 n常采用塑料材質。一般用于特定場合，工程上應常采用塑料材質。一般用于特定場合，工程上應 用較少。用較少。 8）格柵填料）格柵填料 以條狀單元體以條狀單元體 經(jīng)一定規(guī)則組合

33、而成，其結經(jīng)一定規(guī)則組合而成，其結 構隨條狀單元體的形式和組構隨條狀單元體的形式和組 合規(guī)則而變，具有多種結構合規(guī)則而變，具有多種結構 形式。特點是比表面積較低，形式。特點是比表面積較低， 主要用于低壓降、大負荷、主要用于低壓降、大負荷、 防堵的場合。防堵的場合。 木格柵填料木格柵填料 格里奇格柵填料格里奇格柵填料 9）波紋填料）波紋填料 波紋填料是由波紋填料是由 許多層波紋薄片組成，各片許多層波紋薄片組成，各片 高度相同但長短不等，搭配高度相同但長短不等，搭配 組合成圓盤狀，填料波紋與組合成圓盤狀，填料波紋與 水平方向成水平方向成45傾角，相鄰傾角，相鄰 兩片反向重疊使其波紋互相兩片反向重疊

34、使其波紋互相 垂直。圓盤填料塊水平放入垂直。圓盤填料塊水平放入 塔內，相鄰兩圓盤的波紋薄塔內，相鄰兩圓盤的波紋薄 片方向互成片方向互成90角。角。 金屬絲網(wǎng)波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料 金屬孔板波紋填料金屬孔板波紋填料 n波紋填料因波紋薄片的材料與形狀不同分成板波紋波紋填料因波紋薄片的材料與形狀不同分成板波紋 填料和網(wǎng)波紋填料。填料和網(wǎng)波紋填料。 n板波紋填料可由陶瓷、塑料、金屬、玻璃鋼等材料板波紋填料可由陶瓷、塑料、金屬、玻璃鋼等材料 制成。填料的空隙率大，阻力小，流體通量大、效制成。填料的空隙率大，阻力小，流體通量大、效 率高，而且制造方便、價格低，正向通用化、大型率高，而且制造方便、價格低，

35、正向通用化、大型 化方向發(fā)展。化方向發(fā)展。 10）脈沖填料：）脈沖填料：是由帶縮頸的中空是由帶縮頸的中空 棱柱形單體，按一定方式拼裝而成棱柱形單體，按一定方式拼裝而成 的一種規(guī)則填料。脈沖填料組裝后，的一種規(guī)則填料。脈沖填料組裝后， 會形成帶鎖頸的多孔棱形通道，其會形成帶鎖頸的多孔棱形通道，其 縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩 相通過時產(chǎn)生強烈的湍動，在縮頸相通過時產(chǎn)生強烈的湍動，在縮頸 處，氣速最高，湍動劇烈，從而強處，氣速最高，湍動劇烈，從而強 化傳質，在擴大段，氣速減到最小，化傳質，在擴大段，氣速減到最小， 實現(xiàn)兩相的分離。實現(xiàn)兩相的分離。 n流道收縮、擴大的

36、交替重復，實現(xiàn)了流道收縮、擴大的交替重復，實現(xiàn)了“脈沖脈沖”傳傳 質過程。質過程。 n特點是處理量大，壓降小。適用于真空精餾，大特點是處理量大，壓降小。適用于真空精餾，大 塔徑場合。塔徑場合。 （2）填料支承）填料支承 填料的支承結構不僅要支承全部濕填料的重量，填料的支承結構不僅要支承全部濕填料的重量， 還必須使上升的氣體能夠順利通過。因此填料支承除還必須使上升的氣體能夠順利通過。因此填料支承除 應有足夠的強度和剛度外，還應有足夠的截面積，以應有足夠的強度和剛度外，還應有足夠的截面積，以 免在支承處發(fā)生液泛。最常用的填料支承有柵板式和免在支承處發(fā)生液泛。最常用的填料支承有柵板式和 升氣管式。升

37、氣管式。 （3）液體噴淋裝置）液體噴淋裝置 填料塔操作時，在任一橫截面上保證氣液的均勻分填料塔操作時，在任一橫截面上保證氣液的均勻分 布十分重要。因此，對液體分布裝置的基本要求是：能均布十分重要。因此，對液體分布裝置的基本要求是：能均 勻分布液體；不易堵塞；氣體通過時阻力小，噴淋時液滴勻分布液體；不易堵塞；氣體通過時阻力小，噴淋時液滴 飛濺小；不需要很大的液體壓力。飛濺??；不需要很大的液體壓力。 n經(jīng)驗表明，對塔徑為經(jīng)驗表明，對塔徑為0.75m以上的塔，每平方米以上的塔，每平方米 塔橫截面上應有塔橫截面上應有4050個噴淋點；對塔徑在個噴淋點；對塔徑在 0.75m以下的塔，噴淋點至少應為以下的

38、塔，噴淋點至少應為160個個/m2。 （4）液體再分布裝置）液體再分布裝置 為了使液體沿塔截面均勻分布，不論顆粒型或規(guī)整為了使液體沿塔截面均勻分布，不論顆粒型或規(guī)整 型填料，堆積高度若超過塔徑的型填料，堆積高度若超過塔徑的26倍，則應設置液體倍，則應設置液體 再分布裝置，使向塔壁彌散的液體重新集中于塔截面中再分布裝置，使向塔壁彌散的液體重新集中于塔截面中 部。部。 n作用是減小壁流現(xiàn)象。作用是減小壁流現(xiàn)象。 n在填料層內每隔一定高度設置液體再分布裝置在填料層內每隔一定高度設置液體再分布裝置 n對拉西環(huán)填料，再分布器的距離約為塔徑的對拉西環(huán)填料，再分布器的距離約為塔徑的2 25 5 3 3倍，對

39、鮑爾環(huán)及鞍形等較好填料約為塔徑的倍，對鮑爾環(huán)及鞍形等較好填料約為塔徑的5 51010 倍，但通常不應超過倍，但通常不應超過6m6m。 填料塔詳圖填料塔詳圖 (5) 填料塔與板式塔的比較填料塔與板式塔的比較 n對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都 是可以適用的，設計者必須根據(jù)具體情況進行選是可以適用的，設計者必須根據(jù)具體情況進行選 用。填料塔和板式塔有許多不同點，了解這些不用。填料塔和板式塔有許多不同點，了解這些不 同點對于合理選用塔設備是有幫助的同點對于合理選用塔設備是有幫助的。 1）填料塔操作范圍較小，特別是對于液體負荷變）填料塔操作范圍較小，

40、特別是對于液體負荷變 化更為敏感。當液體負荷較小時，填料表面不化更為敏感。當液體負荷較小時，填料表面不 能能 很好地潤濕，傳質效果急劇下降；當液體負荷過很好地潤濕，傳質效果急劇下降；當液體負荷過 大時，則容易產(chǎn)生液泛。設計良好的板式塔，則大時，則容易產(chǎn)生液泛。設計良好的板式塔，則 具有大得多的操作范圍。具有大得多的操作范圍。 2）填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的）填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的 物料，而某些類型的板式塔（如大孔徑篩板、泡物料，而某些類型的板式塔（如大孔徑篩板、泡 罩塔等）則可以有效地處理這種物質。另外，板罩塔等）則可以有效地處理這種物質。另外，板 式塔的清洗亦

41、比填料塔方便。式塔的清洗亦比填料塔方便。 3）當氣液接觸過程中需要冷卻以移除反應熱或溶解）當氣液接觸過程中需要冷卻以移除反應熱或溶解 熱時，填料塔因涉及液體均不問題而使結構復雜化。熱時，填料塔因涉及液體均不問題而使結構復雜化。 板式塔可方便地在塔板上安裝冷卻盤管。同理，當板式塔可方便地在塔板上安裝冷卻盤管。同理，當 有側向出料時，填料塔也不如板式塔方便。有側向出料時，填料塔也不如板式塔方便。 4）以前亂堆填料塔直徑很少大于）以前亂堆填料塔直徑很少大于0.5m，后來又認為，后來又認為 不宜超過不宜超過1.5m，根據(jù)近，根據(jù)近10年來填料塔的發(fā)展狀況，年來填料塔的發(fā)展狀況， 這一限制似乎不再成立。

42、板式塔直徑一般不小于這一限制似乎不再成立。板式塔直徑一般不小于 0.6m。 5）關于板式塔的設計資料更容易得到而且更為可）關于板式塔的設計資料更容易得到而且更為可 靠，因此板式塔的設計比較準確，安全系數(shù)可取靠，因此板式塔的設計比較準確，安全系數(shù)可取 得更小。得更小。 6）當塔徑不很大時，填料塔因結構簡單而造價便）當塔徑不很大時，填料塔因結構簡單而造價便 宜。宜。 7）對于易起泡物質，填料塔更適合，因填料對泡沫）對于易起泡物質，填料塔更適合，因填料對泡沫 有限制和破碎的作用。有限制和破碎的作用。 8）對于腐蝕性物質，填料塔更適合，因可采用瓷質）對于腐蝕性物質，填料塔更適合，因可采用瓷質 填料。填

43、料。 9）對熱敏性物質宜采用填料塔，因為填料塔內的滯）對熱敏性物質宜采用填料塔，因為填料塔內的滯 液量比板式塔少，物料在塔內的停留時間短。液量比板式塔少，物料在塔內的停留時間短。 10）填料塔的壓降比板式塔小，因而對真空操作更為）填料塔的壓降比板式塔小，因而對真空操作更為 適宜。適宜。 填料塔用于：填料塔用于： n塔徑小塔徑小 n真空操作真空操作 n易起泡易起泡 n腐蝕性物系腐蝕性物系 n熱敏性物系熱敏性物系 2. 板式塔板式塔 n板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形 殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。殼體、塔板、溢流堰、降液

44、管及受液盤等部件構成。 根據(jù)塔板結構形式的不同，板式塔可分為泡罩塔、篩根據(jù)塔板結構形式的不同，板式塔可分為泡罩塔、篩 板塔、浮閥塔、舌形塔和噴射塔。板塔、浮閥塔、舌形塔和噴射塔。 n泡罩塔操作彈性大，效率高，液氣比范圍大，不易堵塞，泡罩塔操作彈性大，效率高，液氣比范圍大，不易堵塞， 易于操作；但結構復雜，造價高，壓降大，安裝維修麻易于操作；但結構復雜，造價高，壓降大，安裝維修麻 煩。煩。 n篩板塔效率高，處理能力強，壓降小，結構簡單，制造篩板塔效率高，處理能力強，壓降小，結構簡單，制造 維修方便；但操作彈性稍低于泡罩塔，小孔徑篩板易堵維修方便；但操作彈性稍低于泡罩塔，小孔徑篩板易堵 塞，不適宜

45、處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。 n浮閥塔操作彈性大，效率高，處理能力強，壓降小，不浮閥塔操作彈性大，效率高，處理能力強，壓降小，不 易積垢堵塞，結構簡單，安裝容易；但其構造、生產(chǎn)能易積垢堵塞，結構簡單，安裝容易；但其構造、生產(chǎn)能 力、塔板效率及壓降等略低于篩板塔。力、塔板效率及壓降等略低于篩板塔。 n舌形塔與泡罩塔相比，塔盤結構簡單，壓降小，處理能舌形塔與泡罩塔相比，塔盤結構簡單，壓降小，處理能 力大，且安裝維修方便，但操作彈性小，塔板效率低。力大，且安裝維修方便，但操作彈性小，塔板效率低。 1.3 化工設備零部件標準化化工設備零部件標準化

46、 化工設備常用零部件：化工設備常用零部件： 容器容器(簡體、封頭簡體、封頭)；法蘭；人孔、手孔、視；法蘭；人孔、手孔、視 孔；攪拌器；密封裝置；聯(lián)接零件；機械孔；攪拌器；密封裝置；聯(lián)接零件；機械 傳動件；設備附件，如支座、接管、液面計、氣傳動件；設備附件，如支座、接管、液面計、氣 體或液體分布器等。體或液體分布器等。 為了便于設計、制造及零件的互換，從而提高為了便于設計、制造及零件的互換，從而提高 化工設備的質量，降低成本，各國已制訂了一系列化工設備的質量，降低成本，各國已制訂了一系列 化工設備零部件標準?；ぴO備零部件標準。 例如：例如： 筒體標準：筒體標準：GB/T 9019-2001(G

47、B國家標準國家標準)； 封頭標準：封頭標準：JB/T 4746-2002(JB機電部標準機電部標準)； 法蘭標準：管法蘭有兩個標準，一個是國家標準法蘭標準：管法蘭有兩個標準，一個是國家標準 （GB /T 91152000），另一個是原化學工業(yè)部），另一個是原化學工業(yè)部 標準（標準（HG /T 20592HG /T 20635-2009） (HG 化工部標準化工部標準)，設備法蘭標準：，設備法蘭標準：JB/T 470147032000； 人孔標準：人孔標準：JB /T 25551979，HG /T 21515 HG /T 215352005等。等。 1. 公稱直徑與公稱壓力公稱直徑與公稱壓力 （

48、1）公稱直徑）公稱直徑 標準化的名義直徑，代號DN(或Dg)。 表1-1所示卷制壓力容器公稱直徑 化工設備及零部件標準化的最重要參數(shù)是公稱直徑化工設備及零部件標準化的最重要參數(shù)是公稱直徑 與公稱壓力。與公稱壓力。 (2) 公稱壓力公稱壓力 規(guī)定的標準壓力等級，表示管子、法蘭、管件的規(guī)定的標準壓力等級，表示管子、法蘭、管件的 耐壓程度，記作耐壓程度，記作PN。 如國家標準如國家標準GB /T 10482005將管路元件的公將管路元件的公 稱壓力定為十個等級：稱壓力定為十個等級： 0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa、 4.0MPa、6.3MPa、10MPa、16

49、MPa、25MPa等。等。 2筒體筒體 化工設備中圓筒形容器應用最為廣泛，無論是化工設備中圓筒形容器應用最為廣泛，無論是 立式或臥式。其主體一般是由圓筒體和兩個封頭組立式或臥式。其主體一般是由圓筒體和兩個封頭組 成的。筒體有鋼板卷焊而成和取自大口徑無縫鋼管成的。筒體有鋼板卷焊而成和取自大口徑無縫鋼管 的兩種。的兩種。 卷卷 板板 機機 n注意：注意： 1. 壓力容器的公稱直徑壓力容器的公稱直徑 用鋼板卷焊制成的筒體，其公稱直徑指用鋼板卷焊制成的筒體，其公稱直徑指 的是內徑。而采用無縫鋼管制作的筒體，其的是內徑。而采用無縫鋼管制作的筒體，其 公稱直徑指鋼管外徑。封頭的公稱直徑與筒公稱直徑指鋼管外

50、徑。封頭的公稱直徑與筒 體一致體一致。 2.管子的公稱直徑管子的公稱直徑 n管子的直徑可分為外徑、內徑、公稱直徑。例如外徑管子的直徑可分為外徑、內徑、公稱直徑。例如外徑 為為108的無縫鋼管，壁厚為的無縫鋼管，壁厚為5MM，用，用D108*5表示。表示。 n公稱直徑是為了設計制造和維修的方便人為地規(guī)定的公稱直徑是為了設計制造和維修的方便人為地規(guī)定的 一種標準，一種標準，DN。管子的公稱直徑和其內徑、外徑都。管子的公稱直徑和其內徑、外徑都 不相等，例如：公稱直徑為不相等，例如：公稱直徑為100mm的無縫鋼管有的無縫鋼管有 102*5、108*5等好幾種，目的是為了根據(jù)公稱直徑可等好幾種，目的是為

51、了根據(jù)公稱直徑可 以確定管子、管件、閥門、以確定管子、管件、閥門、法蘭法蘭、墊片等結構尺寸與、墊片等結構尺寸與 連接尺寸。連接尺寸。 n每一公稱直徑，對應一個外徑，其內徑數(shù)值隨厚度不每一公稱直徑，對應一個外徑，其內徑數(shù)值隨厚度不 同而不同。公稱直徑可用公制同而不同。公稱直徑可用公制mm表示，也可用英制表示，也可用英制 in表示。表示。 3. 容器零部件的公稱直徑容器零部件的公稱直徑 n有些零部件如法蘭、支座等的公稱直徑，有些零部件如法蘭、支座等的公稱直徑， 指的是與它相配的筒體、封頭的公稱直徑。指的是與它相配的筒體、封頭的公稱直徑。 DN2000法蘭是指與法蘭是指與DN2000筒體筒體(容器容

52、器)或封或封 頭相配的法蘭。頭相配的法蘭。DN2000鞍座是指支承鞍座是指支承 DN2000mm容器的鞍式支座。還有一些零容器的鞍式支座。還有一些零 部件的公稱直徑是與它相配的管子公稱直徑部件的公稱直徑是與它相配的管子公稱直徑 表示的。如管法蘭，表示的。如管法蘭，DN200管法蘭是指連接管法蘭是指連接 DN200mm管子的管法蘭。管子的管法蘭。 3封頭封頭 （1）封頭形式）封頭形式 常見的封頭形式有橢圓形、碟形、常見的封頭形式有橢圓形、碟形、 球形、錐形和平板封頭等。球形、錐形和平板封頭等。 （2）封頭形式的選擇）封頭形式的選擇 1）一般壓力容器封頭）一般壓力容器封頭(中、低中、低 壓壓)，在條件許可時，應采用受力，在條件許可時，應采用受力 狀態(tài)好與制造難度不大的橢圓形狀態(tài)好與制造難度不大的橢圓形 封頭。封頭。 2）當制造條件較差時可用碟形）當制造條件較差時可用碟形 或無折邊球形封頭，但壁厚應適或無折邊球形封頭，但壁厚應適 當加大或采用加固措施。當加大或采用加固措施。 3）錐體封頭）錐體封頭(底底)一般用于收一般用于收 集固體顆?；蚴沽黧w分布均集固體顆粒或使流體分布均 勻的場合。此外，也常用于勻的場合。此外，也常用于 兩直徑不等設備的聯(lián)結過渡兩直徑不等設備的聯(lián)結過渡 段段(變徑段變徑段)。 4）平板封頭一般用作常壓容）平板封頭一般用作常壓容 器的蓋或底。直徑較