石油化工設(shè)備基本概況

1、第一節(jié)管道的基本知識(shí)一、管道的分類管道的分類很多，大致按以下幾種方法進(jìn)行。（一）按用途分類（1）輸送和傳送，在我國可分為流體輸送、長輸（輸油氣）管道、石油裂化、化肥、鍋爐、換熱器。在日本可分為普通配管用、壓力配管用、高壓用、高溫用、高溫耐熱用、低溫用、耐腐蝕用等。（2）結(jié)構(gòu)，通常分為普通結(jié)構(gòu)用、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用、機(jī)械結(jié)構(gòu)用等。（3）特殊用，例如鉆井用、試錐用、高壓氣體容器用等。（二）按材質(zhì)分類表2.1.1管子按材質(zhì)分類（三）按使用條件分a水煤氣輸送管；b.無縫鋼管；c裂化用無縫鋼管；鍋爐用無縫鋼管；高壓無縫鋼管；不銹鋼無縫鋼管；其他特殊條件鋼管。（四）根據(jù)介質(zhì)壓力分類根據(jù)介質(zhì)壓力的分類見表2.1.

2、2。表2.1.2管道按介質(zhì)壓力分類表序號(hào)名稱公稱壓力（pN），Mpa1低壓管道0.1VPn1.62中壓管道1.6WPn10.03高壓管道10.0WPn450（六）一般工業(yè)管道工程的分類一般工業(yè)管道工程的分類按工業(yè)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ23582的規(guī)定，見表2.1.4。表2.1.4一般工業(yè)管道工程的分類材質(zhì)工作溫度。C工作壓力MPaIIIIIIIVV碳素鋼W37010324101.64W1.6370104101.64W1.6一合金鋼及不銹鋼W-70或三450任意一一一一-70450104101.64W1.6一鋁及鋁合金任意一一一W1.6一銅及銅合金任意104101.64W1.6一注：1劇毒

3、介質(zhì)的管理按I類管道。2.有毒介質(zhì)，甲、乙類火災(zāi)危險(xiǎn)的管道均應(yīng)升一類。（七）劇毒、易燃、可燃介質(zhì)的管道分類關(guān)于劇毒、易燃與可燃介質(zhì)的管道分類，中國石油化工總公司根據(jù)行業(yè)的需要，并參考國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，作了如表2.1.5的規(guī)定，詳見石油化工劇毒、易燃、可燃介質(zhì)管道施工及驗(yàn)收規(guī)范（SHJ501-85）。表2.1.5劇毒、易燃、可燃介質(zhì)的管道分類管道級(jí)別運(yùn)用范圍A劇毒介質(zhì)管道設(shè)計(jì)壓力大于或等于10Mpa的易燃，可燃介質(zhì)管道B介質(zhì)閃點(diǎn)低于28C的易燃介質(zhì)管道介質(zhì)爆炸下限低于5.5%的管道操作溫度高于或等于介質(zhì)自燃點(diǎn)的C級(jí)管道C介質(zhì)閃點(diǎn)2860C的易燃、可燃介質(zhì)管道介質(zhì)爆炸下限高于或等于5.5%的管道注：1

4、.劇毒介質(zhì)是指被人吸如或與人體接觸時(shí)，進(jìn)入人體的量小于或等于4g，即會(huì)引起肌體嚴(yán)重?fù)p傷或致死，即使迅速采取治療措施也不能恢復(fù)健康的物質(zhì)，如氟、氫氟酸、氫氰酸、光氣、氟化氫、碳酰氟、丙烯腈以及設(shè)計(jì)規(guī)定為劇毒介質(zhì)的物質(zhì)。注：GB5044標(biāo)準(zhǔn)將介質(zhì)的毒性程度分為四級(jí)，其最高允許濃度分別為:2.易燃介質(zhì)是閃點(diǎn)低于或等于45C的液體，可燃介質(zhì)是指閃點(diǎn)高于45C的液體。二、壓力管道的定義及分類壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定明確指出：壓力管道是指在生產(chǎn)、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備，它具體指具有下列屬性的管道。（1）輸送GB5044職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)

5、的管道；（2）輸送GB50160石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范及GBJ16建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類介質(zhì)的管道；（3）最高工作壓力大于等于0.1MPa（表壓，下同），輸送介質(zhì)為氣（汽）體、液化氣體的管道；（4）最高工作壓力大于等于0.1MPa,輸送介質(zhì)為可燃、易爆、有毒、有腐蝕性的或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的管道。（5）前四項(xiàng)規(guī)定的管道的附屬設(shè)施及安全保護(hù)裝置等。為了便于“規(guī)定”能很好得以執(zhí)行，就象壓力容器那樣將壓力管道按不同的操作工況和不同的用途進(jìn)行分類，分別管理。在作為壓力管道技術(shù)法規(guī)的壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程出臺(tái)之前。中石化總公司的壓力管道設(shè)計(jì)單位認(rèn)證與管理辦法中率

6、先提出了壓力管道的分類辦法，它分為六大類，其中后三類各自自成體系，不再冠于序號(hào)，具體內(nèi)容如下：第一類：（1）輸送毒性程度為極度、高度危害的介質(zhì)管道（苯除外）；（2）設(shè)計(jì)壓力為35.0Mpa三P210.0MPa的管道；第二類：（1）設(shè)計(jì)壓力Pv10.0MPa輸送甲、乙類可燃?xì)怏w，甲A類液化烴，甲B類、乙A類可燃液體介質(zhì)管道；（2）工作溫度高于閃點(diǎn)的可燃液體介質(zhì)管道；（3）設(shè)計(jì)壓力P24.0MPa無毒，不可燃介質(zhì)管道（不含介質(zhì)（不含介質(zhì)為水的液體管道）；第三類：（1）乙B類、丙類可燃液體管道；（2）設(shè)計(jì)壓力P21.6MPa,不可燃介質(zhì)管道（不含介質(zhì)為水的液體管道）；（3）設(shè)計(jì)壓力P20.1MPa輸

7、送介質(zhì)為氣（汽）體，有毒、有腐蝕性或工作溫度大于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體管道；（第四類）：超高壓管道，即設(shè)計(jì)壓力P35.0MPa的管道；（第五類）：長輸管道；（第六類）：公用燃?xì)夤艿?。極度危害（I級(jí)）0.1mg/m3；高度危害（II級(jí)）0.11.0mg/m3；中度危害（III級(jí)）1.010.0mg/m3；輕度危害（IV級(jí)）10.0mg/m3。四、鋼管適用范圍及材質(zhì)（1）輸送流體用無縫鋼管（GB8163-87）規(guī)格尺寸范圍：熱軋外徑32630，冷拔外徑6200；材料：10#（適用于-20450C）、20#（適用于-20450C）、09MnV（適用于-70100C）、16Mn（適用于-40450C）。（

8、2）石油裂化用無縫鋼管（GB9948-88）適用于爐管、換熱器管和配管用。規(guī)格尺寸范圍：外徑10273材料：10#、20#（適用于爐管、換熱器管和配管用）；12CrMo（適用于-40525C）、15CrMo（適用于-40550C）；Cr2Mo、Cr5Mo（適用于-40600C）；lCrl9Ni9、lCrl9NillNb（適用于-196700C）。（3）低中壓鍋爐用無縫鋼管（GB3087-82）規(guī)格尺寸范圍：10426適用于低碳鋼制造的各種結(jié)構(gòu)鍋爐用的過熱蒸汽、沸水管等。材料：10g、20g（適用于低碳鋼制造的各種結(jié)構(gòu)鍋爐用的過熱蒸汽、沸水管等）。（4）高壓無縫鋼管（GB6479-86）規(guī)格尺寸

9、范圍：外徑X壁厚14X4-273X40材質(zhì)：10、20g、16Mn、15MnV、10MnWVNb、12CrMo、1Cr5Mo（適用于-40400C、1032MPa的化工設(shè)備和管道）。（5）不銹鋼無縫鋼管（GB2270-80）規(guī)格尺寸范圍：熱軋、熱擠壓外徑54480，冷拔外徑6200材質(zhì)：0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2、1Cr17Ti、1Cr25Ti、0Cr18Ni9Ti、00Cr18Ni10、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr21Ni5Ti、00Cr17Nil4Mo2、00Cr17Nil4Mo3、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni12Mo

10、3Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、1Cr23Nil8、1Cr18Ni11Nb。（適用于-20600C,-196700C）（6）水煤氣輸送管適用于輸送水、壓縮空氣、煤氣、乏汽、冷凝水及采暖系統(tǒng)的管道。分為鍍鋅管和不鍍鋅管。管道連接有以下幾種：焊接：所有壓力管道盡量采用焊接，管徑大于32mm厚度在4mm以上采用電焊；管徑在32mm以下，厚度在3.5mm以下采用氣焊。法蘭：適用于一般管徑，密封性要求高的管子連接。絲扣：適用于管徑小于65mm，工作壓力小于0.4Mpa,工作溫度100C以下的管線?；罱宇^：適用于需經(jīng)常拆洗的物料管道。其他連接：如水泥、砂漿的接口管。第二

11、節(jié)管配件管子之所以能連接達(dá)到各種不同工藝要求，是和各種配件密不可分的。因此，有必要對(duì)管配件作一個(gè)簡單的介紹。一、彎頭彎頭用于改變流體的流動(dòng)方向，可以分以下幾類。(1)無縫彎頭；(2)沖壓焊接彎頭；(3)焊制彎頭，即蝦米腰。還可以分為：長半徑彎頭：用于逐步改變流體流動(dòng)方向(R=1.5Dg)；短半徑彎頭：用于迅速改變流體流動(dòng)方向(R=1Dg)。根據(jù)流體改變的方向可以分為：90直角彎頭；45彎頭(135彎頭)；180彎頭。由于彎頭使流體改變方向，所以流體對(duì)彎頭的沖刷很大，致使管壁減薄迅速，為確保安全，在配管時(shí)，彎頭壁厚應(yīng)比管壁厚0.5-1mm左右。二、大小頭大小頭目的是為了連接兩種不同直徑的管子，可

12、以分為以下幾類：無縫大小頭：包括同心和異心兩種；(2)焊接大小頭；(3)高低壓大小頭：適用于壓力320kg/cm2或220kg/cm2減壓后的壓力W25kg/cm2的變徑管道上，兩端通常用法蘭連接。按規(guī)定，大小頭尺寸表示方法應(yīng)該先寫最大的口徑，然后是最小的口徑，最后是壁厚。如：32X18X3。三、法蘭（一）法蘭的作用是連接管子或封住管子，法蘭的形式按結(jié)構(gòu)可以分為以下幾類：整體法蘭這類法蘭通常帶有一個(gè)錐形截面的頸勃，故又稱又徑法蘭。錐頂?shù)男倍纫话闶?：2.5，這種法蘭的強(qiáng)度和剛度比較高，法蘭的厚度尺寸可以減小，可用于壓力、溫度較高的場(chǎng)合（如圖2.1.1所示）。活套法蘭這類法蘭與設(shè)備無固定聯(lián)接，只

13、是松套在凸緣或翻邊上，故又稱自由法蘭,該法蘭形狀簡單，制造容易，對(duì)設(shè)備殼體不產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，可以采用與設(shè)備不同種類材料，從而可以節(jié)省貴重金屬，另外它還便于裝配，適用于有色金屬、不銹鋼制的設(shè)備或高壓聯(lián)接（如螺紋法蘭）。平焊法蘭這類法蘭是中、低壓管道中常用的法蘭型式，它結(jié)構(gòu)簡單，加工方便（如圖2.1.1所示）該類法蘭受力特性介于整體法蘭和活套法蘭之間，焊接質(zhì)量難以保證，只有當(dāng)焊縫全部焊透時(shí)，焊接質(zhì)量才可靠，因此只適用于低壓管線連接。（二）按照法蘭密封面型式來分，可以分以下幾類：平行光滑面法蘭平行光滑面是是指光滑或在其上車有數(shù)條水線的平面。該種密封面與墊片接觸面積較大，預(yù)緊時(shí)墊片容易往兩側(cè)伸展，不

14、易壓緊，故所需壓緊力較大而密封性能較差。故通常適用于PgW25kg/cm2以下的壓力，其所用墊片也是平墊片。凸凹形法蘭這類法蘭的密封面是一個(gè)凸面和一個(gè)凹面相配合，在凸面上放置墊片，這樣法蘭便于對(duì)中，能夠防止墊片被擠出，因此光滑面窄，故較易密封。榫槽面法蘭這是由一個(gè)榫面和一個(gè)槽面相配合組成，墊片放在槽內(nèi)，由于壓緊面小，墊片又受槽的阻擋，不能從旁擠出，故密封效果良好。同時(shí)，可以少受介質(zhì)的沖刷和腐蝕，安裝時(shí)便于對(duì)中，而且墊片受力均勻。因此，密封可靠，但墊片更換困難。錐形法蘭錐形法蘭是錐形密封面和球面墊片配合使用，錐角20，其密封面是線接觸，具備一定的自緊作用，故通常適用于高壓管件密封，可用到1000

15、kg/cm2，墊片為透鏡墊。梯形槽式法蘭梯形槽法蘭其密封是利用槽的內(nèi)外錐面與墊片接觸而形成密封的。槽座不起密封作用，是一種線接觸彈性密封，有一定的自緊作用，應(yīng)用于操作條件比較苛刻的地方，如高溫高壓等。所用墊牌為八角墊片或橢圓墊片。性質(zhì)等選擇相應(yīng)的法蘭。四、法蘭緊固件法蘭緊固件包括單頭螺栓（六角頭螺栓）及雙頭螺栓兩種。（1）單頭螺栓（六角頭螺栓）材料：A3、15、35。應(yīng)根據(jù)法蘭的材質(zhì)與使用環(huán)境進(jìn)行選擇。粗牙普通螺栓：MdXL,d為直徑，L為螺栓長度；細(xì)牙普通螺栓。（2）雙頭螺栓粗牙等長雙頭螺栓；細(xì)牙等長雙頭螺栓。（3）六角螺母粗牙普通螺紋；細(xì)牙普通螺紋。第三節(jié)閥門一、閥的分類煉油裝置為了工藝上

16、的需要，設(shè)置了各種各樣的閥門，閥門的作用有以下幾個(gè)方面：（1）截流和通流作用；（2）調(diào)節(jié)流量和節(jié)流作用；（3）防止倒流作用；（4）釋放壓力，保護(hù)設(shè)備作用閥的分類：（1）閘閥閘閥是閥體內(nèi)有一平板與介質(zhì)流動(dòng)方向垂直，平板的升降既是閥門的開啟和關(guān)閉。平板的開關(guān)是通過閥門絲桿和手輪來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)閥桿的結(jié)構(gòu)，可分為明桿和暗桿，根據(jù)閥板的結(jié)構(gòu)又可分為楔式、平行式等。閘閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：密封性能較良好，流體阻力小，開啟、關(guān)閉力較小。使用比較廣泛，且具有一定的閥調(diào)節(jié)流量性能。（2）旋塞利用閥件內(nèi)所插的、中央穿孔的錐形柱塞，以控制閥門的開關(guān)。其根據(jù)填料的不同，可分為填料旋塞、油密封式和無填料旋塞。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單

17、，外形尺寸小，關(guān)閉迅速，操作方便，流體阻力小，便于制成三通道式或四通路閥門，作為分配換向用。（3）截止閥利用裝在閥桿下面的閥盤與閥桿的突緣部分相配合來控制閥的啟用。它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)較閘閥簡單，制造維修方便，還可以調(diào)節(jié)流量，應(yīng)用比較廣泛。（4）球閥利用一個(gè)中間開孔的球體作閥芯，靠旋轉(zhuǎn)球體來控制閥的開啟和關(guān)閉。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，零件少，重量輕，開關(guān)迅速，操作方便，流體阻力小，制作精度要求高。但由于密封結(jié)構(gòu)及材料的限制，目前的球閥還不宜于用在高溫介質(zhì)中。（5）蝶閥閥的關(guān)閉作為一遠(yuǎn)圓盤形，繞閥體內(nèi)一固定軸旋轉(zhuǎn)的閥門。蝶閥的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，重量輕，適合制造較大管徑的閥。由于密封結(jié)構(gòu)及

18、材料問題，此種閥只適用于低壓，用于輸送水、煤氣、空氣等介質(zhì)。（6）隔膜閥閥的啟閉機(jī)構(gòu)是一塊橡皮隔膜，四周夾置于閥體與閥蓋間，膜的中央突出的部分固定于閥桿，隔膜將于介質(zhì)隔離。隔膜閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)較簡單，便于檢修，流體阻力小。適用于輸送酸性介質(zhì)和帶懸浮物的介質(zhì)，但橡膠隔膜的材質(zhì)不適于溫度高于60C及有機(jī)溶劑和強(qiáng)氧化劑的介質(zhì)。（7）止回閥也叫單向閥，是一種自動(dòng)開啟和關(guān)閉的閥門。在閥體內(nèi)有一閥蓋或搖板，但介質(zhì)順流時(shí)，閥蓋或搖板即升起或掀開。當(dāng)介質(zhì)倒流時(shí)，閥蓋或搖板即自動(dòng)關(guān)閉。由于結(jié)構(gòu)上的不同，又可分為升降式止回閥和旋啟式止回閥。升降式止回閥的閥瓣是垂直于閥體通道作升降運(yùn)動(dòng)，一般應(yīng)安裝在水平管道上。

19、止回閥一般適用于清凈介質(zhì)，對(duì)有固體顆粒和粘度較的的介質(zhì)不宜選用，升降式止回閥的密封性能較旋啟式的好。但旋啟式的流體，阻力又比升降式的小，通常旋啟式的止回閥多用于大口徑管道上。（8）減壓閥減壓閥的動(dòng)作，主要是靠膜片、彈簧、活塞等敏感元件改變閥瓣與閥座的間隙，使蒸汽、空氣達(dá)到自動(dòng)減壓的目的。減壓閥只適用于蒸汽、空氣等清凈氣體介質(zhì)，不能用作液體的減壓，更不能用于含有固體顆粒。在選用時(shí)，應(yīng)注意不得超過減壓閥的減壓范圍，保證在合理情況下。減壓閥在使用前必須進(jìn)行定壓，以確定減壓所需的壓力。（9）安全閥安全閥的動(dòng)作是靠閥芯、彈簧、閥蓋作用來關(guān)閉的。即當(dāng)操作壓力超過彈簧的壓力時(shí)，閥座被頂開，泄放出超壓部分介質(zhì)

20、，以保護(hù)設(shè)備；在壓力接近操作壓力時(shí)，閥芯在彈簧力作用下，落入閥座，關(guān)閉閥門，以確保生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。目前生產(chǎn)中常用的安全閥，有彈簧式和杠桿式兩大類。彈簧安全閥中又有封閉和不封閉的。一般易燃、易爆或有毒介質(zhì)應(yīng)選用封閉式；蒸汽或惰性氣體可選用不封閉式。在彈簧安全閥中還有帶彈簧和不帶彈簧的，扳手的主要作用是檢查閥瓣的靈活程度，有時(shí)也可以用作手動(dòng)緊急泄壓。安全閥的主要參數(shù)是排泄量，排泄量取決于閥芯的口徑和升啟高度，為此有可分微啟式和全啟式。微啟式是指閥芯開啟高度為閥座直徑的1/151/20。全啟式是指閥芯開啟高度為閥座直徑的1/31/4。（10）襯里閥為防止介質(zhì)的腐蝕或鐵屑的污染，在閥體內(nèi)襯有各種耐腐蝕材

21、料（如鉛、橡膠、陶瓷等），閥芯也用耐腐蝕材料制成或包上各種耐腐蝕材料，這類閥廣泛運(yùn)用在化工行業(yè)中。襯里閥要根據(jù)輸送介質(zhì)的特性選取合適的襯里材料，該閥能耐腐蝕又能承受一定的壓力。一般襯里閥多制成直通或隔膜式，因此，閥流體阻力小，由于襯里材料的限制，該閥一般溫度不能太高。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)鋼制閥門一般要求（GB12224-89）,閥門的壓力，溫度等級(jí)應(yīng)遵照GB9131的規(guī)定；當(dāng)溫度低于-29C時(shí)，由于材料的韌性和抗沖擊能力明顯下降，使用壓力不能大于該溫度下相應(yīng)的壓力值。二、閥門的使用正確使用閥門，是確保裝置正常生產(chǎn)的一個(gè)主要方面。為此，需要做到以下幾點(diǎn)：（1）閥門安裝新閥門安裝前，必須進(jìn)行過試壓檢查，以

22、確保閥門的各密封點(diǎn)不泄漏，閥門內(nèi)泄，閥芯及閥座均應(yīng)研磨，直至不漏。根據(jù)閥門內(nèi)所走的介質(zhì)，對(duì)閥門大蓋墊片，閥桿填料均進(jìn)行檢查更換。安裝時(shí)對(duì)于有方向性要求的閥門，必須保證與介質(zhì)流向一致。與閥門連接的管法蘭，應(yīng)與閥門法蘭配對(duì)，嚴(yán)禁不同規(guī)格的閥門代用。閥門墊片質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，墊片放置要準(zhǔn)確到位，防止壓偏螺栓規(guī)格要與法蘭配對(duì)，不能用小一級(jí)的螺栓代用，擰緊螺栓時(shí)要對(duì)角擰緊，吃力要均勻。（2）正常使用a.開關(guān)閥要用力均勻，嚴(yán)禁敲打，損壞手輪及銅套，對(duì)軌道閥門要特別注意開關(guān)方向，因其開關(guān)角度僅90，故不能用力過猛，以免損壞閥桿、軌道或定位銷。b.新安裝的閥門要開關(guān)一次，確認(rèn)閥門的靈活程度。新安裝的閥門在閥

23、門絲桿上應(yīng)均勻涂抹潤滑脂，以保證開關(guān)靈活，對(duì)于銹跡斑斑開關(guān)不靈的閥門應(yīng)除銹，抹潤滑脂。每次停工檢修均應(yīng)對(duì)閥門的盤根進(jìn)行檢查更換，盤根壓蓋吃力均勻，盤根不能太緊。冬季，閥門特別是鑄鍛閥應(yīng)做好防凍防凝工作，防止閥門凍裂。閥門開啟時(shí)，絲桿應(yīng)留幾扣，不能將閥桿全部拉出。第二章塔、壓力容器第一節(jié)塔在石油化工等工業(yè)部門中，氣液兩相直接接觸進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的過程很多，如精餾、吸收等。這些過程大多是在塔內(nèi)進(jìn)行的。在塔內(nèi)，液體靠重力自上而下流動(dòng)，氣體則靠壓差自下而上與液體呈逆向流動(dòng)。兩相流體之間要有良好的氣液接觸界面，這種界面由流體通過塔內(nèi)的塔板或填料來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將塔器分為板式和填料塔。就板

24、式塔而言，而根據(jù)氣液操作狀態(tài)分為：A鼓泡式塔板，如泡帽、浮閥、篩孔等塔板；B噴射式塔，如舌形、網(wǎng)孔等塔板。就填料塔而言，可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為亂堆填料及規(guī)則填料。例如，鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、環(huán)矩鞍等顆粒填料均為亂堆填料、網(wǎng)波紋填料、板波紋填料、格柵填料均為規(guī)則填料。由于本裝置采用的均為板式塔，所以下面主要介紹板式塔，在板式塔中，氣體通過塔板上的小孔分散成為許多股小氣流，這些氣流在塔板上與液體傳質(zhì)，然后從液層中逸出與液體分離。塔內(nèi)的液體則逐板向下流動(dòng)，集資與逆向氣流傳質(zhì)。氣體與液體在多塊塔板上進(jìn)行混合分離的逆流多極傳質(zhì)過程，沿塔高形成梯形式的變化。1隨著煉油化工工業(yè)的發(fā)展，板式塔的研制工作也取得了很大的進(jìn)

25、展，分離效果高，壓降小，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉的新型板式塔不斷問世?，F(xiàn)列出幾種常用塔板的型式及主要技術(shù)指標(biāo)。塔盤（塔板）有整塊式和分塊式兩種。當(dāng)塔徑在900mm以下時(shí)，采用整塊式塔盤；當(dāng)塔徑在900mm以上時(shí)，人已能在塔內(nèi)進(jìn)行裝拆，可采用分塊式塔盤，而且當(dāng)塔徑較大時(shí)，整塊式塔盤的剛度不夠，結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜，制造也困難。塔盤材質(zhì)一般為碳鋼，如有要求選用不銹鋼。塔盤的連接、固定常用龍門板和楔形鐵。塔體：用鋼板卷制焊接而成，塔徑及壁厚根據(jù)條件和處理量而定。常用的材質(zhì)為16MnR、20R等，含有腐蝕性介質(zhì)的也采用內(nèi)壁堆焊不銹鋼或采用不銹鋼復(fù)合板。本裝置的T1101、T1102、T1201、T120

26、2、T1203以及T1941、T1942均為20R。原料進(jìn)口：塔在進(jìn)料口處設(shè)有較大的蒸發(fā)空間，便于汽液分離。由于速度很大，沖擊力很大，會(huì)對(duì)塔的內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生磨損。為了消除這種磨損，在進(jìn)料口處設(shè)有弓形緩沖擋板，上有許多直徑為6cm左右的小孔。當(dāng)原料沿弓形擋板的切線方向進(jìn)入，其中一部分進(jìn)料直接沖向塔中部，其余部分經(jīng)過小孔注射塔壁。弓形擋板的作用既能減少高速進(jìn)料對(duì)塔壁的沖擊力，又會(huì)便進(jìn)料分散成許多小滴，形成大的蒸發(fā)面積。人孔:為安裝、檢修塔板應(yīng)開有人孔，人孔的尺寸一般為C450MM或C500MM。人孔的設(shè)置應(yīng)與降液管和降液盤錯(cuò)開。人孔之間的距離約為56層塔盤。板式塔的主要結(jié)構(gòu)尺寸為:塔的直徑。塔的高度。

27、塔盤數(shù)以及塔板間距。塔徑:塔徑的大小反映了塔的處理能力。塔徑的大小和塔內(nèi)汽相負(fù)荷有關(guān)，氣體負(fù)荷越大，空塔速度越大。所謂空速是指塔內(nèi)氣體通過空塔截面的流速。塔板間距:塔板間距的大小，是考慮到允許氣速、霧沫夾帶程度等有關(guān)因素的影響及考慮到安裝和檢修方便來確定的，一般塔的板間距是600mm左右。如果沒有霧沫夾帶現(xiàn)象，也可取450500mm；在人孔處可取700800mm。塔高:塔高跟塔頂高度、塔底高度、進(jìn)料段高度以及塔板數(shù)有關(guān)，其中塔頂高度是指塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線的距離，一般為1.201.50m。塔底高度:是指塔底最下一層塔板到塔底的切線距離。塔底高度可按殘油停留5分鐘來考慮，一般為1.301.5

28、0m。進(jìn)料段高度：一般隨塔徑的增大而增大，取1.52.5m，并有破沫裝置。油f-t6-.ini塔板數(shù):是影響分餾效果的關(guān)鍵，一般根據(jù)分餾程度和回流量而定，分餾的精度愈高，需要的塔板數(shù)愈多，回流量越小，需要的塔板數(shù)越少?？傊?，塔操作的根本作用就是使塔盤上氣液兩相均勻傳質(zhì)，充分；而良好地接觸。在加大氣體負(fù)荷時(shí)不要有過量的霧沫夾帶，在加大液體負(fù)荷時(shí)不要出現(xiàn)液泛等現(xiàn)象。第二節(jié)壓力容器1壓力容器的定義、在石油化工領(lǐng)域，容器是指儲(chǔ)存設(shè)備和其它各種設(shè)備的外殼。按容器所承受壓力的高低又可分為常壓容器和壓力容器兩大類。國家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程中規(guī)定，只有同時(shí)符合以下三個(gè)條件的容器才屬于該規(guī)程

29、的管轄范圍。(1)最高工作壓力(P)20.1Mpa(不包括液體靜壓力，下同)；內(nèi)直徑(非圓形截面指其最大尺寸)20.15m,且容積(V)20.025m3；介質(zhì)為氣體，液化氣體和最高工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。以上三個(gè)條件也正是包括了容器的工作介質(zhì)，壓力和容積三個(gè)方面。適用于下列壓力容器:與移動(dòng)壓縮機(jī)一體的非獨(dú)立的容積小于等于0.15m3的儲(chǔ)罐、鍋爐房內(nèi)的分氣缸；容積小于0.025m3的高壓容器；深冷裝置中非獨(dú)立的壓力容器、直燃型吸收式制冷裝置中的壓力容器、空分設(shè)備中的冷箱；螺旋板換熱器；水力自動(dòng)補(bǔ)氣氣壓給水(無塔上水)裝置中的氣壓罐，消防裝置中的氣體或氣壓給水(泡沫)壓力罐；水處理設(shè)備中的離子

30、交換或過濾用壓力容器、熱水鍋爐用膨脹水箱；電力行業(yè)專用的全封閉式組合電器(電容壓力容器)；橡膠行業(yè)使用的輪胎硫化機(jī)及承壓的橡膠模具。2壓力容器的分類壓力容器型式多樣，為了便于對(duì)不同類型的容器進(jìn)行研究、計(jì)算、制造或管理，常將容器按不同方法分類。為了便于設(shè)計(jì)計(jì)算，常按容器壁厚的不同而分為薄壁容器和厚壁容器，以及按承壓方式的不同而分為內(nèi)壓容器和外壓容器。為便于制造，按制造方法的不同，可將壓力容器分為焊接容器、鉚接容器、鑄造容器及鍛造容器等；根據(jù)制造容器的材料來分類，又有鋼制容器、有色金屬容器和非金屬容器。此外，按容器的外形，可分為球形容器、圓柱形容器、錐形容器和組合形容器等。3壓力等級(jí)和種類的劃分按

31、國家技術(shù)監(jiān)督局壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，對(duì)壓力容器的壓力等級(jí)和種類的劃分如下：按容器的壓力(P)分為低壓、中壓、高壓、超高壓四個(gè)等級(jí)，具體為：低壓容器：0.1MPaWPV1.6MPa中壓容器：1.6MPaWPV10MPa高壓容器：10MPaWPV100MPa超高壓容器：P2100MPa2)按容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理，分為反應(yīng)容器、換熱容器、分離容器、貯存容器四種。其功用為：反應(yīng)容器：主要是用來完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的容器。如：反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、分解塔、聚合釜、合成塔、蒸煮鍋等。換熱容器：主要是用來完成介質(zhì)的熱量交換的容器。如：余熱鍋爐、換熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器、硫化

32、鍋、消毒鍋、蒸煮器、預(yù)熱器、溶劑預(yù)熱器、蒸鍋、蒸脫機(jī)、電站蒸發(fā)器等。分離容器：主要是用來完成的流體壓力平衡和氣體凈化、分離等的容器。如：分離器、過濾器、集油器、緩沖器、貯能器、洗滌器、吸收器、銅洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸等。貯存容器：主要是用來盛裝生產(chǎn)和生活用的原料。如氣體、液體、液化氣體等。如各種型式的貯槽等。4容器的安全技術(shù)分類為了方便安全技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。根據(jù)壓力的高低、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中的重要作用，將壓力容器分為一、二、三類，具體為：4.1下列情況之一的，為第三類壓力容器；（1）高壓容器;（2）中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）;（3

33、）中壓儲(chǔ)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10MPam3）;（注2）（4）中壓反應(yīng)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0.5MPam3）;（5）低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0.2MPam3）;（6）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐;（7）中壓搪玻璃壓力容器;（8）使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器；（9）移動(dòng)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(yùn)輸（半掛）車、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體

34、、低溫液體）等；（10）球形儲(chǔ)罐（容積大于等于50m3）;（11）低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5m3）。42下列情況之一的2第二類壓力容器（本條第1款規(guī)定的除外）：（1）中壓容器;（2）低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）;（3）低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）;（4）低壓管殼式余熱鍋爐;（5）低壓搪玻璃壓力容器。4.3低壓容器為第一類壓力容器（本條第1款、第2款規(guī)定的除外）。5壓力容器的結(jié)構(gòu)化工壓力容器由于其用作各不相同，結(jié)構(gòu)也不一樣。但一般均有筒體、封頭、支座、法蘭（包括管法蘭和設(shè)備法蘭），有些容器則還有人孔、手孔、夾層、視鏡、液面計(jì)、內(nèi)部冷卻（或加

35、熱）管、攪拌器等等，此外，容器上還要安裝必不可少的安全附件，常見的臥式容器的主要結(jié)構(gòu)如圖2.3.4筒體是壓力容器的最主要組成部分，儲(chǔ)存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的壓力空間，大部分由它構(gòu)成。筒體的形狀一般為圓柱形，隨工作壓力、溫度、介質(zhì)等條件不同而取不同的壁厚。筒體除整體鍛造式（用于高壓）外，絕大多數(shù)都是由鋼板卷焊而成。因此焊接后的溫度、氣密性及焊縫質(zhì)量指標(biāo)要求十分嚴(yán)格，在制造或焊接修理時(shí)均需執(zhí)行焊接規(guī)定和程序，并進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，不容許有任何疏忽大意，以保證筒體質(zhì)量。（2）封頭封頭即容器的端蓋。根據(jù)幾何形圖2.3.5幾種常用封頭示意圖狀的不同，封頭可以分為半球形封頭、橢圓形封頭、碟形和錐形封頭等幾種

36、，如圖2.3.5所示。半球形封頭是用數(shù)塊弓形板成型壓焊接而成的。它不僅承受能力強(qiáng)，而成同樣容積的各種封頭以半球形封頭最省材料。但由于半球形封頭曲率較大，成型比較困難，故其主要應(yīng)用在大型球形貯罐上。橢圓形封頭是壓力容器中應(yīng)用最廣的一種。它是由半個(gè)橢圓球（多采用長軸為短軸的兩倍的橢圓球）和直邊（一個(gè)與半橢球聯(lián)成一整體的短圓筒）組成。直邊使封頭與筒體的聯(lián)接形成兩個(gè)筒體的對(duì)接，使焊縫離開邊緣應(yīng)力較大的橢球邊緣區(qū)域。雖然直徑較大的橢圓形封頭也需要用多塊拼接，但其成型加工較半球形封頭容易。碟形封頭是較橢圓形頭趨于扁平似碟狀的封頭。它是由一個(gè)球面過渡圓?。凑圻叄┖椭边厴?gòu)成。這種封頭由于其深度較淺故成型較容

37、易。但用力學(xué)分析，這種封頭有明顯的缺陷，而且各種材質(zhì)和規(guī)格的橢圓形封頭很容易買到或定做，因此目前很少采用碟形封頭，絕大部分已被橢圓形封關(guān)代替。錐形封頭應(yīng)用于化工生產(chǎn)工藝特殊需要的容器上，例如沉降器、分離器等等。錐形封頭錐頂角的大小可以根據(jù)需要選取。這種封頭有帶折邊和不帶折邊之分。前面圖中的錐形封頭就是錐頂角為90度的帶折邊封頭，它是由橢圓體、過渡圓?。凑圻叄┖椭边吶糠謽?gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中帶折邊的錐形封頭多于不帶折邊的。一般當(dāng)容器組裝后如果不再需要開啟時(shí)（一般是指容器中無內(nèi)件或雖有內(nèi)件而不需要更換檢修的），上下封頭應(yīng)直接和筒體焊在一起，這樣做能有效地保證密封，節(jié)省材料且減少加工制造的工作量。對(duì)

38、于因檢修和更換內(nèi)件的需要，而必須開啟的容器，封頭與筒體連接應(yīng)造成可拆式的，此時(shí)在封頭和筒體之間就必須有一個(gè)密封結(jié)構(gòu)。（3）法蘭法蘭是容器和管道連接中的重要部件。按法蘭所連接的部件分為管法蘭和容器法蘭。用于管道連接的叫做管法蘭，用于容器頂蓋與筒體或管板與容器連接的叫做容器法蘭。容器法蘭按其本身結(jié)構(gòu)形式分為：整體法蘭、活套法蘭、任意形式法蘭、法蘭通過螺栓連接并通過預(yù)緊螺栓使墊片壓緊而保證密封，法蘭螺栓連接是壓力容器上用得最多的一種連接結(jié)構(gòu)。如封頭和筒體的連接、各種接管的連接以及人孔、手孔蓋的連接等。法蘭螺栓連接雖然開啟不十分方便，但其結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，故在壓力容器中得到了廣泛的應(yīng)用。（4）密封元

39、件密封元件放在兩個(gè)法蘭的接觸面之間，或封頭與筒體頂部的接觸面之間，借助于螺栓等連接件壓緊，從而使容器內(nèi)的液體或氣體被封往不致泄漏。密封元件按所用材料的不同分為非金屬密封元件（如石棉墊、橡膠O形環(huán)等），金屬密封元件（如紫銅墊、鋁墊、軟鋼墊等）和組合式密封元件（如鐵包石棉墊、鋼絲纏繞石棉墊等）。（5）容器的支座容器的支座是起支承和固定器作用的。全部是另行制作，然后焊接在容器上。按圓筒形容器的安裝位置不同，可分為立式容器支座和臥式容器支座。常見的立式支座有懸掛式支座、支承式支座、裙式支座等。臥式容器支座主要有鞍式支座。環(huán)形容器常用柱式和裙式兩種支座。（6）開孔與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)石油化工容器常因工藝要求和檢修

40、的需要，在筒體或封頭上開設(shè)各種孔和安裝接管。如手孔、人孔、視鏡孔。物料進(jìn)出口以及安裝壓力表、液位計(jì)、安全閥等接管開孔。開孔的結(jié)果，不但會(huì)削弱容器壁的強(qiáng)度，而且會(huì)在開孔附近形成應(yīng)力集中，因此，在容器的開孔附近要采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施，以使孔邊的應(yīng)力集中系數(shù)降低到材料所允許的數(shù)值。（7）壓力容器的安全附件為了防止壓力容器由于超壓而發(fā)生破裂事故，除了避免操作失誤及杜絕或減少可能引起容器產(chǎn)生超壓的客觀因素之外，還必須在壓力容器上安裝安全泄壓裝置。安全泄壓裝置是一種防止容器超壓的保護(hù)裝置。它是具有這樣的性能：當(dāng)容器在正常工作壓力下運(yùn)行時(shí)，保持嚴(yán)密不漏，而一旦容器內(nèi)壓力規(guī)定的數(shù)值時(shí)，它就能自行將容器內(nèi)氣體迅速

41、泄放，使容器內(nèi)壓力始終保持在最高許用壓力范圍之內(nèi)。安全泄壓裝置不僅能在超過預(yù)定壓力下開啟排放，從而降低容器的壓力，還能起到報(bào)警的作用。因?yàn)楫?dāng)其開啟放氣時(shí)，由于氣體流速較高，常常發(fā)生較大的聲音，能提醒操作人員注意采取適當(dāng)措施。壓力容器的安全裝置使用最廣泛的有安全閥和防爆膜等。a安全閥最常用的安全閥是彈簧式安全閥，它利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力，因此它可以通過一個(gè)調(diào)節(jié)螺母改變壓縮彈簧的壓縮量來校正安全閥的開啟壓力。這種安全閥具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度較高，安裝位置不受嚴(yán)格限制等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)振動(dòng)的敏感性低，所以可用在移動(dòng)式壓力容器上。其缺點(diǎn)是所加的載荷會(huì)隨著閥的開啟而發(fā)生變化。因此，隨著閥瓣的升高

42、，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力量也跟著增加。這對(duì)于安全閥的開啟是不利的。另外安裝在高溫壓力容器上的安全閥，由于長期受高溫的作用，其彈簧力減小，使安全閥的正常工作受到影響。杠桿式安全閥不采用彈簧裝置，而是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力。這種安全閥有結(jié)構(gòu)笨重和因振動(dòng)而產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象等缺點(diǎn)，故目前較少采用。脈沖式安全閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在化工壓力容器上用得很少，一般只適用于泄放量很大的大型電站的鍋爐等。防爆膜防爆膜（如圖2.3.7所示）也稱為爆破片，是一種斷裂型的安全泄壓裝置。它是用一塊很薄的平板通過法蘭夾緊或直接用螺栓壓緊，在容器的短管法蘭上，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，但由于在防爆膜破裂之后，容器將

43、被迫停止運(yùn)用，所以這種安全裝置只適用于在不宜裝設(shè)安全閥的壓力容器中使用。爆破膜爆破膜又稱為圓拱形爆破膜（如圖2.3.8），它的爆破元件是預(yù)先壓制成圓拱形薄片，它的精度較爆破片高，可用于高壓或超高壓場(chǎng)合。爆破帽爆破帽多用于超高壓場(chǎng)合，其結(jié)構(gòu)如圖2.3.9所示。壓力容器結(jié)構(gòu)上的要求強(qiáng)度：所謂強(qiáng)度是指容器或其零件具有抵抗外力破壞的能力。壓力容器在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到各種條件和因素，例如根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)的腐蝕性以及容器的結(jié)構(gòu)、體積等經(jīng)過嚴(yán)格的制造工藝規(guī)范，并認(rèn)真地進(jìn)行試壓檢驗(yàn)。這都是為了保證容器有足夠的強(qiáng)度，使其不會(huì)在正常使用情況下發(fā)生爆破。剛度：所謂剛度是指容器或其零件在外力作用下，保持原來形狀的能力

44、。最常見的例子是某些受外力使容器出現(xiàn)壓癟或折皺，或某些容器的部件在運(yùn)輸、安裝、使用過程中出現(xiàn)變形，這些都是剛度不足的表現(xiàn)。耐久性：容器必須保持一定的使用年限。容器的壁厚除了要保證強(qiáng)度方面的要求外，還要考慮到對(duì)材料的腐蝕速率，有時(shí)還要考慮容器的疲勞及振動(dòng)等條件。另外對(duì)容器的結(jié)構(gòu)及制造工藝也要有一定的要求以保證容器能使用一定期限。密封性：化工壓力容器的密封性十分重要。容器密封的可靠性是保證安全生產(chǎn)的重要措施之一。因?yàn)榛どa(chǎn)中所使用的液件、氣體有許多都是易燃易爆和有毒的。所以容器在設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢修時(shí)都不能忽視密封性問題?；毫θ萜鞒藨?yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)顧及節(jié)約材料，便于制造、運(yùn)輸

45、、安裝、操作及維護(hù)的方便等等。容器的壓力試驗(yàn)容器在制成以后或者修理（指涉及強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)方面的修理，如焊接、熱處理等）完畢，都要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，以檢驗(yàn)容器的耐壓情況和密封性，確定其是否可投入使用。a.液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力取設(shè)計(jì)壓力的1.25倍。在進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，先在容器內(nèi)灌滿液體，然后用試壓泵加壓。用水做加壓介質(zhì)的壓力試驗(yàn)稱為水壓試驗(yàn)。進(jìn)行水壓試驗(yàn)的水溫及環(huán)境溫度，不得低于材料的無塑性轉(zhuǎn)變溫度，但最低不應(yīng)低于5度。試壓試驗(yàn)開始時(shí)，只有待容器的壁溫與液體溫度相同之后，才可緩慢升壓。達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)壓力之后，需保持1030分鐘，然后降到設(shè)計(jì)壓力并至少保持30分鐘，同時(shí)，對(duì)容器整體及所有的焊縫及聯(lián)接部件進(jìn)行檢查

46、，以無異常響聲，壓力下降，油漆剝落，無滲漏現(xiàn)象和可見的變形為合格。b.氣壓試驗(yàn)一般氣壓試驗(yàn)的壓力，對(duì)低壓容器取設(shè)計(jì)壓力的1.2倍，對(duì)中壓容器取設(shè)計(jì)壓力的1.15倍。氣壓試驗(yàn)一般采用干燥潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，且氣體溫度不低于15度。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先緩慢升壓至規(guī)定壓力的10，保持10分鐘，同時(shí)對(duì)所有的焊縫和聯(lián)接部件進(jìn)行初步檢查，合格后繼續(xù)升壓至規(guī)定壓力的50,其后按每級(jí)為規(guī)定壓力的10的級(jí)差逐級(jí)升壓至試驗(yàn)壓力。保持1030分鐘，然后降到設(shè)計(jì)壓力保持30分鐘，同時(shí)進(jìn)行各項(xiàng)檢查。相比之下，水壓試驗(yàn)要比氣壓試驗(yàn)危險(xiǎn)性小得多。這是因?yàn)閴嚎s一定容積的氣體至某一壓力所需要的功，要比壓縮同樣的液體至相同壓力

47、時(shí)大得多。故規(guī)定絕大多數(shù)壓力容器都使用液壓試驗(yàn)。為了保證安全，無論是液壓還是氣壓試驗(yàn)，都應(yīng)裝兩塊經(jīng)過較驗(yàn)的壓力表。對(duì)氣壓試驗(yàn)的容器，應(yīng)在試驗(yàn)前對(duì)焊縫進(jìn)行100的探傷，并全面檢查容器質(zhì)量。試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過工作壓力之后，試驗(yàn)人員最好不要靠近容器，以免容器爆破傷人。第三章?lián)Q熱設(shè)備換熱設(shè)備是煉油、化工生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的主要設(shè)備之一。約占煉油廠工藝設(shè)備臺(tái)數(shù)的2570，占工藝設(shè)備總投資的1220。第一節(jié)換熱設(shè)備的分類一換熱設(shè)備的種類煉油廠用換熱設(shè)備的型式很多，將其常用的分類如下：按用途分類（1）換熱器兩種溫度不同的流體進(jìn)行熱量的交換，使一種流體降溫而另一種流體升溫，以滿足各處的需要，經(jīng)過換熱就

48、充分回收了熱量，節(jié)省了成本。體是從氣態(tài)就冷凝成為液態(tài)，溫度變化并不大，就稱為冷凝器。和上述相反，若有一種流體被加熱而蒸發(fā)成為氣（2）冷凝器在兩種溫度不同的流體進(jìn)行熱量交換中，有一種流（3）蒸發(fā)器體，就稱為蒸發(fā)器。凡是熱量不回收利用，單純只要一種流體冷卻的換（4）冷卻器熱器，稱為冷卻器。凡是利用廢熱而單純只要一種流體加熱升溫的換（5）加熱器熱器，稱為加熱器。按換熱方式分類（1）間壁式換熱設(shè)備。在冷、熱兩種流體間有一定形狀的表面把流體分隔開，熱量通過此種間隔表面而互相交換，兩種流體不相混合。這是煉油廠中普遍采用的方式。（2）蓄熱式換熱設(shè)備。冷、熱兩種流體依次先后通過蓄熱器，分別和蓄熱器內(nèi)的固體填充

49、物進(jìn)行交換，例如高溫氣體先通過蓄熱器，將熱量傳遞給器內(nèi)填料，使填料升溫而積蓄熱量；關(guān)閉高溫氣體通路，再切換通入冷氣體，高溫填料就又把熱量放出給了冷氣體，使冷氣體升溫；依次不斷反復(fù)，稱為蓄熱式換熱。這種設(shè)備煉油廠內(nèi)很少應(yīng)用。（3）混合式換熱設(shè)備。使冷、熱兩種流體直接混合，而交換熱量，如煉油廠內(nèi)常用的涼水塔，就是用空氣直接吹過被分散的熱水表面，使熱水降溫而循環(huán)使用，這種方式所用設(shè)備較簡單，換熱效率也高，但大多數(shù)情況下，不允許兩種流體混合，所以應(yīng)用也有限。按結(jié)構(gòu)型式分類間壁式換熱設(shè)備的種類繁多，但從間壁表面的特征來看，可分為兩大類：（1）管式換熱設(shè)備。傳熱面是各種管子，冷、熱兩種流體分別在管內(nèi)和管外

50、通過，經(jīng)管壁面交換熱量，這是煉油廠內(nèi)應(yīng)用最普通的換熱設(shè)備。從具體結(jié)構(gòu)上細(xì)分，它又可分為：A管殼式換熱設(shè)備。這種設(shè)備的特點(diǎn)是在圓筒形外殼中裝有管束，一種流體在管內(nèi)流動(dòng)稱為管程，另一流體在管外流動(dòng)，稱為殼程，它又可分為：a固定管板式，如圖2.4.1所示，兩塊管板均固定在外殼圓筒上，其上脹接著許多小管子，稱為管束。這是最簡單的一種結(jié)構(gòu)，但當(dāng)冷、熱流體的溫度差較大時(shí)，管束與外殼的熱膨脹伸長量就不一樣大，管子就會(huì)從管板上被拉脫而泄漏，所以它只適用于冷、熱兩流體的平均溫度差較低（例如不超過6080度）的場(chǎng)合。它的管外表面結(jié)垢后不易清洗，所以管外流體不應(yīng)結(jié)焦、結(jié)垢或沉淀。b帶膨脹節(jié)的固定管板式，如圖2.4.

51、2所示，在殼體上裝有波形膨脹節(jié)，可補(bǔ)償部分熱膨脹量，使它可用于冷、熱兩流體平均溫差較高的場(chǎng)合，但波形膨脹在壁較厚時(shí)，作用就不明顯，所以這種型式的換熱器主要用于壓力較低（例如殼程壓力610公斤/厘米2以下）的場(chǎng)合。c浮頭式如圖2.4.3所示，一端管板被夾持在殼體上，另一端管板則做成浮頭式，可在殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管外均可清洗，對(duì)流體也沒什么限制，所以在煉油廠內(nèi)是應(yīng)用最多的型式。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)稍高，浮頭處易漏而不易檢查出來。U形管式如圖2.4.4所示，只有一個(gè)管板，管子全部彎成U形管，可以自由膨脹，也可以從殼體內(nèi)抽出，以便于清洗。只是管子內(nèi)壁在U形彎頭處不易清洗，管子更換困難，管板上排列的管

52、子較少。它主要用于管內(nèi)流體壓力較高而且較干凈的場(chǎng)合。2.4.5所示，一端可以自由滑動(dòng)，但密封是靠填料函，結(jié)構(gòu)比浮頭稍簡單。在殼程流體壓力較高時(shí)，它易泄漏，特別對(duì)于易燃、易爆、易揮發(fā)有毒的流體是不適合的，煉油廠內(nèi)很少應(yīng)用。套管式換熱設(shè)備，結(jié)構(gòu)示意如圖2.4.6，它是由兩根不同直徑的管子，同心相套，再由彎連接而成。冷、熱兩種流體分別由內(nèi)管和管間相互逆向通過，進(jìn)行熱量交換。它結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸清洗；兩種流體完全是逆向流動(dòng)，傳熱效果好。但是金屬用量較大，占地面積大，接頭處易發(fā)生泄漏。所以它適用于熱負(fù)荷不大，高粘度易凝固的重油和殘油的廢熱回收，且兩種流體溫差應(yīng)小于70度，否則會(huì)因內(nèi)外管熱膨脹量不同而造成

53、接頭破裂。水浸式冷卻器，結(jié)構(gòu)示意圖見圖2.4.7，在矩形水管內(nèi)裝有幾組蛇形盤管，整個(gè)盤管浸沒在水內(nèi)，使管內(nèi)流體被冷卻。這種冷卻器內(nèi)貯水量較大，使用較為安全，結(jié)構(gòu)很簡單，也便于清洗檢修。缺點(diǎn)是金屬用量大，體積龐大，占地面積大，傳熱效率低，在煉油廠內(nèi)已較少應(yīng)用?？諝饫鋮s器，其結(jié)構(gòu)與一般換熱器不同，管束用翅片管組成，在下面用軸流式風(fēng)機(jī)，使大量空氣吹過管束將管內(nèi)流體冷凝冷卻，改變風(fēng)機(jī)葉片角度就可以調(diào)節(jié)所需風(fēng)量，以控制管內(nèi)流體的出口溫度。用空氣代替水作冷卻劑，能大量節(jié)約用水，節(jié)省了循環(huán)水場(chǎng)的投資，基建及操作費(fèi)用較低，目前煉油廠內(nèi)已大量使用。但由于空氣溫度隨大氣溫度而變化，所以它的最終冷卻溫度不能太低。有

54、時(shí)還需在后面串聯(lián)使用水冷卻器，空氣冷卻器的具體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)將在下一節(jié)中介紹。（2）板式換熱設(shè)備，傳熱面是表面壓成各種形狀的薄板，冷、熱流體分別在相鄰兩板之間流動(dòng)，通過板壁而進(jìn)行換熱。由于它的強(qiáng)度和密封問題，尚不能用于壓力或溫度較高的場(chǎng)合，煉油廠內(nèi)應(yīng)用不多，在石油化工廠內(nèi)常用的類型有：板式換熱器、傘板式換熱器、螺旋板式換熱器、板殼式換熱器，本裝置采用的焊板式換熱器將在后面單獨(dú)介紹。一換熱設(shè)備的工作原理熱量從高溫流體傳送給低溫流體，稱為傳熱。傳熱的主要方式有三種傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。在間壁式換熱器中，主要是傳導(dǎo)和對(duì)流兩種傳熱方式如圖2.4.8所示。熱流體（溫度為tl）先以對(duì)流給熱方式將熱量Q（千卡/時(shí)）

55、傳給管壁的一側(cè)（溫度t2）,再以傳導(dǎo)的方式將熱量傳過管壁（溫度圖2.4.8經(jīng)過器壁的傳熱從一側(cè)t2到另一側(cè)為t3）,最后管壁另一側(cè)又將熱量以對(duì)流給熱方式傳給了冷流體（溫度為t4）.冷、熱流體在流動(dòng)過程中，溫度是要變化的，上述傳熱方式的說明只是對(duì)管子的任一截面而言的。在穩(wěn)定傳熱過程中，管子任一截面處冷、熱流體和管壁溫度的相互關(guān)系如上所述，也是穩(wěn)定不變的，這是實(shí)際換熱器正常工作的情況。兩物體間溫度差別越大，傳遞的熱量也越大，間壁的面積越大，傳遞的熱量也越大于所以，選用、設(shè)計(jì)與改進(jìn)換熱器的最重要問題是：盡可能地提高其傳熱系數(shù)和使溫度差大些。第二節(jié)空冷器基本知識(shí)在石油化工生產(chǎn)中，工藝介質(zhì)的冷卻通常用水

56、冷器，用得最多的冷卻器是空冷器?，F(xiàn)將空冷器的基本知識(shí)簡介如下1.基本部件空冷器一般由管束、百葉窗、冷卻用軸流風(fēng)機(jī)、管箱以及構(gòu)架等部件組成2.分類空冷器通常按以下幾種形式進(jìn)行分類：按管束布置方式分為：立式、水平式、圓環(huán)式、斜頂式(人字式)、V字式、之字式以及多邊形等式，如圖2.4.13所示。按通風(fēng)方式分為：鼓風(fēng)式、引風(fēng)式和自然通風(fēng)式。如圖2.4.14所示。不同方式或型式根據(jù)工藝要求可以單獨(dú)使用，也可采用幾種型式進(jìn)行是優(yōu)組合聯(lián)合使用。一、結(jié)構(gòu)型式及其應(yīng)用管束布置型式管束布置型式雖有多種，但在煉油廠和石油化工廠中應(yīng)用最多的是水平式，其次是斜頂式、立式和圓環(huán)式。水平式空冷器管束為水平放置，但作冷凝器時(shí)

57、，為防止冷凝液停留在管中，管子應(yīng)有3或1的傾斜。百葉窗置于管束上方，風(fēng)機(jī)置于(鼓風(fēng))或上方(引風(fēng))，見圖2.4.13(a),(b)o特點(diǎn)是：管子清晰、整齊，適于多單元組合；傳熱面積、管束長度不受限制；造價(jià)比斜頂式大約低0.5；管內(nèi)熱流體和管外空氣頒比較均勻。新建的大型煉油廠一般都傾向采用此種型式。2.通風(fēng)方式采用何種通風(fēng)方式，乃是空冷器設(shè)計(jì)者首先考慮的問題。從空冷器的發(fā)展史上看，最早的空冷器是靠自然通風(fēng)，也稱無風(fēng)機(jī)空冷器。它的最大優(yōu)點(diǎn)是不消耗動(dòng)力、無噪聲，但熱負(fù)荷小，散熱效率低。目前在石油化工業(yè)用的主要是鼓風(fēng)式和引風(fēng)式兩種。(1)鼓風(fēng)式空冷器優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不與熱空氣接觸，結(jié)構(gòu)材料可不考慮

58、溫度的影響，使用壽命較長；結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)保養(yǎng)；比較容易設(shè)置多個(gè)空冷器單元。缺點(diǎn)：氣流經(jīng)過底排管束的速度大，壓力損失大，雖然可以強(qiáng)化傳熱，但氣流分布不均勻。管束暴露于大氣中，翅片管易被雪、雨侵襲而損傷、弄臟或腐蝕；在特殊氣侯條件下，(如暴風(fēng)雨，冰雹等)管內(nèi)熱流體的出口溫度不易得到精確控制，操作波動(dòng)大；熱空氣離開管束時(shí)，流速較低，有可能產(chǎn)生熱風(fēng)再循環(huán)現(xiàn)象。(2)引風(fēng)式空冷器優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)扇和風(fēng)筒對(duì)管束有屏蔽作用，能減少暴風(fēng)雨及烈日對(duì)管束的直接影響，有利于溫度的控制；經(jīng)風(fēng)機(jī)排出的熱風(fēng)流速較高，約為入速度的2.5倍，故熱風(fēng)再循環(huán)的可能性大為減少；進(jìn)入管束的氣流分布較均勻，空氣壓降稍有降低；風(fēng)筒具有一定的

59、吸風(fēng)作用，能促進(jìn)空氣進(jìn)行自然對(duì)流，因而可減少動(dòng)力消耗；因?yàn)轱L(fēng)機(jī)安裝位置較高，所以平臺(tái)處噪聲較低，如中心走廊處的噪聲比鼓風(fēng)式的約低3分貝(A)左右；占地面積小，因?yàn)楣苁旅娴淖呃瓤砂惭b其他設(shè)備，如管線、泵等。缺點(diǎn)風(fēng)機(jī)位于管束之上，受熱空氣作用，葉片和軸承需要有較好的耐熱性能，一般要求風(fēng)機(jī)出口溫度不超過120C；為防止空載時(shí)的超負(fù)荷，風(fēng)機(jī)要有一定的余量2；風(fēng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的維修保養(yǎng)較為麻煩3.冷卻方式干式空冷器就是常規(guī)空冷器，操作簡單，使用方便，但由于其冷卻溫度取決于空氣的干球溫度，其接近溫差(熱流出口溫度冷流入口溫度)高于1520C才經(jīng)濟(jì)，所以不能把管內(nèi)熱流體冷卻到環(huán)境溫度。濕式空冷器為了彌補(bǔ)干空

60、冷的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了濕式空泠。濕式空冷器綜合了空冷和水冷的優(yōu)點(diǎn)。濕空冷器根據(jù)噴水方式基本上可分為增濕型、蒸發(fā)噴淋型和濕面型三種。在石油化工廠應(yīng)用，以前兩種為主。一般都可把熱液化出口溫度冷卻到接近甚至稍低于環(huán)境溫度。噴淋蒸發(fā)型濕式空冷器這種空冷器是直接在管束上噴霧狀水，由于水的蒸發(fā)和空氣被增濕降溫而強(qiáng)化傳熱。它同時(shí)兼有增濕空冷器的優(yōu)點(diǎn)。濕面式空冷器濕面空冷器是光管組成的一種空冷裝置,它可以把內(nèi)流體溫度降到大氣溫度，并可避免管子腐蝕，在經(jīng)濟(jì)和效能方面也優(yōu)于干式空冷器。濕面空冷器的管束是由水平的或稍微傾斜的光管組成，呈三角形排列。根據(jù)管內(nèi)流體的要求，可用單程或多程。由于空氣總是從管束上面向下流動(dòng)，所以管