化工設備知識匯編.

1、第一章塔類設備第一章冷換設備第二章廢熱鍋爐第四章空氣冷卻器第五章空氣預熱器第/、章法蘭、墊片和緊固件第一章 塔類設備塔器是用于氣相液相與液相液相間傳質、傳熱的設備，它廣泛應用于石油化工中的蒸餾、 吸收、萃取、洗滌、傳熱等單元操作。在煉油裝置，它是完成煉油加工過程的主要場所，型式種類 繁多，用途廣泛，外形龐大，是煉油廠的關鍵設備。1、塔的分類及性能指標1.1 分類(1) 按用途及在工藝過程中的作用可分為： 分餾塔、吸收塔、解吸塔、水洗塔、穩(wěn)定塔、抽提塔和干燥塔等。(2) 按結構形式分：板式塔、填料塔。(3) 按操作壓力分：常壓塔、減壓塔、高壓塔。1.2 塔設備的性能指標塔設備除了滿足特定的化工工

2、藝條件(如溫度、壓力及耐腐蝕)外，評估塔設備基本性能指標 主要包括以下幾個方面：(1) 生產能力：即單位塔截面上單位時間的物料處理量。(2) 分離效率： 對板式塔指每層塔板所達到的分離程度， 對填料塔指單位高填料所達到的分離程度。(3) 適應能力及操作彈性：指對各物料性質的適應性以及在負荷波動時維持操作穩(wěn)定性而保持較高 分離效率的能力。(4) 流體阻力：即氣相通過單層塔板或單位填料層的壓強降。 除以上幾項外，塔的造價高低、安裝、維修的難易以及長期運轉的可靠性等因素，也是必須考慮的 實際問題。2、板式塔介紹板式塔中，塔內裝有一定數量的塔板，氣體自塔底向上以鼓泡噴射的形式穿過塔板上液層，使 兩相密

3、切接觸，進行傳質，兩相組分濃度沿塔高呈階梯式變化。它的結構主要包括：塔體、頭蓋、 支座、塔板、接管、人孔、進料及抽出口、破沫板以及保溫層。2.1 基本概念(1) 塔板開孔率是指塔板上開孔總面積與塔截面積之比， 是影響塔操作的重要因素。 在塔的氣液相負荷一定時， 開孔率過大，會造成漏液；開孔率過小，會造成嚴重霧沫夾帶。(2) 塔板效率 它是衡量板式塔每層塔板上傳質平均效果的一個尺度。最通用的板效率，是指經過實際塔板的 組成變化值和經過理論塔板的組成變化值之比。(3) 霧沫夾帶此種現(xiàn)象發(fā)生原因是由于流經塔板的汽相負荷過大引起的。當氣體流量超過允許值時，離開塔 板的氣體夾帶著泡沫或小液滴，由于氣體速

4、度過快，小液滴來不及沉降就帶到上層塔板，這就是霧 沫夾帶，這種現(xiàn)象降低了塔板的效率。( 4)氣泡夾帶這種現(xiàn)象的發(fā)生是由于通過降液管的回流液體負荷過大而引起的。液體是橫流過塔，與氣體充 分接觸后，出降液管流到下一層塔板，液體流入到降液管時，常常帶有大量的氣泡，它在管中應有 足夠的停留時間以便沉降，使泡沫分離成氣體與清液，氣體上升回到上層塔板。如果液相負荷增加， 液體在降液管中的流速隨之增加，那么液體在液管中的停留時間縮短。如果這個停留時間短到一定 程度，使液體帶著的氣泡來不及分離帶到下層塔板，就會降低吸收或解吸效果。(5) 漏塔這種現(xiàn)象發(fā)生是由于塔板上的汽相負荷過小而引起的。當處理量太小時，塔內

5、氣速很低，大量液體由于重力作用，便從閥孔漏下，這種情況稱為漏塔。由于液體沒有和塔板上氣體充分接觸就漏 到下層塔板，漏塔降低了塔板效率。（6）淹塔這種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔內液、汽相負荷過大而引起的。由于汽液負荷過大，液體充滿了整個 降液管，而使上下塔板液體連成一體，吸收或單板效果完全遭到破壞，這就是“淹塔”現(xiàn)象。2.2塔板的種類及結構（1 ）常用塔板有：浮閥塔板、圓形泡帽塔板、S型塔板、浮動噴射塔板、篩孔塔板、網孔塔板等。（2 ）塔板結構包括四個基本部分： 每塊塔板上有特別的開孔，可供下層氣體從中穿過。 每塊塔板上有一定高度的溢流堰，以保證塔板上有足夠厚的液層。 每塊塔板上有降液管，供塔板上的液體

6、流向下一層，降液管有圓形和弓形兩種。 塔板有足夠的面積和特殊結構，供汽、液相充分接觸，以完成質和熱的交換。2.3幾種塔板的優(yōu)缺點及用途塔板型式結構優(yōu)點缺 點用途泡罩型圓形泡罩復雜1、在寬的負荷范圍內可穩(wěn)定操作；2、彈性好。1、費用高2、板間距大3、壓力降較大適用于廣泛范 圍，板數少的 更有利。S形泡罩塔板稍簡單簡化了泡罩形式，性能同上同上同上浮 閥 型條形浮閥簡單1、在寬的負荷范圍內效率不降低；2、最高負荷的效率也比泡罩塔高；3、費用較便宜；4、霧沫夾帶少；5、液面落差小。沒有特別缺點適用于一切范圍重盤式浮閥簡單、復雜的都有T型浮閥簡單穿流型篩板（溢流式）簡單1、最高負荷效率高；2、費用最低；

7、3、壓力降小。1、穩(wěn)定操作范圍窄；2、易堵物料不適用；3、容易發(fā)生液體泄漏。適合于處理量 變動少且不析 岀固體物料的 系統(tǒng)波紋篩板簡單1、比篩板壓力降稍高，但具 有同樣的優(yōu)點；2、氣液分布好。柵板簡單1、處理能力大；2、壓力降小；3、費用便宜。1、塔板效率低；2、處理量小時，效率劇烈下降。適合于粗蒸餾從上可知浮閥塔板在操作彈性、效率方面比較優(yōu)越，應用較廣。2.4浮閥塔板浮閥塔板是最常用的塔板（圖1是典型浮閥塔板），它在塔板上開許多方形或圓形孔，每一孔 上都帶有一個閥片，氣體通過閥孔將閥片向上頂 起，水平方向射出，在通過液層時，汽液兩相成 泡沫狀態(tài)進行傳熱、傳質過程。由于閥片開度可 以隨氣速而變

8、，低氣速時閥片在重力作用下可自 動關小，減少了泄漏。所以它具有效率高、彈性大的優(yōu)點；而且結構簡單、造價較低，處理能力高。圖1缺點：閥片只能用不銹鋼制造，并且操作中浮閥容易卡住、繡住或粘住，不能自由開啟，塔板F1型浮閥和船形浮閥，如圖2:檢修時必須對銹死浮閥進行更換。目前煉油廠應用較廣泛浮閥的是 這是F1型浮閥常用浮閥型號。F1V C 32 型B 表示 1Cr13， C 表示 Cr18Ni9Ti浮閥單重（克） 表示閥的材質表示三爪結構圖3船形浮閥圖2 F1 型浮閥2.5板式塔操作常見故障分析與處理塔板操作故障引起的原因與多方面因素有關，如工藝操作條件、系統(tǒng)物性、塔設備本身等，有 時是單獨作用，有

9、時是綜合作用。下面僅對板式塔設備本身故障進行分析：現(xiàn)象故障原因處理方法達不到設計能力，提量后效率下 降，產品質量1、降液管尺寸太小，或降液管下端距受 液盤間距過小，液體充滿降液管；2、設計閥個數過小，開孔率低，塔板壓 降過大。1、過打降液管面積，或改大降液管 下端間隙，使液體流場；2、增加塔板布閥個數。開工后塔板效率低，側線產品有 的重，有的輕，收率有的少，有 的多。部分塔板被吹翻，可能是連接件安裝 不牢，也可能是吹掃蒸汽含水，進入塔內 震動將塔板擊翻。1、重新正確安裝塔板連接件；2、嚴格將吹掃蒸汽脫水干凈后用。生產一段時間后，效率下降，側 線產品有的重，有的輕，收率有 的少，有的多。且伴有全

10、塔壓降 減小1、塔板被嚴重腐蝕爛掉；2、塔板上浮閥大面積脫落， 可能被腐蝕， 可能安裝不好。1、更換為耐腐蝕的塔板及浮閥；2、嚴格按質量要求安裝浮閥。生產一段時間后，產品質量下降，顏色發(fā)黑1、破沫網嚴重腐蝕爛掉，霧沫夾帶嚴重， 影響產品色度增加；2、破沫網結焦、堵塞，造成二次夾帶嚴重，影響產品色度。1、更換耐腐蝕材質的破沫網；2、更換更大開孔率的破沫網。3、填料塔介紹填料塔中，塔內裝有一定高度的填料。液體自塔頂沿填料表面向下流動，作為連續(xù)相的氣體自 塔底向上流動，與液體進行逆流傳質，兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。填料塔具有結構簡單、 壓力降小的特點，在處理容易產生泡沫的物料以及用于真空操作時

11、，有其獨特的優(yōu)越性。它的主體傳質介質就是填料，還有填料支撐板、床層限位器、液體分布器、液體收集器及再分配裝置等輔助 內件，它們構成了完整的填料塔，其作用是促進氣液的均勻分布及良好接觸，使填料塔發(fā)揮出最大 的生產能力和最高的效率。填料可分為散裝填料(顆粒填料)和規(guī)整填料兩大類。3.1散堆填料該類填料具有一定外形結構的顆粒體，安裝時以填料亂堆為主。隨著生產發(fā)展，填料結構又很 多改進，目前為止，各種填料有幾百種之多。常用的填料有：金屬鮑爾環(huán)填料、金屬階梯環(huán)填料、 金屬環(huán)矩鞍填料等。(1 )金屬鮑爾環(huán)填料見圖4,它是在筒狀環(huán)壁上開兩層內伸舌片的窗口，5個舌片內彎指向環(huán)心，上下兩層窗孔的位置錯開，一般開

12、孔面積占環(huán)壁總面積的 30%左右。金屬鮑爾環(huán)的開發(fā)使環(huán)形填料由實體型填料發(fā)展到開孔型 填料階段。圖4(2 )金屬階梯環(huán)填料見圖5，金屬階梯環(huán)填料是將鮑爾環(huán)填料的高度降低到直徑的 1/21/3,并且在填料的一個側端增加了翻邊。這些改進使氣體繞填料 外壁流過的路徑大大縮短，從而減少了氣體通過填料層的阻力。此外,翻邊不但增加了填料環(huán)的機械強度，而且破壞了填料結構的軸對稱性， 使填料在堆積時由線接觸變?yōu)辄c接觸為主，這樣增加了填料空隙，減 少了氣體穿越阻力，提高了傳質效率。圖5(3 )金屬環(huán)矩鞍填料見圖6,它綜合了開孔環(huán)形填料與鞍形填料的結構特點，集圓環(huán)、環(huán)壁開孔、內審舌頭及弧形通道于一體，既有開敞的結

13、構， 又有眾多的接觸點供液體匯集、分散，故該填料的壓降低、通量 大、傳質效率高。3.2規(guī)整填料規(guī)整填料是由具有一定幾何形狀的元件，按均勻幾何圖形排列，整齊堆砌，具有規(guī)整氣液通道 的填料。在規(guī)整填料中，由于結構的均勻、規(guī)則、對稱性，規(guī)定了氣液流路，改善了溝流和整流現(xiàn) 象。它與散裝填料相比，在同等容積時可以提供更多的比表面積；而在相同比表面積時填料的空隙 率更大。所以規(guī)整填料具有更大的通量、更小的壓降、更高的傳質、傳熱效率，分為以下幾種類型 規(guī)格。(1 )格柵填料圖7見圖7,它的單元構件是由 2mm厚的條形鋼板沖成 許多定向舌片，上下兩舌片翻轉方向相反，兩組舌片之 間沖有聯(lián)接爪。兩單元構件間用聯(lián)接

14、抓點焊在一起，組 成所需寬度。格柵填料是一種高能力、低壓降填料，抗 堵性能好，常用于煉油廠減壓蒸餾塔，可單獨使用于洗滌段，也可于其它填料組成混合床層，用于傳熱段和傳質段。此外，還可以用于催化裂化分餾塔的 脫過熱段，取代人字擋板。（2）金屬絲網波紋填料見圖8，金屬絲網波紋填料是由金屬絲網制成的規(guī)整填料。絲 網為4080目，不銹鋼絲直徑0.15mm左右。它具有很大的比表面積， 由于絲網具有毛細作用，又使表面更易有效濕潤，傳質效率較高， 尤其適合難分離物系及熱敏性物系。但該填料忌堵塞、怕腐蝕、難 清洗，使其的使用受到限制。圖8（3 ）金屬板波紋填料金屬板波紋填料是由金屬薄板沖成波紋片，波紋片上沖小孔

15、C4mm開孔率約占12.6 %。在塔內安裝時，上下兩盤板波紋填料旋轉90疊放。單個波紋片見圖 9，組合后的板波紋填料見圖10。該填料中液體成膜狀流下，并在上下兩盤填料接觸處進行再分配，氣體則曲折穿過填料，通量 大、阻力小、而且傳質效率高。它在煉油工業(yè)的蒸餾塔、氣體分餾塔、氣體吸收塔應用中，都取得 了很好的技術經濟效果。圖9圖103.3填料塔內構件除了主體傳質元件-填料外，還有填料支撐板、床層限位器、液體分布器、液體收集器及再分 配裝置等輔助內件，它們構成了完整的填料塔，其作用是促進氣液的均勻分布及良好接觸，使填料 塔發(fā)揮出最大生產能力和最高的效率。（1）填料支撐板對于填料支撐板除了要有足夠的強

16、度外，還要求具有足夠大的自由面積；對氣液的流動阻力小;有利于氣液的再分配；安裝拆卸方便。 柵板型支撐板（見圖11）它由垂直板條組成，結構簡單，制作方便，是小型塔中常用的散裝填料支撐板。 噴射式支撐板（見圖12）它是目前最好的散裝填料支撐裝置，采用梁型氣體噴射式結構。這種支撐板由一個個駝峰元件 組成，波高300mm寬290mm隨塔徑不同，塊數不同。氣體從各駝峰上部孔中噴出，液體從下部的 孔中流下，避免了氣液從同一孔中逆流時增加阻力。圖11（2）床層限位器為了保證填料塔的正常穩(wěn)定操作，防止在高氣速或負荷突 然波動時，填料層發(fā)生松動，甚至破壞、流失，在填料上層必 須安裝床層限位器，見圖 13。圖13

17、（3）液體分布器圖12液體分布器置于填料床層的上方，將液體均勻分布到填料 表面上，形成液體初始分布。液體初始分布的優(yōu)劣對填料塔傳 質、傳熱性能影響很大。按結構形式可分為：管式、盤式、槽式、噴淋式等。槽式液體分布器綜合性能較好，目前使用較廣泛，見下圖14，圖15。圖14 全貌圖15 局部（4）集油箱煉油廠的許多分餾裝置都有多個側線抽出，因此在使用填料作為傳質元件時，要設置集油箱， 它用來收集該段填料層的液體，以供抽出，結構見圖16。為便于集油箱液體的抽出，必須保證抽出口具有一定的液封高度，故多采用下凹的抽斗形式；另外，集油箱還兼有讓氣體讓氣體通過，能夠 均勻分布的作用，故要求氣體通過的阻力降盡量

18、小，開孔率應為塔截面積的35%45%左右，集油箱頂部都設有蓋帽。圖16 集油箱3.4填料塔操作故障分析引起填料塔故障原因很多，除了填料、塔內件外，還有工藝操作、系統(tǒng)物性、輔助設備等諸多 原因，這里僅就塔內設備可能引起的故障進行分析，見下表?，F(xiàn) 象故障原因處理方法塔的效率低，產品質量差，壓降正常 多為液體分布器不均勻所致：1、設計水平差，液體超負荷2、安裝水平度差3、分布器堵塞4、分布器被介質腐蝕漏液1、改善設計，增加或減少分布器開孔2、重新安裝，調整水平3、清除堵塞4、采用更耐腐蝕材質塔的效率低，塔壓降液也低填料安裝太松，或與塔壁間隙過大按要求進行安裝填料壓降過大，操作上限能力降低1、填料安裝

19、太緊，變形較大2、陶瓷填料破碎多1、按要求進行。臨時措施，降低負荷2、清楚碎片。臨時措施，降低負荷多側線填料塔，上一側線產品收率 低，下一側線產品輕，收率高上一側線集油箱不密封，向下漏油修復不密封處提前液泛，塔效率低2、填料支撐板開孔率低3、填料壓板開孔率低1、更換，采用高開孔率支撐板2、更換，采用高開孔率壓板操作一段時間后，壓降增大，效率低填料被堵塞、結焦清理或更換填料一段時間后，壓降忽高忽低，效率低填料被腐蝕更換耐腐蝕填料在操作一段時間后，產品質量下降， 顏色發(fā)重1、金屬破沫網被腐蝕掉2、破沫網被堵塞，形成二次夾帶1、更換耐腐蝕材質破沫網2、更換空隙率高的破沫網4、板式塔和填料塔的選擇比較

20、對于填料塔和板式塔的選擇，應根據生產工藝條件，如系統(tǒng)的物性、操作條件、操作方式，以 及技術經濟性能等綜合考慮，下面進行定性的對比。工況一塔型浮閥、篩板板式塔散裝填料塔規(guī)整填料塔腐蝕性介質良優(yōu)中易發(fā)泡介質差良優(yōu)熱敏性物料差良高粘性物料中優(yōu)良含固體顆粒物料優(yōu)中良難分離或產品純度要求咼物料中良氣膜控制的吸收中良優(yōu)液膜控制的吸收中優(yōu)差真空精餾中良: 優(yōu)常壓精餾優(yōu)中良高壓精餾良中差液體負荷很高良中:差：液體負荷很低良中優(yōu)液氣比波動大優(yōu)中差塔的直徑小中優(yōu)良塔的直徑大優(yōu)良優(yōu)塔的換熱多優(yōu)中差節(jié)能操作差良優(yōu)多進料多出料精餾優(yōu)中中造價低稍高高第二章冷換設備1、常用換熱器類型及特點煉油廠常用冷換設備主要是管殼式換熱

21、器，分類為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管式換熱器，它們是以使用溫度、壓力及兩側流動介質特征為選用依據?？偟膬?yōu)點是結構簡單、價 廉、選材廣、清洗方便，適應性強。但在傳熱效率、緊湊性。單位傳熱金屬耗量等方面，不及其它 類型換熱器。1.1固定式換熱器(1)結構及特點結構如圖1所示，換熱器的管端以焊接或脹接的方式固定在兩塊管板上，而管板則以焊接的方 法與殼體相連。與其它型式的管殼式換熱器相比，結構簡單，當殼體直徑相同時，可安排更多的管 子，也便于分程，制造成本較低。由于不存在彎管部分，管內不易積聚污垢，即使產生污垢也便于 清洗，但卻無法在管外表面進行清洗，不適宜處理臟的或有腐蝕性的介質。最主

22、要的缺點是：當殼 體與管子的壁溫或材料的線膨脹系數相差較大，在殼體與管中將產生很大的溫差應力。為了減少溫差應力，可在殼體上設置膨脹節(jié)，利用膨脹節(jié)在外力作用下產生變形的能力來降低 管束與殼體中的溫差應力。圖1 只有補4S*的固宦If槿式摂搭器1nth 1一a 故江曙(2)型號分析固定板式換熱器型號表示方法如下：X E M DN-PN-A-# NI(或II )| 換執(zhí)器級別| :較高級冷拔換熱器級別ii :普通級冷拔 管程數LN換熱器長度，md管束外徑，mm公稱換熱面積， m2 公稱壓力，MPa公稱直徑，mm 固定板式換熱器殼體型式：E單程殼體(或冷凝器)砂餡沖p* A平蓋管箱管箱型式：b封頭管箱

23、例如:BEM800- 1.6 - 273 - 6/19-2它表示的換熱器為：封頭管箱，殼程公稱直徑1.6MPa，換熱面積273ni，普通級冷拔換熱管，規(guī)格為800mm的固定板式換熱器，管、殼程壓力均為19的管子，2管程。1.2浮頭式換熱器(1) 結構及特點這種換熱器結構如圖 2，它是目前煉油廠內使用最多的換熱器。換熱器中一塊管板與殼體固定, 另一塊管板能自由移動，當管束與殼體受熱伸長時，兩者互不牽制，因而不會產生溫差應力。浮頭 部分有浮頭管板，鉤圈與浮頭端蓋組成，是可拆聯(lián)接。因容易抽出管束，故管內、管外都能進行清 洗，也便于檢修。圖2 浮頭式換掘黑一s春頭(2) 型號分析浮頭式換熱器型號表示方

24、法如下：X X S DN-PN-A- 罟 NI(或II )管箱型式: A平蓋管箱例如:AES500- 1.6 - 55 - 6/25 - 41它表示的換熱器的為：平蓋管箱，殼程公稱直徑500mm的鉤圈式浮頭換熱器，管、殼程壓力均為1.6MPa,換熱面積55ni，較高級冷拔換熱管，規(guī)格為6m 0 25的管子，4管程。1.3 U形管式換熱器(1) 結構及特點U形管式換熱器的結構如圖3。換熱管被彎成U形，管的兩端固定在同一管板上，省去了一塊管板與一個管箱。因為管束與殼體是分離的，在受熱膨脹時，彼此間不受約束，故消除了溫差應力。 其結構簡單，造價便宜，管束可以從殼體抽出，管外清洗方便，但管內清洗困難，

25、故最好讓不易結 垢的物料從管內通過。當管子泄漏損壞時，只有管束外圍處的U形管才便于更換，而且必須同時卸去兩段直管。由于受彎管加工的影響，彎管的外側管壁較薄，故承壓能力較差。U形管的自振頻率比與其展開長度相同的直管自振頻率低，故在橫向流中更容易激起振動，另外在管束的中央部分存在較大的空隙，對傳熱不利。圖了 U型管換熱器1一u型管f 2殼程隔扳$ 8管程儒扳(2) 型號分析 U形管式換熱器型號表示方法如下：B I U DN PsA-LN ni（或ii）U型管束殼體型式:換熱器級別1 :較咼級冷拔 換熱器級別ii :普通級冷拔 管程數LN換熱器長度，md管束外徑，mm公稱換熱面積，m2 管、殼公稱壓

26、力，MPa 公稱直徑，mm型管式換熱器管箱型式:A平蓋管箱例如:BIU800 - 2.5 - 245 - 6/19-41它表示的換熱器為：封頭管箱，殼程公稱直徑800mm的U形管式換熱器，管、殼程壓力均為2.5MPa，換熱面積245ni，較高級冷拔換熱管，規(guī)格為 6m 0 19的管子，4管程。2、幾種強化換熱器換熱器的傳熱過程是兩種流體通過管束壁面進行熱交換，可以通過管內強化和管外強化采取措 施進行強化傳熱，以下對幾種常用高效換熱器進行介紹。2.1折流桿換熱器它是將管束的支撐由弓形板改為桿系支撐而得名，殼程流體也由錯流變成順流。因此殼程流體 流動阻力大幅度下降，一般為弓形板的管束阻力的1/71

27、/10。單弓板換熱殼程阻力主要消耗在管束上，因此靠提高流速來強化傳熱受到壓力降的限制，而折流桿支撐件的出現(xiàn)解決了這個問題。由于折流桿換熱器殼程流體阻力較小，一般可將流速提高到弓形板的23倍，換熱管外膜傳熱系數能提高1.5倍。2.2雙弓形板換熱器雙弓形板換熱器與通常使用的單弓形板換熱器相比，僅在于折流板形狀的不同，雙弓形板由下面兩種結構板組成。液體流動成錯流流動，克服了單弓板換熱器在流動中180 C轉彎所造成的死區(qū)、阻力大、易震動等缺點。在相同的壓力降下，雙弓形板換熱器殼程流體流速可提高1.5倍，而通過管束的阻力僅為單弓板的1/5左右，從而強化了傳熱。圖4單弓形2.3螺紋管換熱器見圖6,它是將普

28、通換熱管外壁軋制成螺 紋狀的翅片，用以增加外側的傳熱面積。翅片部分的最大外徑比管子的光端要小，而翅片根部要小的更多，因此在與光管相同的管間距 下，凈錯流面積比光管顯著增大；當管外流速一樣時，殼程傳熱熱阻因翅片表面的擴展縮小 相應的倍數，可使總傳熱系數提高50%。此外，螺紋管抗垢抗腐蝕能力強于光管，它已成為普遍采用的高效傳熱設備。2.4波紋管換熱器見圖7,波紋管是一種雙面強化傳熱的管型，內外 壁被軋成環(huán)狀波紋凸肋，其內壁能改變流體邊界層的流 動狀態(tài)，外壁能增大傳熱表面和擾動，達到雙面強化傳 熱的目的，總傳熱系數能提高50 %。3、冷凝器冷凝器屬于換熱器中的一種，但不同于一般換熱器。一般換熱器是管

29、程介質和殼程介質進行熱 量交換，而冷凝器卻是利用管程中的水對殼程介質進行冷卻。外形方面，大部分冷凝器同普通換熱圖8重沸器型式立式臥式工藝介質沸騰側管程殼程傳熱系數較咼較低平均溫差要求小溫差場合不宜使用小溫差場合可以使用投資低高占地面積小大配管簡單復雜每臺重沸器傳熱面積較小較大每塔安裝重沸器個數不超過3個臺數不受限制裙座咼度高低維修與清洗困難容易受工藝介質粘度的限制較大較小如圖9,為熱虹吸式重沸器外部結構，它內部結構同固定板式換熱器, 以安裝方式分類，有立式和臥式之分，其性能比較見下表。4、重沸器4.1重沸器作用及分類重沸器是蒸餾系統(tǒng)中不可缺少的傳熱設備，內部結構同固定板式換熱器，其作用是使塔釜

30、液相 部分汽化后再返回塔內，為傳質傳熱過程提供所需要的能量。石油化工裝置使用的重沸器形式主要 有釜式、強制循環(huán)式及熱虹吸式三種。(1) 釜式重沸器：它主要在加熱介質較臟、清掃問題突出或管殼程之間的溫差超過固定管板式換熱 器允許的條件下使用；但液體產品緩沖容積小、停留時間長、容易結垢、金屬耗量大等缺點限制了 其應用范圍。(2) 強制循環(huán)式重沸器：它的設備費和操作費最高，且易產生泄露，僅在塔底液體粘度很高或受熱 易分解和產生嚴重結垢等特殊條件下使用。 熱虹吸式重沸器：目前，除了物料易結垢、粘度高，以及間歇蒸餾或間歇出料等條件下不宜使 用外，在大多數工藝過程中，熱虹吸式重沸器已成為廣泛采用和首選的重

31、沸器類型。4.2熱虹吸式重沸器的選用圖9從上表可以看出，立式熱虹吸式重沸器具有傳熱系數高、結構緊湊、價格和安裝費用低等優(yōu)點， 故在滿足工藝要求的前提下，應優(yōu)先考慮選用。但在下述條件下，其應用則受到限制。(1 )工藝介質結垢嚴重時不宜選用。因為其沸騰側在管程，工藝介質易在管內結垢造成部分 管道堵塞而發(fā)生“短路”，導致重沸器壓力降增大，最終完全堵死而影響正常操作。由于配管和結構 上的原因，其垂直管束不易拆卸，清洗和維修均較困難。(2)當工藝介質的粘度大于 0.5 mPa-s，且汽化率不超過 30%寸，介質在垂直管內流動困難，也不 宜選用立式熱虹吸式重沸器。(3 )當塔和重沸器的尺寸都較大時，一般不

32、選用立式熱虹吸式重沸器。因為對于直徑小的塔來說，用于增加裙座高度的投資較少，選用立式熱虹吸式是適宜的；但對于直徑大的塔來說，增加裙座高度的投資和安裝費就會成比例地增加，從而限制重沸器的管束長度，重沸器殼體將要設計成“矮 胖”型，甚至需要多臺并聯(lián)，其結果是增加設備費和安裝費。因此，立式熱虹吸式重沸器在不同的 工藝過程中有著不同的使用范圍。5、冷換設備技術知識(1) U型管換熱器的特點典型的U型管換熱器只有一個管板，管子兩端均固定在同一個管板上，U型管換熱器具有雙管程和浮頭式換熱器的特點，每根U型管均可自由膨脹而不受別的管子和殼體的約束，具有彈性大、熱補償性能好，管程流速高，傳熱性能好，承壓能力強

33、，結構緊湊，不易泄漏，以及管束可抽出便 于安裝檢修和清洗等優(yōu)點；但其缺點有：制作較困難，管程流阻較大，管內清洗不便，中心部位管 子不易更換，最內層管子彎曲半徑不能太小而阻止了管板上排列的管子數目。（2）管殼式換熱器管程數是如何確定工業(yè)實用中的換熱方式既非純逆流，有非順流，屬于折流或交錯流方式。采用多管程的目的是 使流體在管內依次往返多次，提高了管內流體的流速，從而增大管內膜傳熱系數，有助于換熱強化。 若多管程與多殼程配合可使流動更接近于逆流換熱。但是隨著管程數增多，流體阻力增大，平均溫 差降低，還因隔板占去部分排管面積，減少了傳熱面積。因此程數不易過多，一般以2, 4，6程最為常見。（3）換熱

34、介質走管程還是走殼程是如何確定在選擇管殼程介質時，應抓住主要矛盾，以確定某些介質最好走管程或者最好走殼程。應按介 質性質、溫度或壓力，允許壓力降、結垢以及提高傳熱系數等條件綜合考慮。 有腐蝕、有毒性、溫度或壓力很高的介質，還有很易結垢的介質均應走管程，其理由分別為： 有腐蝕性介質走殼程、管程材質均會遭受腐蝕，因此一般腐蝕的介質走管程可以降低對殼程材質的 要求；有毒介質走管程的泄漏機會較少；溫度、壓力高走管程可降低對殼程材質的要求，結垢在管 程容易清掃。 眼于提高總傳熱系數和最充分的利用壓降。流體在殼程流道截面和方向都在不斷變化且可設置折流板，容易達到湍流，Re 100即達湍流，而管程 Re 1

35、00才是湍流，因而把粘度高或流量小,即較低的流體選在殼程，反之，如果在管程能達到湍流條件，則安排它走管程就比較合理。從壓力 降的角度來選擇，也是小的走殼程有利。 兩側膜傳熱系數大小來定，如相差很大，可將膜傳熱系數小的走殼程，以便采用管外強化傳熱 設施，如螺紋管或翅片管。（4）折流板的作用為達到逆流換熱，除管程采用多管程外，殼程多用折流板來配合趨向于逆流換熱，以提高傳熱10。折流板間距與換熱器用途、殼程流體系數，下面給出兩種折流板型式：單弓形和雙弓形，見圖的流量、粘度壓降有關，最小間距為D /5（D為殼體直徑）或50mm最大間距不超過 D,因 為板間距太小不利于制造維修，流阻也大；板間距過大則接

36、近于縱向流動，傳熱效果差。經驗表明最佳板間距為 D/3，一般參考上述原則 從 下 面 選 用 板 間 距B:100mm,150mm,200mm,300mm,450mm,600mm,800mm,1000mm值得注意的是，檢修更換換熱器圖10圖11芯子時，折流板的擋板間距不得隨意更換，以免影響傳熱效果。（5）換熱器管束的排列方式 管束中管子有四種排列方式：a、表示等邊三角形；b、b、表示正方形；c、表示正方形錯列（轉角 45）;d、表示圓形排列。 圖11是排列圖形：第三章廢熱鍋爐1、廢熱鍋爐定義石油化工工藝過程中，一方面需要大量熱能來加熱物料，另一方面許多熱物料又要被冷卻或通 過換熱回收部分能量，

37、對溫位較高的熱流發(fā)生一些蒸汽可有效降低裝置能耗。通常把高溫位工藝氣 體、排放氣廢熱為原料發(fā)生蒸汽的設備稱為廢熱鍋爐或余熱鍋爐；廢熱鍋爐結構實際上是一特殊管 殼換熱器，帶有汽包構成水的循環(huán)系統(tǒng)。2、相關概念(1) 蒸發(fā)：在液體表面進行的化學過程 ，稱為蒸發(fā)。(2) 沸騰：當向液體傳入熱量時，液體溫度升高，同時蒸發(fā)的強度增大，在一定的溫度下，汽化開始在液體的全部質量中發(fā)生，此溫度隨液體的性質和作用在液體上的壓力而定，這種液體內部發(fā)生氣泡的劇烈汽化過程稱為沸騰。(3) 凝結:從蒸汽放出熱量，蒸汽變?yōu)橐后w的過程叫做凝結過程，凝結是汽化的逆過程，在一定的溫度下，壓力下發(fā)生，凝結生產的液體稱為凝結液。 飽

38、和蒸汽：單位時間內逸出液面與回到液體的分子數相等蒸汽與液體的數量保持不變 ，氣、液兩態(tài)達到平衡，這種狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)這時蒸汽和液體的壓力稱為飽和壓力，而他們的溫度稱為飽和溫度，對應一定的飽和壓力有一定的飽和溫度，飽和蒸汽是蒸汽與液體處于平衡狀態(tài)中的蒸汽。(5)過熱蒸汽：蒸汽的溫度高于其壓力所對應的飽和溫度時，此蒸汽稱為過熱蒸汽，在空壓下向干蒸汽加熱便可以得到過熱蒸汽 ，過熱蒸汽的溫度和其壓力所對應的飽和溫度之差稱為“過熱度”，氣輪機的工質為過熱蒸汽。3、廢熱鍋爐技術知識(1)廢熱鍋爐產生蒸汽過程蒸汽發(fā)生器組一般是由水預熱器、汽包、蒸汽發(fā)生器、上升管、下降管、采樣器及蒸汽過熱器 等組成。典型流程

39、如下：水甜壞莊i理閨上斤管岳二會勧脫氧水先與較低溫度的熱流換熱，被加熱到一定溫度后進入汽包稱為給水。汽包與數臺重沸器 和若干上升管、下降管組成水循環(huán)系統(tǒng)。汽包安裝在重沸器上方一定高度，汽包內保持一定的液位， 在上升管與下降管中工質重度差，汽包內的水經下降管進入蒸汽發(fā)生器，并與工藝熱流進行換熱， 換熱后的水受熱部分蒸發(fā)，形成汽水混合物，經上升管又回到汽包內。在飽和溫度下，汽在汽包蒸 發(fā)面上逸出，經過汽水分離裝置除去液滴，在汽包頂部排出飽和蒸汽。飽和蒸汽與較高溫度熱流過 熱后進入系統(tǒng)管網。水經下流管不斷地進入蒸汽發(fā)生器與工藝介質換熱獲取熱量，汽水混合物不斷 地經上升管進入汽包，如此循環(huán)流動形成自然

40、循環(huán)，汽在蒸發(fā)面上逸出，給水不斷補充，保持汽包 一定的水位，蒸汽源源不斷地產生。(2)汽包內的水是怎樣形成自然循環(huán)水自然循環(huán)的形成是由于：水在蒸汽發(fā)生器內受熱達到飽和溫 度時產生了汽泡，并沿上升管上升，汽泡逐漸變大，上升速度加快， 上升管汽水混合物重度較下降管的水小，兩者重度差產生了推動力,迫使工質在上升管中作向上流動，在下降管中向下流動，從而產生 了水的循環(huán)。當上升管產生水停滯、倒流、汽水分層以及下降管帶 汽時，水循環(huán)便被破壞。水循環(huán)原理如圖1 : 水一汽走管程的原因汽水混合物在水平管中流動時，由于汽水重度不同，水傾向于 在下面流，汽傾向于在上部流，嚴重時汽水分開形成清晰界面，而 出現(xiàn)汽、水

41、分層現(xiàn)象，使管壁上部溫度高于下部溫度，產生溫差熱應力，同時汽側水膜破壞或沉積 大量鹽分降低傳熱效率。因此，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，一般蒸汽發(fā)生器采用列管式換熱器時，使水 氣相走殼程，熱流介質走管程，并且不用折流板結構、支撐結構，盡量避免蒸汽死區(qū)。(4) 汽包的作用 汽包一般為臥式壓力容器，內部設有進汽擋板，水下孔板、破沫網和排污裝置，是蒸汽發(fā)生器 的重要設備，1、汽包與下降管、上升管連接組成水循環(huán)系統(tǒng)，并不斷接受給水和送出飽和蒸汽，是加熱、蒸發(fā)、 過熱三過程的樞紐。2、汽包中存有一定水量，有一定的蓄熱能力，當工藝熱流負荷波動時，可減緩汽壓變化速度。3、汽包中裝有壓力表、水位計、安全閥，用以控制蒸汽

42、壓力，監(jiān)視水位，保證水循環(huán)正常運行。(5) 蒸汽發(fā)生器的排污 蒸汽發(fā)生器給水含有一定的鹽分，隨著水不斷地蒸發(fā)，殘留下來的雜質污物越來越多，為保護 爐水質量符合標準，必須排出一部分含鹽濃度高的爐水。有兩種排污方式，連續(xù)排污和定期排污。 連續(xù)排污主要是從表面不斷排出濃度大的爐水，降低爐水表面堿度、鈉鹽和懸浮物等。定期排污主 要是從底部排出沉淀物。第四章空氣冷卻器1、 基本部件空氣冷卻器是以環(huán)境空氣作為冷卻介質橫掠翅片管外，使管內高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的 設備。在煉油廠一般用作塔頂油氣的冷凝，它的基本部件為：管束、軸流風機、構件，如圖1:!.1 口浮動廿勵01 空氣冷卻器的吐木結構一拘確：2J4

43、KI； j-Hfl： 4 平臺I 5鳳箱！ &一仃葉窗；7ffffi-F2、空冷器類型2.1空冷器分類(1) 按管束布置分為：水平式、立式、斜頂式等。(2) 按通風方式分為：鼓風式、引風式和自然通風式。(3) 按冷卻方式分為：干式空冷、濕式空冷和干濕聯(lián)合空冷。(4) 按風量控制分為：百葉窗調節(jié)、可變角調節(jié)式和電機調速式 2.2幾種常用空冷器結構特點及應用場合空冷器類型類型結構形式適用場合優(yōu)缺點水平式空冷器風機為鼓風式適用于任 何場合優(yōu)點：結構簡單，安 裝方便缺點：占地面積大， 管內流動阻力較大水平式空冷器風機為引風式適用于任 何場合優(yōu)點：結構簡單，安 裝方便缺點：占地面積大， 管內流動阻力較大

44、斜頂式空冷器適用于任 何場合優(yōu)點：管內熱流體和 管外空氣分布較均 勻，流動阻力小，占 地面積小缺點：結構稍復雜噴淋蒸發(fā)濕空冷器適用于汽 溫較高且 較干燥地 區(qū)優(yōu)點：噴頭噴出的霧 化水滴在管束表面形 成水膜，管束換熱能 力大幅度提高缺點：噴頭易堵塞表面蒸發(fā)空冷器利用管外 水膜帶走 熱量，應 用較廣優(yōu)點：結構緊湊，效 率高缺點：管壁溫度處于 露點時，易產生露點 腐蝕2.3翅片管類型翅片管型式很多，常用有以下幾種形式：L形翅片管、LL形翅片管、KLM形翅片管、鑲嵌式翅片管、雙金屬軋片管、I形繞片管、橢圓翅片管。下面圖2、圖3是應用最廣泛L形翅片管。2.4風機形式代號表代號風量調節(jié)方式代號風量調節(jié)方式

45、代號風機傳動方式TF停機手動調角風機RR型玻璃鋼葉片VV帶傳動BF不停機手動調角風機BB型玻璃鋼葉片C齒輪減速器傳動ZFJ自動調角風機L鑄鋁葉片Z電動機傳動ZFS自動調速風機wW型玻璃鋼葉片3、空冷器型號表示方法3.1空冷器型號表示方法GJP表示水平式管束；9miX 1m 一片，9mX 2m 一片；自調風機直徑 風機直徑2400mm/2臺；開式GJP水平式構架9mX 3m手動調節(jié)百葉窗2400mm/1臺，不停機手動調9mx 3m一片。3.2管束型號表示方法管束公稱直徑，長x寬，片管束形式例如：X4.5 x 3-4-63.6-16S-23.4/L-laX表示斜頂式管束；長4.5m;寬3m； 4排

46、管；基管換熱面積 63.6m2 ;設計壓力1.6Mpa,絲堵式管箱;翅化比23.4/L形翅片管,1管程；光滑面密封面平焊法蘭。3.3風機型號表示方法通風方式例如： G-TF36B4-VS17G 表示鼓風式，TF表示停機手調角，葉輪直徑為3.6m,葉片形式為B , 4葉片，Vs懸掛式電機軸朝上的三角帶傳動；電機功率為17KW第五章空氣預熱器1、空氣預熱器簡介（1）在煉油裝置，一方面加熱爐要產生大量煙氣，另一方面進爐空氣溫度低，需要預熱。空氣預熱器的主要作用就是是回收利用煙氣余熱，減少排煙帶出的熱損失，加熱冷空氣，減少加熱爐的燃料消耗，同時，空氣預熱器的采用，還有助于實行風量控制自動控制 ，使加熱

47、爐在合適的空氣過剩系數范圍內運行，減少排煙量，相應地減少排煙損失和對大氣的污染，由于采用空氣預熱器需強制通風，整個燃燒器封閉在風殼內，因而燃燒噪音也減少，同時也有利于高速湍流燃燒的高效新型燃燒器的采用，使爐內傳熱更趨于均勻。（2）常用的空氣預熱器形式有：“冷進料”、熱油預熱空氣、管束式、回轉蓄熱式（再生式）、熱“冷進料”和熱油預熱空氣系統(tǒng)是一種不同于一般直接用煙氣預熱系統(tǒng)，它是將裝置中的低溫物料（原油）進入加熱爐對流室、降低排煙溫度，并且將常壓塔側線餾分油作為預熱爐用空氣的熱源，這是把回收加熱爐煙氣余熱與裝置換熱流程結合起來，提高加熱爐熱效率和裝置熱回收率的一種新辦法。管束式空氣預熱器結構較為

48、簡單 ，使用較廣，但是空氣入口處的低溫部位管子容易受露點腐蝕，因此有的煉廠在這些部位已采用硅硼玻璃管進行防腐，但是玻璃管易碎，對安裝、檢修要求較高，所以未能夠達到廣泛應用.回轉蓄熱式空氣預熱器耐腐蝕性能較好，但因有轉動部分，容易損壞，密閉性差、漏風量大，造價較高，在國內采用不多.熱管式空氣預熱器是近年來應用最廣泛的空氣預熱器，下面作詳細講解。2、熱管式空氣預熱器熱管式空氣預熱器最主要的構件就是熱管，下面對熱管和預熱器的特點進行分析。2.1熱管熱管是一種良好的傳熱元件，它由簡單的密閉金屬管體、密封結構、工質三部分組成。熱管本 身既不能發(fā)熱，也不能冷卻，更不能儲藏熱量，但在管內真空狀態(tài)下，充入管內

49、的工質極易蒸發(fā)汽 化?？恐后w的蒸發(fā)，蒸汽的流動、蒸汽的冷凝和回流的重復過程，進行熱量的轉移，工質是熱的 連接載體之一，其工作原理如圖 1散熱吸熱圖1在煉油廠加熱爐余熱回收系統(tǒng)中采用的熱管絕大部分是鋼一水熱管（部分為鋼一萘熱管），用水作為工質。水具有潛熱大、熱性能好、安全穩(wěn)定、經濟等特點，其適用范圍一般為20320 C，通過對工質增加添加劑、吸液芯等方面的改進，受熱段介質溫度可高達350C左右。2.2熱管式空氣預熱器的特點熱管式空氣預熱器可分為靜態(tài)式、回轉式、移動式熱管預熱器。在煉油廠管式加熱爐余熱回收 系統(tǒng)中，選用的熱管式空氣預熱器全是靜態(tài)式熱管預熱器，它是典型的經濟型熱交換器，其結構見 圖

50、2它的特點有：圖2(1) 制造、安裝方便在設計上多采用管箱式結構，蒸發(fā)段和冷凝段由中間設置的管板隔開，中間管板起著防止兩種 氣體混合(漏氣)，同時也起著固定和支撐熱管的作用。熱管管體外部裝有翅片，加大了傳熱面積。 由于熱管傳熱效率高，熱管預熱器一般體積和重量較其它型式的預熱器小，適合在工廠整體制造。 熱管、管箱和中間管板屬非固定連接，因此管箱和熱管可以分開運輸，這大大節(jié)省了運輸費用；另 外它的現(xiàn)場安裝十分簡便，可先將管箱與冷、熱介質管道連接，裝置開工前再將熱管安裝好，這樣 可避免熱管本身受到損壞而影響整個余熱回收系統(tǒng)的正常運轉。(2) 易于操作使用熱管本身依靠熱段的工質蒸發(fā)，使之攜帶熱量向上移

51、動；在冷端工質釋放出潛熱而被冷凝，冷 凝液依靠自身的重力向下移動，返回到熱端，從而實現(xiàn)自身循環(huán)，達到傳熱目的。冷、熱兩端的介 質用通風機和引風機牽引流動，以達到換熱和余熱回收的目的，因此易于操作管理，并穩(wěn)定可靠。 另外，進入預熱器冷空氣和高溫煙氣是由中間管板與熱管本身上的密封支撐環(huán)的面接觸而被隔開， 避免了冷流與熱流的直接接觸。熱管本身只是傳熱載體，在正常使用時，當部分熱管失去作用或暴 裂損壞后，不會發(fā)生冷、熱介質的混合，不需要停下整個余熱回收系統(tǒng)來更換和檢修，這樣就可以 避免停工帶來的損失。(3) 維修方便熱管預熱器的熱管是由管子的環(huán)形物與中間管板進行面接觸，通過熱管本身的重力達到支撐和 密

52、封，不需要焊接或用其它方法密封。因此，在維修或停工檢修期間，不需要使用大型的起吊設備， 用人工就能非常容易的將熱管抽出進行檢測、清污、更換等，可大大降低檢修費用；另外，當裝置 較長時間或長時間長期不運行時，也可將熱管全部取出，水平放置于倉庫中保存。(4) 具有較好的經濟效益熱管式空氣預熱器阻力降小、傳熱效益高。在相同的單位傳熱面積上，它的體積、重量均比其 它型式的空氣預熱器小很多。它設計結構簡單，可根據需要放置在地面、加熱爐頂部鋼結構上以及 利用煙道和風道架在空中，使整個爐區(qū)布置緊湊，占地較小，符合裝置投資少、能耗小、效益高、 占地省的總體要求。第六章法蘭、墊片與緊固件1、法蘭在煉油化工裝置，

53、大多數化工設備之間需要用法蘭連接，一方面由于設備工藝中開孔接管連接 的需要，另一方面也是為了設備制造、安裝和檢修的方便。連接形式中以法蘭連接用的最普遍，常 用法蘭分類如下。1.1光滑面法蘭（見圖1）1.2對突發(fā)蘭（見圖2）1.3凸凹法蘭（見圖3）1.4梯形槽法蘭（見圖 4）1.5榫槽式法蘭(見圖 5)圖52、煉油裝置所用各種墊片在煉油裝置的實際生產中，影響裝置長周期生產的一個主要因素是泄漏，尤其是法蘭墊片泄漏,它不僅涉及到節(jié)能和環(huán)境污染，更重要的是關系到裝置的長周期安全運轉。煉油裝置的生產具有連 續(xù)性的特點，往往因為某一處的泄漏而造成裝置非計劃停工，使企業(yè)遭受重大的經濟損失。因此， 合理選用良好的墊片對裝置長周期運行至關重要。2.1影響法蘭密封的因素法蘭密封原理是：當密封面間的墊片靠外力壓緊后，墊片本身產生彈性變形與塑性變形，填滿 密封面上微小的凹凸不平的間隙，使介質通過密封面的阻力大于密封面兩側壓差，即達到密封。但 受到外界條件影響時，密封受到破壞，從而產生泄漏，影響密封的因素主要有以下幾個方面： 操作條件的影響操作條件即壓力、溫度及介質的物化性質。在石油化工廠中，低壓法蘭較多，往往單純的壓力 或介質因素對法蘭泄漏的影響并不是最主要的，只有和溫度聯(lián)合作用時，問題才顯得嚴重。在高