化工机械及设备教程PPT

化工机械及设备,目 录,前 言M1 化工识图基础M2 常用的化工材料M3 机械传动M4 破沫网的作用 M5离心泵M6往复泵M7水环式真空泵,M8风机M9压缩机M10固体物料输送机M11化工反应器M12塔M13化工容器M14间壁式换热器M15化工分离容器,化工机械及设备,M8 风 机,破沫网的作用,破沫网是一种按勾针编织方式织成的丝网，通常用的不锈钢丝直径为0.12mm0.30mm之间，网的宽有：100mm、150mm、300mm、400mm、560mm；网孔的大小有：2*4mm、4*5mm、7*mm三种，编织成的网面压上45度斜角7mm深的波纹。 放在塔体内用于破碎气泡，使气泡还原成液滴以保证传质的效率，降低有价值物料的损失、减少塔体或容器的体积，改良设备的工况条件。破沫网也被广泛应用于：化工、船舶、环境保护工程中的蒸馏、蒸发、吸收等工艺过程中。 当带有液沫的气体以一定的速度上升，通过架在格栅上的金属丝网时，由于液沫上升的惯性作用，使得液沫与细丝碰撞而粘附在细丝的表面上。细丝表面上的液沫进一步扩散及液沫本身的重力沉降，使液沫形成较大的液滴沿着细丝流至它的交织处。由于细丝的可湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直至其自身的重力超过气体上升的浮力和液体表面张力的合力时，就被分离而下落，流至容器的下游设备中。只要操作气速等条件选择的当，气体通过丝网除沫器后，其除沫效率可达到97%以上，完全可以达到去除雾沫的目的。,M、风机,风机是用来驱动空气或其它气体流动的机器。气体排出风机后的相对压力Pa时，因其风压较低，一般认为此阶段气体密度为常数。低压：风压时，为了防止满载时发生事故，应设制动装置。,螺旋式输送机,输送原理及结构：旋转的螺旋叶片每转动一圈，有一个轴向和径向的分力，轴向力将物料推进而输送，而物料本身的重量和机壳对物料的磨擦力是其阻力。旋转轴上焊有叶片，叶片的形式根据输送物料的不同有三种：实体面型、带式面型、叶片面型。螺旋轴在物料运动的终端有止推轴承。在机长较长时，应加中间吊挂轴承。,固体物料筛分机械,分级：把固体物料按尺寸大小分为若干级别叫分级。筛分：利用具有一定大小的筛面进行分级叫筛分。根据运动特点可分为：振动筛、摇动筛、回转筛。我国标准筛采用公制筛号：以每平方厘米面积含有的筛孔数目表示筛号。称为目数。（孔英制）公制与英制的换算：N=M.,振动筛：依靠筛面的振动及一定的倾角来满足筛分操作的机械。原理：筛面作高频振动，颗粒易于接近筛孔，增加了物料与筛孔的相对运动，有效的防止筛孔堵塞，因而筛分效率高。各种振动筛的筛箱都是用弹性支承，依靠振动发生器使筛面产生振动进行的。,常用的零部件,分类：惯性振动筛、偏心振动筛、自定中心振动筛和电磁振动筛。常用的零部件；振动器：单轴振动器，由一种皮带轮偏心自定，中心振动。这种振动器的主轴中心与轴承中心在同一直线上，而皮带轮与圆盘的中心相对于它们的外缘有一偏心距。箱筛；由筛框、筛面、及压紧装置组成。支承装置：吊式、座式、由弹性元件组成。传动装置；三角皮带传动装置、联轴器组成。,联系工厂实际,你车间是否有固体输送机，它属于哪种类型？你车间是否有振动筛？它属于哪种类型？说明筛号。它的支承为何种形式？它的传动装置为哪种形式？,化工机械与设备,M11 化工反应器,要求掌握的内容,了解反应器的分类、作用、控制参数和结构，重点掌握反应器的结构。熟练掌握搅拌机械的基本知识、结构和工作原理。掌握搅拌轴密封的作用、原理。掌握反应器的热交换形式，并能联系实际。熟练掌握反应器运行操作过程中的维护和保养工作。,M化工反应器,反应器的结构型式及分类槽型反应器：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。管式反应器：用于气相或液相连续反应，由于管子能承受很大压力，用于加压下的反应尤为适合。塔式反应器：广泛用于气液相、液液相反应。,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：主要用于气固相催化反应。固体在流化床内呈流化状态。联系实际你车间有哪些类型的反应器呢？,槽式反应器,槽式反应器（反应釜）的构成：由壳体、搅拌器和换热装置组成。反应釜的分类：钢制反应釜：（Q或容器钢）其上有人孔、手孔、工艺接管等。根据操作温度、压力考虑其加热方式，多为夹套加热。特点：制造简单，造价费用低，维护检修方便，应用范围广。,铸铁反应釜：对碱性物料有一定抗力，壁温低于C，内压低于.MPa。搪瓷反应器：耐腐蚀：耐各种酸，但对氢氟酸和含氟介质及温度大于C的浓硫酸和强碱不适合。耐热性：允许在C范围使用，耐热温差小于C，耐冷温差小于C。耐冲击性能差。,反应釜的特点,结构基本相同：除有釜体外，还有传动装置、搅拌器、和加热或冷却装置等，以改善传热条件，使反应温度控制得比较均匀，并强化传质过程。操作压力较高：釜内的压力是由化学反应产生或由温度升高形成，压力波动大，有时操作不稳定，压力突然增高要超过正常压的几倍。,操作温度高：化学反应需要在一定的温度下进行，所以反应釜既承受压力又承受温度。均有相应的搅拌器：为保证反应均匀快速的进行，提高效率，因此在反应釜中都装有相应的搅拌器，这样就带来传动轴的动密封和防止泄露的问题。多属间歇操作：釜顶装有快装人孔和手孔、视镜，便于取样、观察反应情况，和进入设备检修。,反应釜的结构,搅拌机械,以液体为主与其它液体、固体或气体物料的混合操作称为搅拌。搅拌的作用：增加反应的速率或强化物质的传递。强化传热的过程。保证料液的均匀。,搅拌器的常用类型：桨式搅拌器：由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。搅拌转速较低（rmin），消耗功率大。适用于流动性大，粘度小的液体物料，也适用于纤维状和结晶状的溶解液。,框式和锚式：搅拌直径大，rmin，因与釜壁间隙小，有利于传热过程，适用范围广，且有利于传质。推进式搅拌器：常用铸造法制作，有两个桨叶，第一个安装在反应器的上部，把液体和气体往下压。第二个安装在下部，把液体往上推，搅拌上下翻腾效果好。转速范围：rmin。,涡轮式搅拌器：分平呈和弯呈两种，当量浓度消耗不大时，搅拌效率高。适用于乳浊液、悬浮液。转速范围：rmin。特殊搅拌器：（螺带搅拌器）直径很大，与釜壁间隙小，搅拌能不断的将壁上物体刮下来。它适用于高粘度、低转速的情况。,搅拌器的选用：根据容积大小选用；根据粘度大小选用；根据工艺要求的搅拌速度选用；根据加热方式选用。联系实际说说你车间反应器采用何种形式的搅拌。为何要采用这种搅拌。,密封装置,填料密封：（静密封）由填料箱、填料、油环、衬套、压盖和压紧螺栓组成。优点：便宜、装折方便。不足：容易泄露，压紧力过大时磨擦力大，要定期添加润滑油。机械密封：由弹簧加荷装置、动环、静环、辅助密封圈组成。,工作原理：机械密封有四个密封面，静环座与设备之间的密封为静密封，采用一般垫片。静环与静环之间的密封为静密封，采用弹性材料的密封圈。动环与轴或轴套之间的密封为相对静密封，常采用“O”型圈来密封动环与静环之间的密封为动密封，依靠弹簧加荷装置和介质压力，使这两个光洁、平直的端面紧密结合，端面间维持一层极薄的流体膜，而达到密封。,静密封：静环座与设备,反应釜的热交换形式,水加热：（敞开式、密闭式）由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器组成。反应釜外表焊上蛇管，蛇管与釜壁有间隙，导致热阻增加，传热效果降低。热气加热：加热温度T.m介质为气体。液化气体和工作温度高于标准沸点的液体.以上三条同时满足的容器属于压力容器，否则即常压容器。联系实际讨论：你车间哪些是压力容器？,压力容器的分类,按制造方法分：铆接、焊接、单层、多层热套等。按材料分：钢制、有色金属、非金属。按容器壁厚分：薄壁，厚壁。按压力分：低压（代号L）.MPaP.Mpa。中压（M）.MpaPMpa。,高压（H）MPaPk。低温Tk。超低温Tk。,按生产工艺分：反应容器；传热容器；分离容器；贮运容器；按监察规程分：一类：非易燃或无毒介质的低压容器，易燃或有毒介质的低压分离容器和换热容器。二类：中压容器；剧毒介质的低压容器，易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器，内径小于米的低压废热锅炉。,三类：高压、超高压容器，剧毒介质且PV.Nm的低压容器或剧毒介质的中压容器，易燃或有毒介质，且PV. Nm的中压容器，或PV . Nm的中压反应容器，或PV. Nm的中压贮运容器，中压废热锅炉或内径大于米的低压废热锅炉。联系实际对照压力分类和监察规程分类，将你车间的压容器分类。,压力容器的用钢,碳钢：QA.F；QB。用于制造压力不大，温度不高的压力容器。低合金高强度钢：低碳结构用钢，重量轻，在焊接过程中要严格控制工艺条件，否则会造成缺陷，留下隐患。抗氢氧钢：是一种低合金钢，在合金钢中加入一定量的铬和钼，主要用于抗氢氧的腐蚀能力，,常用于合成氨塔内件和石油裂化的加氢设备。不锈钢和不锈耐酸钢：采用不锈钢制造化工压力容器不仅能耐腐蚀，而且具有较高的强度，但价格较高，对于高压化工容器常采用不锈钢作衬里和内件。联系实际列出你车间主要压力容器的材料。,内压薄壁容器,内压圆筒形容器的结构和受力分析：筒体中内压P之轴向合力为P根据轴向平衡条件: Pz0 zDS p D/4=0 z=pD/4S（3）,筒体的环向力根据平衡条件：Py0 t2LSpDL=0 t=pD/2S（3）比较公式、由此说明圆形筒壁中，环向应力是轴向拉应力的两倍。,球形壳体的受力分析,球体没有“轴向”和“横向”之分。建立平衡受力关系： DS=PD/4 = PD/4S （3）比较、,在同样直径、壁厚和同样压力的情况下，球形壳壁中的拉应力仅是圆筒形壳壁中环形拉应力的一半，即：当两者容积相等时，球壳具有最小面积，当两者压力和直径相等时，其壁厚仅为圆柱形罐的一半左右，当直径和壁厚相等时，其承压能力约为圆柱形罐的两倍，故节省不少金属材料。所以，大型贮罐作成球形较为经济。随着加工技术的不断提高，高压容器和设备也有采用球形的。,外压容器,外压容器是指容器外面的压力大于内部压力的容器。圆筒形容器壳体受外压作用后，在壳壁的截面上同时产生“轴向”和“环向”应力，并且“环向”应力比“轴向”应力大一倍。但不是拉应力，而是压应力。这种应力达到材料的强度极限时，也会使容器遭到破坏。,失稳：在外力作用下，圆筒突然失去原来形状，而被压瘪的现象叫作失稳。外压容器失稳时的外压力称为该圆筒的临界压力。提高外压容器稳定性的措施：导致外压容器失稳的因素很多，它和内压容器的破坏是不相同的。单纯提高外压容器的材料强度并不能提高其稳定性，增加厚度则浪费材料。最好的方法：设置加强圈。加强圈的材料：扁钢、角钢、工字钢。方法：焊接、铆接。,基本结构和附件,筒体：由钢板卷焊而成。封头：凸形封头（半球形、椭圆形、碟形、球形），锥形和平板形。法兰联接：由一对法兰，一个垫片，和数个螺栓组成。法兰：整体法兰、活套法兰、任意式法法兰的密封形式有三种；平面型密封面、凹凸型密封面，楔槽型密封面。,垫片；作用是封住密封面之间的间隙，阻止气、液体泄露。垫片的材料和尺寸对法兰联接的紧密性有很大的影响。垫片的材料应根据操作温度、压力、及介质的腐蚀性来确定。容器的支座：立式（悬挂式、支承式、裙式）卧式（鞍座、圈座、支承座）,压力容器的操作与维护,操作人员必须熟知岗位操作法，充分了解容器技术特性、结构、工艺流程、工艺参数，可能发生的事故和应采取的防范措施、处理方法。经考试合格后，方能上岗。操作人员必须加强维护，定时、定点、定项检查。发生异常应及时报告并作好记录。严格按照操作规程办事，细心操作。发生下列现象操作人员有权采取措施停车并上报：,容器工作压力、工作温度超过允许值，采取各种措施都不能使之恢复正常。容器所在岗位发生火灾，或相邻设备发生事故已直接威胁容器安全运行时。容器的主要受压元件产生裂纹、鼓包、变形、泄露、危及安全运行时。发生安全技术规程中所不允许容器继续运行的其它情况。保温层要保持完整，应消除跑、冒、滴、漏。,案例分析,技改原因：乙二醇计量罐每次送料只能送一釜料，而实际生产有四条线，因每个人的操作风格不同，加之温度、压力等不同，使得每釜料反应的速率不相同。经常导致几釜料相继出完，排队等着进料，而浪费了时间。技改方法：乙二醇计量罐原料来自桶装，乙二醇贮罐原料来自乙二醇精馏塔。贮罐体积大，且有两个。因此有一大班长提议将其中一个贮罐用来抽取桶装乙二醇，另一个贮罐接收回收的乙二醇。这样就可以解决排队进料的问题。分析：用大贮罐抽取桶装乙二醇是否可行？请大家为这个方案作一个可行性报告。你是否有更好的方案？,材料为mm厚铝合金，体积m。CrNiTi，厚mm，体积mA，厚mm。,化工机械与设备,M14 间壁式换热器,M14要求掌握的内容,掌握换热器的分类，并能举例说明各种类型的换热器的特点。熟练掌握间壁式换热器的分类；重点掌握列管式换热器的结构、特点，和这些结构的作用。掌握夹套式换热器的特点。了解蛇管式换热器的特点。,M1、间壁式换热器,复习：塔的填料有哪几种？你车间的塔采用何种填料？根据换热的方式可将换热器分为三种：间壁式换热器；冷热两种流体被固体隔开，不能直接接触，热流体的热量要通过固体壁传给冷流体。直接式换热器：冷热两种流体直接接触进行热交换。,蓄热式换热器：内设蓄热体（一般为耐火砖）让冷热两种流体交替通过它，热流体通过它时，蓄热体吸收了它的热量而升温，热流体放出热量而降温。当冷流体通过它时，蓄热体放出热量而降温，冷流体吸收热量而升温。列管式换热器的类型：固定管板式列管换热器：由外壳、管板、管束、顶盖（封头)组成。管子、管板、壳体是刚性的连接在一起，使得其结构紧凑，造价低。,但是壳程清洗困难，并且有温差应力存在，当冷热两种流体的平均温差较大时，或者壳体和传热管材料热膨胀系数相差较大时，应设置膨胀节，由于膨胀节的强度受限，壳程压力不能太高。浮头式热交换器:这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，清洗方便，但其结构复杂，发生泄露也不易查出.,U型管式：U型管头不固定，另一头固定，可以自由伸缩，所以没有温差应力。结构简单，只有一个管板，省料。但因这种形式它的管内流体为双程，管内有一部分空隙，壳程流体容易短路，管子坏了不易更换。列管式冷凝器的主要部件和结构：壳体：圆柱体，钢板卷筒焊接，也可以采用无缝钢管。管板：用来固定管子、连接壳体和端盖的。管板上开有管孔,管束：管束的多少和长短由传热面积来确定，选材时应考虑传热效果、耐腐蚀、可焊等。常用的有x、x.、x等。管箱：换热器的顶盖（封头），也是分配室，用以分配流体和起封头的作用。折流板：增加流体在管间的湍流程度，增大传热系数，提高传热效率，还起着支承管板的作用。,折流板可分横向折流板和纵向折流板两种，横向折流板使液体垂直流过管束；纵向折流板使流体平行管束流动。横向折流板又可分为弓形、圆盘圆环形和扇形切口三种类型。大型换热器还设有拉杆、旁路挡板。冷凝器不设折流板，因为蒸汽的冷凝与流动状态无关。但是冷凝器内设置拦液板。管子在管板上固定的方法有：胀接、焊接、胀接和焊接。,夹套式换热器,装在反应器外部，形成一个封闭的夹层，使流体进入夹层内，通过器壁与反应器内物料进行热交换。优点：结构简单，物料反应的同时进行换热。缺点：传热面积不大，传热系数不高。注意：外筒受夹套内介质压力，属于内压容器。生产中一定要控制夹套内介质压力。,蛇管式换热器,它是无缝钢管煨弯焊接而成，配以少量法兰便于维修。这种结构的加热器对于温差而产生的伸缩变形有较大的适用性，蛇管通过导向卡箍联接在支架上。蛇管加热器具有自由伸缩能力，管道内应力小，因而它可以承受稍高蒸汽压力，提高加热效果。相对而言，蛇管加热器使用寿命长，泄露机率小。但也存在施工要求高，管道阻力大，检修困难等缺点。,联系工厂实践,换热器的操作开车：严格控制温度和压力不超过允许值，否则会加速密封垫片的老化。运行中因设备充满介质，不允许紧固夹紧螺栓。运行中发现换热器冷热不均时，应检查空气是否放净。,当阻力超过允许值时，采用反冲洗无明显效果，生产能力突然下降，介质互串或介质大量外漏而又无法控制时，必须停车找原因。清理更换已损坏的零件。停车：操作应尽可能减少压差和温差。冬季停车应放净设备的全部介质，防止冻坏设备。设备温度降至室温后，方可拆卸螺栓。拆卸螺栓时要交叉对称进行，然后拆下连接管，移开活动封头。,化工机械与设备,M15 分离容器,要求掌握的内容,掌握分离的概念。熟练掌握旋风分离器的结构和工作原理。熟练掌握旋风分离器的操作。会判断简单的事故。会处理操作过程中出现的异常事故。,M15、旋风分离器,在化工生产中经常要除去气体或液体中的固体悬浮物，因此要采用各种分离设备。分散相；悬浮在气体中的固体微粒。（分散物质）连续相：包围在分散物质周围的气体。（分散介质）非均相系分离操作：将非均相系混合物进行离。,目的：净化分散介质；回收分散介质；环境保护；保证安全。旋风分离器的结构和作用原理：旋风分离器主要由三部分组成：内筒、外筒和锥体。原理：含有固体粒子的气体以很大的流速（ms），从旋风分离器的入口进入，沿切线方向进入旋风分离器内外筒之间，由上向下作螺旋运动，形成外旋涡，逐渐到达锥体底部，气流中的固体粒子由于离心力的作用下被甩向器壁，,由于重力的作用和气流带动而滑落到底部向下的气体到底部后，绕分离器的轴线旋转螺旋上升，形成内旋涡由分离器出口管排出。旋风分离器是靠离心力的作用来分离粉尘的如果规格过大风量小，则气流速度就不够大，产生的离心力也不大分离效果必然差；如果规格过小，则气流速度增大，气体通过旋风分离器的阻力也增大，必然增加动力消耗，因此旋风分离器的规格要适当。,旋风分离器在使用时应注意：底部排出口不能漏气，因为此处是负压区，稍有不慎，就会漏入大量空气，将沉集的粉尘带入上升气流而卷走，使分离效果而下降。对气体中所含粉尘量大或为吸湿性粉尘容易在旋风分离器底部堵塞一般应加一个集尘斗。若排出口为管道连接，堵塞后应停车后方可拆洗。,联系工厂实践,前面介绍的旋风分离器，当内旋涡由底部旋转向上时，会将底部已经分离下来的粉尘重新卷起带走，特别是微细粉尘，这样将影响分离效果。为了解决这个问题，引入扩散式旋风分离器。,扩散式旋风分离器,工作原理：外筒为上细下粗，在圆锥体的下部设有表面光滑的圆锥形挡灰盘（反射屏），在外筒内壁与圆锥形挡灰盘底缘之间留有一定缝隙，粉尘沿内壁滑落，经此缝隙落入灰箱。气体则由挡灰盘上部旋转向上。这样就避免了集尘箱内的粉尘被气流重新卷起而带走，从而提高了分离效率。这种分离器结构简单，容易制造，除尘效率高，并且排尘方便，不易堵塞。,联系实际,异常事故处理旋风分离器放不出粉料：原因：粉料中有粘料结块。粉料被水浸泡湿。粉料被液相丙烯浸泡。长时间不放料结块。措施； 清除粉料，及时放空粉料防堵。,滤袋放不出粉料或异常少：原因： 除上面四种原因外，还有： 锥体被脱落的内构件挂住。滤袋破损多。措施： 上述两种情况均应停车后检修。,