石油化工工程基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,石油化工工程基础知识,系列清洗技术培训课程,2006,年,11,月,1,化工原理,一、流体力学基本理论,（,1,）基本概念,流体的密度,=m/v,kg/m,流体的压力,=F/A,N/m,压力对流体的密度影响很小，可忽略不计，故液体可视为不可压缩流体；温度对液体的密度有一定影响，在查阅密度时要注明温度条件。,2,流量：单位时间内流过管道任意界面的流体量。,流量常以体积流量,Q,和质量流量,G,表示。,流速：单位时间内流过的距离。,平均流速：在管截面中心处最大，越靠近管壁流速越小，在管壁处的流速为零。,3,（,2,）流体静力学基本方程,静止液体内任意两点满足静力学方程：,H,1,+ P,1,/,g=,+,P,2,/,g,P,2,= P,0,+,g,H,H1,H,2,H,4,（,3,）管径的确定,对于圆形管道，管径可以由下式,d=,4Q,通常，由于流速的大小体现了操作费用的高低，而管径,d,的大小则体现了设备投资费用的多少，所以，对于较长的管道，两者要权衡考虑，以总费用最低为目标。,5,（,4,）管子壁厚的选择,管径确定后，管壁厚度应根据以下因素确定：,承受的压力,材质,操作温度,输送介质,使用周期,工作压力,6,（,5,）稳态流动和不稳态流动,任一截面处的流速、流量和压力等物理参数是否随时间变化，确定流动状态。,对于圆形管道,：,v,1,/,v,2,= (d,2,/d,1,),7,(6),伯努利方程式,mU,1,+mgH,1,+mv,2+P,1,Q,1,+wm+qm,=MU,2,+mgH,2,+mv,/2+P,2,Q,2,H,1,+v,/2g+P,1,/,g + H,e,=,H,2,+v,/2g+P,2,/,g + H,f,H,e,-,外加功,H,f,-,压头损失,H1-,位压头,（总能量守恒）,（机械能守恒）,8,注意：,总能量衡算中，动能、位能、压力能、外加功属于机械能；内能和热是非机械能。机械能和非机械能的区别是前者在流动过程中可以相互转化，既可以用于流体输送，也可以转变成热和内能；而后者不能直接转化为机械能用于流体的输送。,9,（,7,）圆管内流体压力损失的计算,雷诺数,测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。,流体流动时的惯性力,Fg,和粘性力,(,内摩擦力,)Fm,之比称为雷诺数。用符号,Re,表示。,Re,是一个无因次量。,1883,年，英国物理学家,O.,雷诺观察了圆管内的流动状态,首先提出,:,由层流向湍流的过渡取决于比值,dup/,（,d,为管子内径）。这个比值即雷诺数,Re,。,10,式中的动力粘度,用运动粘度,来代替，因,，则,式中：,流体的平均速度；,l,流束的定型尺寸；,、,一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度,被测流体密度；,11,由上式可知，雷诺数,Re,的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。,用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径,(D),，则,12,当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长之比所以长和宽分别为,A,和,B,，的矩形管道，其当量直径,：,用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径,(Dd),。,13,对于任意截面形状管道,用当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之比计算，因此，雷诺数的计算公式为：,14,数学模型为：,Re=d,v,/,或,Re,=d,v/,流速：,v,，管径,d,、密度,、黏度,或,雷诺采用不同的流体和不同的管径精心了多次试验，发现：,对于圆管内的流动，当,Re2300,时，流动总是层流；,Re4000,时，流动一般为湍流；其间为过渡区，流动可能是层流，也可能是湍流，取决于外界条件。对于平行流体流过光滑平板的情况，边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在,105,3106,之间。,雷诺数,Re,的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。,15,实验表明：,对于流体在管内的流动,:,（,1,）当,Re 2000,时，流动形态为层流；,（,2,）当,2000 Re 4000,时，为湍流状态。,16,雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。,雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态,17,在不同的流动状态下，流速的分布等都是不同的,因而管道内流体的平均流速,与最大流速,max,的比值也是不同的。,因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。,在不同的流动状态下，流体的运动规律：,18,光滑管道的雷诺数,ReD,与速度比,V/Vmax,的关系,试验表明，外部条件几何相似时,(,几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等,),，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的,(,流体动力学相似,),。这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特性是流量测量中常用的参数,19,1,）沿程流动阻力损失,产生原因：,流体流经一定管径的直管时，由于摩擦力的作用而产生的阻力，造成沿程流动损失：,h,f,=,/d,v,/2g,20,式中：,h,f,沿程流动损失,(m),摩阻系数，与雷诺数、管壁粗糙度有关，可通过实验测定，也可以计算求得，当流体处于层流时，,= 64/Re,直管段长度（,m,),d ,管内径（,m,),v,流体在管内的流速（,m/s,),21,2),局部损失,产生原因：,由于管路中管件（三通、弯头、变径接头等）、阀门、管子出入口及流量计等局部障碍的存在而产生的阻力损失。,阻力系数法,H,f,=,v,/2g,式中,局部阻力系数，由查表或实验测定；,22,当量长度法,将流体的局部阻力折合成相当于流体流经同直径长为,l,e,的直管时所产生的阻力，局部阻力可表示为：,h,f,=,l,e,/d,v/2g,式中，,le,管件的当量长度，可查表或实验测定,23,管路的总阻力损失,管路的总阻力损失为流体流经直管的阻力损失与各局部阻力损失之和，即：,h,f,= h,f,+,h,f,24,二、动、静设备基本知识,（一）动设备定义、种类,（,1,）动设备定义,石油化工动设备是指石油化工生产装置中具有转动机构的工艺设备。,（,2,）石油化工动设备种类,按功能分，一般可分为流体输送机械类、费均相分离机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、洁净与干燥设备等。,25,动设备的结构及工作原理,（,1,）容积泵,又称正位移泵。通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等。,1,）往复泵,往复泵式活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称。它是容积式泵中应用比较广泛的一种。,26,按驱动方式：,往复泵可分为机动泵（电机驱动）、直动泵（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵三大类。,往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的。,27,往复泵工作原理图,28,活塞泵,活塞泵的主要部件是：,泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。,29,30,工作原理：,这种泵的变量机构是手动的。转动手把,1,，通过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角，从而改变泵的输出流量。,传动轴,8,通过花键带动缸体,6,旋转。,柱塞,5(,七个,),均匀安装在缸体上。,31,柱塞的头部装有滑靴,4,，滑靴与柱塞是球铰连接，可以任意转动。,由弹簧通过钢球和压板,3,将滑靴压靠 在斜盘,2,上。这样，当缸体转动时，柱塞就可以在缸体中往复运动，完成吸油和压油过程。,32,配油盘,7,与泵的吸油口和压油口相通，固定在泵体上。另外，在滑靴与斜盘相接触的部分有一个油室，压力油通过柱塞中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之间形成一个油膜，起着静压支承作用，从而减少了磨损。,33,单缸往复泵示意图,1,、吸入阀,2,、排出阀,3,、活塞缸,4,、活塞,5,、十字头,6,、连杆,7,、曲轴,8,、填料,34,性能曲线,35,柱塞泵,计量泵是柱塞泵的一种又称比例泵。主要是通过改变偏心轮的偏心距离来调整柱塞的冲程大小从而改变流量。,柱塞,-,柱塞套,36,特点,流量只取决于缸体几何尺寸，关键是活塞直径和活塞行程、曲轴转速，而与扬程无关；,启动时需要开启出水阀；,自吸性能好；,有脉动，要设法控制。,37,卧式三柱塞泵的检修对主要零部件的质量要求,a.,曲轴,(1),清洗曲轴，吹净、疏通油孔；用放大镜检查有无裂纹，必要时进行无损探伤检查。,2),在车床上检查主轴颈的径向跳动，允差为,0.03mm,，两柱轴颈同心度偏差小于,0.03mm,，最大弯曲小于,0.03mm,。,38,(3),用水平尺检测轴中心线与主轴中心线平等度、允差,0.05,0.20mm/m,。,(4),主轴颈的圆锥度、圆度不允许超过主轴颈公差之半。如果超过此值，对安装流动轴承不利，需喷镀后磨削加工修复；对于安装滑动轴承，可直接磨削加工后配瓦。,39,(5),拐轴颈的圆锥度、圆度不允许超过拐轴颈公差之半。如果超过此值，应进行磨削加工后配大头瓦。,(6),轴上有轻微的划痕，可用油石打磨消除；划痕深度达,0.10mm,以上，油石消除不了时，应进行磨削加工。轴承处的轴颈减少到原直径的,3%,时，应予更换。,40,b.,连杆,(1),连杆进行无损探伤，不得有裂纹等缺陷。,(2),连杆大头与小头两孔中心线平行度偏差不大于,0.03mm/m,。,(3),检查连杆螺栓孔，若螺孔有坏损，可用铰刀铰孔，进行修理。铰孔后，应配以新的连杆螺栓。,41,c.,连杆螺栓,(1),连杆螺栓进行无损探伤，不允许有裂纹等缺陷。,(2),根据历次检修的记录，检查连杆螺栓长度，其伸长值若超过规定值时，应该更换。,42,d.,十字头组,(1),十字头本体用放大镜检查，不允许有裂纹等缺陷。,(2),十字头销进行无损探伤，不允许有裂纹等缺陷，并测量其圆锥度和圆度。,(3),十字头销和连杆孔的接角面用涂色法检查，应接触良好，符合要求。如果连杆孔呈椭圆等缺陷，可用铰刀修理，配以新销和套。,43,(4),检查球面垫的球面，不允许有凹痕等缺陷。,(5),检查十字头与滑板接触和磨损情况，检查滑板螺栓，均应符合要求。,44,e.,柱塞,(1),柱塞端的球面不允许有凹痕等缺陷。,(2),柱塞表面硬度要求为,HRC45,55,。,(3),柱塞表面粗糙度,Ra,的最大允许值为,0.63,。,45,4),柱塞不应有弯曲变形，表面不应有凹痕、若有拉毛、凹痕等缺陷，可进行磨削加工。,(5),柱塞圆柱度偏差不超过,0.15,0.20mm,，圆度偏差不超过,0.08,0.10mm,。,46,f.,轴封,(1),大修时，填料必须全部更新，填料应事先制成合格的填料环。,(2),填料函上有密封液系统的，密封液管道必须畅通。,(3),检查导向内孔巴氏合金，如有拉毛、磨损严重等情况，则需更新导向套。,(4),调节螺母应进行探伤检查，不允许有裂纹等缺陷。,47,g.,缸体,(1),对缸体进行着色探伤，发现裂纹，原则上要更换新备件。但尿素装置中的氨基甲酸胺泵等，因缸体用材贵重，不宜轻易报废。,要防止裂纹继续延伸，可用砂轮打磨后焊接或粘接或摸索其他有效方法处理后继续使用，日后，每次拆修都应该详细检查缺陷有无再生或发展。,48,(2),大修时对缸体进行水压试验，试验压力为操作压力的,1.25,倍。,(3),缸体的圆度、圆锥度偏差不应超过,0.50mm,，否则，应进行光刀后配以新的缸套。,49,h.,进出口单向阀,(1),阀口、阀座视损坏程度进行研磨或光刀。,(2),上下阀的外圆及端面不允许有拉毛、凹痕等缺陷。,(3),垫圈若有断裂，或失去一定塑性等缺陷，则应更换新备件。,(4),弹簧、丝杆如有裂纹缺陷，必须更换新件。,50,i.,轴承,(1),主轴承外圈与上盖、机座紧密贴合，用涂色法进行检查，接触面积不少于表面积的,70%,75%,，斑点分布应均匀。,(2),主轴承与机座接触的平面应处理平整。,(3),轴的刮研应符合质量要求。,(4),连杆轴承背瓦应紧密地贴在座上，用涂色法检查，接触面积不少于表面积的,70%,75%,，斑点要分布均匀。,51,隔膜泵,当输送腐蚀性液体或悬浮液是，一般选用隔膜泵。隔膜泵实际上就是柱塞泵，其结构特点是借弹性薄膜将被输送液体与柱塞隔开，随柱塞的运动隔膜交替向两侧弯曲，将介质吸入和排出。隔膜一般用耐腐蚀橡胶或金属薄片制成。,52,注意：,隔膜式计量泵可用来定量输送,剧毒、易燃、易爆和腐蚀性液体。,QBY,气动泵,结构原,理图,53,常见气动隔膜泵,QBY,系列气动隔膜泵,型 号,QBY-80,进出口,mm,80,流量,m,/h,27,扬程,m,50,吸程,m,5,最大允许通过颗粒,10,最大工期压力,bar,2-7,54,2,）转子泵,又称回转泵，是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排液的。,石化行业中常见的有齿轮泵和螺杆泵。,55,齿轮泵,齿轮泵原理示意图,1,、构造：,装有一对回转齿轮，一个是主动轮，一个是从动轮。,2,、特点：流量小，压力高。,3,、应用：用于输送粘度较大的液体,。,外齿轮泵,内齿轮泵,56,常见电驱动齿轮泵的性能参数,型号规格,CB-B2.5,吸入剂排出口径尺寸,Z3/8,转速,rpm,1450,排出流量,lpm,2.5,电动功率,kw,0.18,排出压力,mp,a,2.5,允许席上真空度,13,57,螺杆泵,基本结构,58,螺杆泵的特性曲线图,工作特性,59,特点：,体积流量随扬程的增大而减小。,损失小，经济性能好。,压力高而均匀，转速高，流量均匀，能与原动机直联。,结构紧凑，传动平稳，噪声低，经久耐用。,安全可靠，效率高。,缺点是：加工工艺复杂，成本高。,60,螺杆泵分为单、双、三螺杆泵：,单螺杆泵和三螺杆泵,型号,含义,G40X4-8/10,螺杆直径为,40,螺杆螺距数为,4,泵流量为,8m,/h,泵的排气压力为,10,3G36X6-2.4/40,螺杆直径为,36,螺杆螺距数为,6,泵流量为,2.4m,/h,泵的排气压力为,40,61,（,2,）离心泵的基本结构和工作原理,（一）离心泵的基本结构,离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个（通常为,4,12,个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。,62,（二）离心泵的工作原理,当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。,63,需要强调指出的是：,若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被输送的液体，由于空气密度低，叶轮旋转后产生的离心力小，叶轮中心区不足以形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸能力，此现象称为气缚。吸入管路安装单向底阀是为了防止启动前灌入泵壳内的液体从壳内流出。空气从吸入管道进到泵壳中都会造成气缚。,64,（三）离心泵的叶轮和其它部件,1,离心泵的叶轮,叶轮是离心泵的关键部件。,按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式三种。闭式叶轮适用于输送清洁液体；半闭式和开式叶轮适用于输送含有固体颗粒的悬浮液，这类泵的效率低。,65,离心泵的关键部件,-,叶轮构造,闭式和半闭式叶轮在运转时，离开叶轮的一部分高压液体可漏入叶轮与泵壳之间的空腔中，因叶轮前侧液体吸入口处压强低，故液体作用于叶轮前、后侧的压力不等，便产生了指向叶轮吸入口侧的轴向推力。该力推动叶轮向吸入口侧移动，引起叶轮和泵壳接触处的摩损，严重时造成泵的振动，破坏泵的正常操作。在叶轮后盖板上钻若干个小孔，可减少叶轮两侧的压力差，从而减轻了轴向推力的不利影响，但同时也降低了泵的效率。这些小孔称为平衡孔。,(1),按机械结构分：,66,(2),按吸液方式分：,按吸液方式不同可将叶轮分为单吸式与双吸式两种，单吸式叶轮结构简单，液体只能从一侧吸入。双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入液体，它不仅具有较大的吸液能力，而且基本上消除了轴向推力。,67,按叶片形状分：,(3),根据叶轮上叶片上的几何形状，可将叶片分为后弯、径向和前弯三种，由于后弯叶片有利于液体的动能转换为静压能，故而被广泛采用。,68,2,离心泵的导轮,为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时因冲击而引起的能量损失，在叶轮与泵壳之间有时装置一个固定不动而带有叶片的导轮。导轮中的叶片使进入泵壳的液体逐渐转向而且流道连续扩大，使部分动能有效地转换为静压能。多级离心泵通常均安装导轮。,69,离心泵的蜗牛形泵壳,蜗牛形的泵壳、叶轮上的后弯叶片及导轮均能提高动能向静压能的转化率，故均可视作转能装置。,70,3,轴封装置,由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。离心泵的轴封装置有填料函和机械（端面）密封。填料函是将泵轴穿过泵壳的环隙作成密封圈，于其中装入软填料（如浸油或涂石墨的石棉绳等）。机械密封是由一个装在转轴上的动环和另一固定在泵壳上的静环所构成。两环的端面借弹簧力互相贴紧而作相对转动，起到了密封的作用。机械密封适用于密封较高的场合，如输送酸、碱、易燃、易爆及有毒的液体。,71,离心泵的密封方式,72,离心泵的安装高度确定,（,1,）,离心泵的气蚀现象及消除,离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的,K,点上，液体压力,pK,最低。,由于叶轮对液体作功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的压力,pK,小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力,pv,时，液体就汽化。,73,溶解在液体内的气体逸出并形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加,(,有的可达数百个大气压,),。,74,不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高,(,有的可达,2000,3000Hz),，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。,75,汽泡内夹杂某种活性气体,(,如氧气等,),，它们借助汽泡凝结时放出的热量,(,局部温度可达,200,300),，还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。,上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。,76,离心泵最易发生气蚀的部位有：,a.,叶轮曲率最大的前盖板处，靠近叶片进口边缘的低压侧；,b.,压出室中蜗壳隔舌和导叶的靠近进口边缘低压侧；,c.,无前盖板的高比转数叶轮的叶梢外圆与壳体之间的密封间隙以及叶梢的低压侧；,d.,多级泵中第一级叶轮。,77,提高离心泵抗气蚀性能有下列两种措施：,a.,提高离心泵本身抗气蚀性能的措施,(1),改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计。增大过流面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半径，减小液流急剧加速与降压；适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修圆，使其接近流线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与降压；提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前接受作功，提高压力。,78,(2),采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前作功，以提高液流压力。,(3),采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，则进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍。,(4),设计工况采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面积；改善大流量下的工作条件，以减少流动损失。但正冲角不宜过大，否则影响效率。,79,(5),采用抗气蚀的材料。,实践表明，材料的强度、硬度、韧性越高，化学稳定性越好，抗气蚀的性能越强。,80,b.,提高进液装置有效气蚀余量的措施,(1),增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效气蚀余量。,(2),减小吸上装置泵的安装高度。,(3),将上吸装置改为倒灌装置。,81,(4),减小泵前管路上的流动损失。如在要求范围尽量缩短管路，减小管路中的流速，减少弯管和阀门，尽量加大阀门开度等。,以上措施可根据泵的选型、选材和泵的使用现场等条件，进行综合分析，适当加以应用。,82,（二）静设备的种类,静设备主要包括：,化学反应器,塔器,换热设备,分离设备,储存设备,83,聚酯生产装置,-,间歇流程图,84,终缩反应局部工艺图,85,脂化反应局部流程图,86,（,1,）化学反应器,1,）搅拌式反应器，俗称“反应锅”，内部装有搅拌器和传热装置。,构造：一般由罐体、传热装置（如有）、搅拌装置、传动装置、轴封装置等组成。如：有机化学工业中所用的硝化器、磺化器、高压釜、聚合釜等。,87,2,）固定床反应器,固定固体物料，在流体经过时发生反应；,固定流体，加入固体催化剂（触媒）。,分为单层和多层固定床：,单层：只有一层绝热固定床,多层：有多层绝热固定床，床层之间有热交换装置，但整个反应器与外界是绝热保护的。,固定床反应器,88,流化床反应器（沸腾床反应器）,硫化床固定床反应器,单段式,不能进行逆流操作，接触时间短。,多段式,可逆流操作，生产能力达，能耗低，反映效率高，但结构复杂，操作条件要求严。,89,管式反应器,列管式固定床反应器,管式反应器,化学反应是在管内流动中完成的,90,3,）滚动式反应器,是内衬耐火材料的倾斜的回转圆筒。,固体物料从上端加入，借滚筒的回转产生搅拌与混合，强化反应并向前移动。,燃烧加热的气体由下端进入。,物料逆向由卸料室卸出，炉气由烟道排除。,物料,燃气,炉气,产品,91,（,2,）塔器,2-1,合成塔,进行化学合成反应的装置。,应用：氨、氯化氢、甲醇、尿素的合成和重油加氢。,组成： 外壳,-,承受高压介质,内件,-,上半部为触媒筐；中间为气体,分配装置；下半部为换热装置。,92,2-2,精馏塔,用途：精馏操作。,将物料在塔内进行多次部分汽化和部分冷凝。,实现汽,-,液分离。,分段控制精馏塔,93,2-3,吸收塔,应用：组分吸收。,选用适当的液体为吸收剂分离气体混合物中的不同组分。,前提是不同组分在液体中的溶解度不同。,液体自上而下喷，气体自下而上送，利用充分接触和吸收。,吸收剂,混和气,94,2-4,其它塔器,解吸塔,-,将溶解组分从液体中分离。,萃取塔,-,溶解分离液体中的不同组分。,气提塔,-,改变某一组分的蒸汽分压，使组分从混合物中溢出。,板式塔,-,塔盘上积有一层液体，蒸汽自下而上通过塔盘，实现热量和质量的交换。,填料塔,-,填料的作用是增加塔内流体的接触面积。,栅板塔,-,内装若干层栅板，上有铣削或冲压出的平行缝,湍球塔,-,塔内装填一定数量的湍动小球。小球在无规则的运动中，加强汽液二项的密切接触。,95,（,3,）换热设备,换热器（热交换器）,借助不同温度个流体间的热量交换而实现加热或冷却的目的。,根据作用原理分类,：,间壁式换热器、蓄热式换热器、混合式换热器,根据使用目的分类,：,加热器、冷却器、汽化器、冷凝器。,96,根据制造材料分类,：,金属材料换热器,非金属材料换热器,根据传热面形式和结构分类,：,管式换热器,板式换热器,特种换热器,97,1,）间壁式换热器,主要是管式换热器和板式换热器。在化学工业中普遍使用管壳式换热器。,间壁式换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高间壁式换热器传热系数的主要途径是提高流体流速、增强人工扰动；防止结垢，及时清除污垢。,98,2,）蓄热式换热器,利用耐火砖砌成火格子,第一阶段：热气通过火格子储存热量,第二阶段：冷气体通过火格子被加热,常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室；化学工业中的煤气炉、裂化炉。,99,3,）混合式换热器,利用反应器的余热，冷热介质直接混合换热。,填料塔,喷淋塔,冷却塔,文丘里冷凝器,100,4,）蛇管式换热器,管式换热器的一种。,有,U,型肘管相互连接的直管或螺旋管组成。,主要有喷淋式和沉浸式两种。,目前也有将蛇管铸或焊在容器内、外壁上。,101,5,）套管式换热器,套管式换热器是将两种直径不同的管子（内管与套管）连接成同心圆套管，两种流体各自在管内流动进行热量交换。,优点是：传热效率高；结构简单。,缺点是：接头较多，容易泄露；,管子之间间隙小，清洗困难；,单位传热面需要用较多材料。,102,6,）,管壳式换热器,又称列管式换热器。管束由许多管子组成，两端固定在两块管板上，安置在圆筒形壳体内。,优点是：,单位体积的传热面较大，设备紧凑。,安装方便，可竖可卧。,换热效率高。,检修和清洗方便。,103,7,）多筒式换热器,广泛应用于液,-,液换热。,用圆筒形折流板将进行换热的流体隔开，并沿传热面流动。,传热面大，传热系数大。,造价低。,104,8,）翅片管式换热器,传热管外表面有纵向或径向翅片的换热器。,翅片面置于高热阻流体侧。,翅片形状有方形、环形、螺旋形等。,105,9,）板式换热器,板式换热器是传热面由薄板做成的一类换热器。,常用的有夹套式换热器、螺旋板式换热器、平板式换热器、板翅式换热器等。,通常将平板式换热器建成为板式换热器。,106,10,）刮面式换热器,利用旋转刮片不断刮掉与传热面接触的流体。传热圆筒内有旋转轴，夹套中设置螺旋导板。,适用于高粘度流体的加热或冷却。,含有固体颗粒泥浆的冷却。,107,11,）其它换热器,立式降膜式冷却器,螺旋管式换热器,折流杆换热器,热管,108,（,4,）分离设备,略,109,（,5,）储存设备,储存容器按压力分：,常压容器：常压,低压（一类）容器,：（,0.1Mpa-1.6Mpa),中压（二类）容器,：（,1.6Mpa-10Mpa),高压（三类）容器：,（,10Mpa-100Mpa),超高压容器：压力大于或等于,100Mpa,110,储存容器按形状分类：,圆柱型储罐,球罐,锥形罐,矩形罐,椭圆形罐,组合容器,111,储存容器按壁分为：,薄壁容器：,壳体外径与内径之比小于或等于,1.2(,或壁厚与内直径之比小于或等于,0.1),。,中低压容器按壁厚一般均属于薄壁容器。,厚壁容器：,壳体外径与内径之比大于,1.2(,或壁厚与内直径之比大于,0.1),。,高压容器按壁厚一般均属于厚壁容器。,112,单层容器,多层容器,衬里容器,复合容器,夹套式容器,113,4,）储存容器按使用温度分：,常温容器,低温容器,高温容器,114,5,）根据容器压力高低、介质危害程度以及在生产过程中的重要作用分：,一类容器,a.,非易燃或无毒介质的低压（,0.1MpaP,1.6Mpa,）容器（储存容器、反应器、换热器、分离器）；,b.,易燃或毒性为中度危害介质的低压分离器和换热容器。,二类容器,115,a.,中压容器（,1.6MpaP,10Mpa,）,;,b.,易燃或毒性为中度危害介质的低压反应器和储存容器。,c.,内径小于或等于,1.0,米的低压管壳式废热锅炉。,116,三类容器,a.,高压容器（,10Mpa,）、超高压容器；,b.,毒性为极度和高度危害介质的容器；,c.,易燃或毒性为中度危害介质，且,P,w,V 500LMpa,的中压反应容器或中压储存容器；,d.,中压管壳式废热锅炉或内径大于,1.0m,的低压废热锅炉。,117,（,6,）蒸馏、吸收、干燥和萃取,略,118,谢谢,!,119,