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1、中安聯(lián)合煤化工項目管理部化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)周周 旭旭 池池 2014 2014年年3 3月月中安聯(lián)合煤化工項目管理部 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一一. .化工生產(chǎn)特點化工生產(chǎn)特點 六六. .塔器塔器二二. .化工設(shè)備與機器的概念化工設(shè)備與機器的概念 七七. .反應(yīng)器反應(yīng)器三三. .壓力容器及分類壓力容器及分類 八八. .泵泵四四. .儲存壓力容器儲存壓力容器 九九. .氣體壓縮氣體壓縮設(shè)備設(shè)備五五. .換熱設(shè)備換熱設(shè)備中安聯(lián)合煤化工項目管理部1 生產(chǎn)的連續(xù)性很強，工藝流程專一化生產(chǎn)的連續(xù)性很強，工藝流程專一化 化工生產(chǎn)所處理的大多是氣體、液體和粉體介質(zhì)，屬于流程性材料，便于輸送和控制，處理過程如
2、傳質(zhì)、傳熱、化學(xué)反應(yīng)可連續(xù)進行，為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，化工生產(chǎn)過程一般采用連續(xù)的工藝流程。不同產(chǎn)品工藝流程不同，工藝的復(fù)雜程度和成熟程度不盡相同，在連續(xù)性的過程中，每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)都非常重要，若出現(xiàn)事故，將破壞連續(xù)性生產(chǎn)。中安聯(lián)合煤化工項目管理部2 介質(zhì)的腐蝕性強、設(shè)備維護難度大介質(zhì)的腐蝕性強、設(shè)備維護難度大 化工生產(chǎn)過程中，有很多介質(zhì)具有腐蝕性。例如，酸、堿、鹽一類的介質(zhì)，對金屬或非金屬物件的腐蝕，使機器與設(shè)備的使用壽命大為降低。腐蝕生成物的沉積，可能堵塞機器與設(shè)備的通道，破壞正常的工藝條件，影響生產(chǎn)的正常進行。中安聯(lián)合煤化工項目管理部3 原料品種多、大多是危險化學(xué)品原料品種多、大多是危險
3、化學(xué)品 化工生產(chǎn)過程中，有不少介質(zhì)是容易燃燒和爆炸的，例如無機物中的氫氣、煤氣、二硫化碳、活潑堿金屬等，有機物中烴類、酯類、酮類、醇類、芳香類、過氧化物等。這些易燃、易爆、有毒性的介質(zhì)一旦泄漏，不僅會造成環(huán)境的污染，而且還可能造成人員傷亡和重大事故的發(fā)生。中安聯(lián)合煤化工項目管理部4 工藝條件苛刻、溫度和壓力的變化大工藝條件苛刻、溫度和壓力的變化大 不同的化工過程，工藝條件差距很大，介質(zhì)的溫度和壓力各不相同。介質(zhì)溫度從深冷到高溫，壓力從真空到數(shù)百大氣壓，有的設(shè)備要承受高溫或高壓，有的設(shè)備要承受低溫或低壓。同一設(shè)備在不同的反應(yīng)階段溫度或壓力也會發(fā)生變化，工藝要求決定設(shè)備的工作條件和材料選擇。中安聯(lián)
4、合煤化工項目管理部5 單元操作多，設(shè)備種類復(fù)雜單元操作多，設(shè)備種類復(fù)雜 化工產(chǎn)品的生產(chǎn)是通過若干個化學(xué)反應(yīng)和若干個物理操作實現(xiàn)的，化工過程主要有傳質(zhì)、傳熱、流體流動、機械和熱力五大過程；各過程要通過單元操作來實現(xiàn)，常見的單元操作有：輸送、吸收、蒸餾、冷凝、萃取、分離、干燥、粉碎、分散、研磨等等，各單元操作要通過不同的設(shè)備來實現(xiàn)，復(fù)雜的有機合成，多達十幾步反應(yīng)、幾乎要用到所有的單元操作，所以化工設(shè)備的用途、操作條件、結(jié)構(gòu)形式也千差萬別。中安聯(lián)合煤化工項目管理部6 生產(chǎn)技術(shù)含量高、管理難度大生產(chǎn)技術(shù)含量高、管理難度大 現(xiàn)代化工生產(chǎn)既包含了先進的生產(chǎn)工藝，又需要先進的生產(chǎn)設(shè)備，還離不開先進的控制與檢
5、測手段。因此，生產(chǎn)技術(shù)含量要求高。并呈現(xiàn)出學(xué)科綜合，專業(yè)復(fù)合，化、機、電一體化的發(fā)展勢態(tài)，要求有專業(yè)基礎(chǔ)復(fù)合型的工藝、設(shè)備技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員。中安聯(lián)合煤化工項目管理部 化工生產(chǎn)中所用的機器和設(shè)備的總稱。化工生產(chǎn)中為了將原料加工成一定規(guī)格的成品，往往需要經(jīng)過原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物的分離和精制等一系列化工過程，過程要通過各種單元操作來現(xiàn)實，實現(xiàn)這些過程所用的機械，常常都被劃歸為化工設(shè)備。中安聯(lián)合煤化工項目管理部1 化工設(shè)備：化工設(shè)備： 指主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，如各種容器（槽、罐等）、反應(yīng)釜、換熱器、塔器、普通干燥器、蒸發(fā)器，反應(yīng)爐、結(jié)晶設(shè)備、吸附設(shè)備、普通分離設(shè)
6、備以及離子交換設(shè)備等，又稱“靜設(shè)備”。中安聯(lián)合煤化工項目管理部2 化工機器：化工機器： 指主要作用部件為運動的機械，如各種泵，壓縮機，離心分離機、攪拌機以及流體輸送機械等，又稱“動設(shè)備”。中安聯(lián)合煤化工項目管理部 壓力容器一般是指在工業(yè)生產(chǎn)中用來完成反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離、貯存等工藝過程，并承受01MPa表壓以上壓力的密閉容器。 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例中明確指出壓力容器的定義為：壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公
7、稱工作壓力大于或者等于（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于液體的氣瓶；氧艙等。 三、壓力容器3.1 壓力容器中安聯(lián)合煤化工項目管理部中安聯(lián)合煤化工項目管理部3.2 壓力容器的結(jié)構(gòu)中安聯(lián)合煤化工項目管理部 筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件這六大部件即構(gòu)成了一臺壓力容器的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身；對于用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個完整的產(chǎn)品。3.2 壓力容器的組成中安聯(lián)合煤化工項目管理部 介質(zhì)危害性指介質(zhì)的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，其中影響壓力容器分類的主要是
8、毒性和易燃性。A、毒性3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部 介質(zhì)危害性指介質(zhì)的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等，其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性。B、易燃性 可燃氣體或蒸汽與空氣的混合物遇著明火能夠發(fā)生爆炸的濃度范圍稱爆炸濃度極限，爆炸時的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限，爆炸極限一般用可燃氣體或蒸汽在混合物中的體積分數(shù)表示。爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的介質(zhì)，一般稱為易燃介質(zhì)。3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部3.3.1 按壓力等級分類 按承壓方式可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。內(nèi)壓容器又可按設(shè)計壓力分為四個等級：3.3 壓力容器分類中
9、安聯(lián)合煤化工項目管理部3.3.2 按容器在生產(chǎn)中的作用分類 按根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用，可分為反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲存壓力容器4種。3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部 3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部3.3.3 按安裝方式分類 固定式壓力容器； 移動式壓力容器。3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部3.3.4 按安全技術(shù)管理分類 TSG R0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程根據(jù)介質(zhì)、設(shè)計壓力和容積三個因素進行壓力容器分類，共分三類壓力容器。(1)第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。 (
10、2)第二組介質(zhì)：除第一組以外的介質(zhì)。對于第一組介質(zhì)，壓力容器的分類見圖A-1； 對于第二組介質(zhì)，壓力容器的分類見圖A-2。3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部2.3.4 按安全技術(shù)管理分類3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部2.3.4 按安全技術(shù)管理分類3.3 壓力容器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.1 臥式圓柱形儲罐 臥式圓柱形儲罐簡稱臥式儲罐或臥罐，可分為地面臥式儲罐與地下臥式儲罐。中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.2 立式平底筒形儲罐 這類固定式儲罐屬于大型倉儲式常壓或低壓存儲設(shè)備，主要用于儲存壓力不大于0.1MPa的消防水、石油、汽油等常溫條件下飽和蒸汽壓較低的物料。 可分為
11、固定頂儲罐和浮頂儲罐。中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.3 球形儲罐 中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件 壓力容器的安全附件是為防止容器超溫、超壓、超負荷而裝設(shè)在設(shè)備上的一種安全裝置。壓力容器的安全附件較多，但最常用的安全附件有安全泄壓裝置（安全閥、爆破片、防爆帽）、壓力表、液位計等。安全泄壓裝置 安全泄壓裝置是為保證壓力容器安全運行，防止它超壓的一種器具。常見的安全泄壓裝置有安全閥、爆破片和防爆帽。中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件、安全閥中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件、安全閥中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件、防爆片防爆片又稱防
12、爆膜、防爆板，是一種斷裂型的安全泄壓裝置。防爆片具有密封性能好、反應(yīng)動作快以及不易受介質(zhì)中粘污物的影響等優(yōu)點。但它是通過膜片的斷裂來泄壓的，所以泄后不能繼續(xù)使用，容器也被迫停止運行。因此它只是在不宜裝設(shè)安全閥的壓力容器上使用。 中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件、防爆片中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件、防爆帽防爆帽又稱爆破帽，也是一種斷裂型安全泄壓裝置。它的樣式較多，但基本作用原理一樣，它的主要元件是一個一端封閉、中間具有一薄弱斷面的厚壁短管。當容器的壓力超過規(guī)定時，防爆帽即從薄弱斷面處斷裂，氣體從管孔中排出。為了防止防爆帽斷裂后飛出傷人，在它的外面應(yīng)裝有保護
13、裝置。 中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件壓力表 壓力表是測量壓力容器中介質(zhì)壓力的一種計量儀表。壓力表的種類較多，有液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類。壓力容器大多使用彈性元件式的單彈簧管壓力表。中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件壓力表 裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應(yīng)與設(shè)備的工作壓力相適應(yīng)。壓力表的量程一般為設(shè)備工作壓力的1.53倍，最好取2倍。 壓力表一般每半年校驗一次，校驗后的壓力表應(yīng)加鉛封，并注明下次校驗日期或校驗有效期。在容器運行期間，如發(fā)現(xiàn)壓力表指示失靈，刻度不清，表盤玻璃破裂，泄壓后指針不回零位，鉛封損壞等情況，
14、應(yīng)立即校正或更換。 中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件壓力表 中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件液面計 液面計又稱液位計，是用來測量容器內(nèi)液面變化情況的一種計量儀表。操作人員根據(jù)其指示的液面高低來調(diào)節(jié)或控制充裝量，從而保證容器內(nèi)介質(zhì)的液而始終在正常范圍內(nèi)。主要有：伺服液位計、鋼帶液位計、浮筒液位計、磁翻板液位計、超聲波液位計、磁致伸縮液位計、雷達液位計、電容液位計、玻璃板液位計、玻璃管液位計、吹氣液位計、差壓液位計、激光液位計和射線料位計等，用得最多的是差壓液位計和浮筒液位計。中安聯(lián)合煤化工項目管理部4.4 壓力容器的安全附件液面計 中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.
15、1換熱器概述 在煉油、化工生產(chǎn)中，絕大多數(shù)的工藝過程都有加熱、冷卻和冷凝的過程，這些過程總稱為換熱過程。傳熱過程的進行需要一定的設(shè)備來完成，這些使傳熱過程得以實現(xiàn)的設(shè)備就稱之為換熱設(shè)備。 據(jù)統(tǒng)計，在化工廠中換熱設(shè)備的投資占全部工藝設(shè)備總投資的3540,因為絕大部分的化學(xué)反應(yīng)或傳質(zhì)傳熱過程都與熱量的變化密切相關(guān)，如反應(yīng)過程中：有的要放熱、有的要吸熱、要維持反應(yīng)的連續(xù)進行，就必須排除多余的熱量或補充所需的熱量。工藝過程中某些廢熱或余熱也需要加以回收利用，以降低成本。中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.3換熱器分類（1）、按傳熱方式可分為：直接接觸式、蓄熱式、間壁式。（2）、按其工藝用途可分為：冷卻器（co
16、oler）、冷凝器（condenser）、加熱器（一般不發(fā)生相變）（heater）、蒸發(fā)器（發(fā)生相變）（evaporator）、再沸器（reboiler） 、廢熱鍋爐（waste heat boiler） 。（3）、按材料分類：分為金屬材料和非金屬材料換熱器。中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.3換熱器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.3換熱器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.3換熱器分類中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.4列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)形式1）、列管式換熱器的主要結(jié)構(gòu)： 殼體、管箱、管板、換熱管、折流擋板以及其它附件組成。2）、列管式換熱器的工作原理： 高溫流體A（紅色）由管箱進入換熱管，低溫流體B
17、（藍色）在管外流動，由于兩種流體存在溫度差，于是通過管壁進行熱量交換。中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.4列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)形式中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.4列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)形式中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.5列管式換熱器的主要類型中安聯(lián)合煤化工項目管理部5.6固定管板式換熱器1）、結(jié)構(gòu)特點：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入了熱補償原件膨脹節(jié)。2 ）、優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。3）、缺點：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。4）、適用場合：適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場
18、合。中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.1 塔設(shè)備概述 在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護等工業(yè)部門，塔設(shè)備是一種重要的單元操作設(shè)備。它的應(yīng)用面廣，量大，塔設(shè)備無論其投資費用還是所消耗的鋼材重量，在整個過程設(shè)備中所占的比例都相當高。表6.1所示為幾個典型的實例。中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.1 塔設(shè)備概述表6.1塔設(shè)備的投資及重量在過程設(shè)備中所占的比重中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.2 塔設(shè)備簡介實現(xiàn)氣（汽）液相或液液相之間的充分接觸，從而達到相際傳質(zhì)和傳熱的目的。塔設(shè)備的作用廣泛用于蒸餾、吸收、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作。塔設(shè)備的用途中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.3 塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)板式塔板式塔
19、內(nèi)件結(jié)構(gòu)塔設(shè)備分類操作壓力單元操作加壓塔加壓塔常壓塔常壓塔減壓塔減壓塔精餾塔精餾塔吸收塔吸收塔反應(yīng)塔反應(yīng)塔介吸塔介吸塔填料塔填料塔萃取塔萃取塔干燥塔等干燥塔等組成:塔體、支座、人孔及手孔、接管、除沫器、吊柱等中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.4 填料中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.4 填料 2.6中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.4 填料塔 B、規(guī)整填料 在塔內(nèi)按均勻的幾何圖形規(guī)則、整齊地堆砌的填料。2.6中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.5 板式中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.6 除沫器中安聯(lián)合煤化工項目管理部6.6 裙座中安聯(lián)合煤化工項目管理部7.1概述 在器內(nèi)實現(xiàn)一個或幾個化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉?/p>
20、應(yīng)產(chǎn)物的設(shè)備。原原 料料前處理前處理化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)后處理后處理產(chǎn)產(chǎn) 品品排排 污污排排 氣氣循循 環(huán)環(huán)化工生產(chǎn)的典型流程化工生產(chǎn)的典型流程中安聯(lián)合煤化工項目管理部7.2機械攪拌式反應(yīng)器 攪拌容器又稱攪拌罐，它由罐體、夾套和附件等構(gòu)成，其中罐體和夾套均包括筒體、上封頭和下封頭；附件包括各管接頭、儀表、人孔和支座等。攪拌容器的主要作用是為反應(yīng)物料提供容積，并為反應(yīng)過程提供溫度和壓力。 中安聯(lián)合煤化工項目管理部八 泵原理圖 當泵殼內(nèi)存有空氣，因空氣的密度比液體的密度小得多而產(chǎn)生較小的離心力。從而，貯槽液面上方與泵吸入口處之壓力差不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，即離心泵無自吸能力，使離心泵不能輸送液體，
21、此種現(xiàn)象稱為“氣縛現(xiàn)象”。中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.1 離心泵的結(jié)構(gòu)中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.2單級離心泵：主要部件有葉輪、泵殼、軸、和軸封裝置。特點：介質(zhì)要求不高，酸、堿、含少量固體顆粒，修理方便。泄漏頻繁中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.3屏蔽泵主要部件有葉輪、轉(zhuǎn)子、定子、泵殼。特點：動密封轉(zhuǎn)化為靜密封，介質(zhì)要求干凈，無顆粒和結(jié)晶，電機燒壞修理周期長。中安聯(lián)合煤化工項目管理部屏蔽泵結(jié)構(gòu)圖：中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.4 磁力泵主要部件有泵殼、葉輪、外磁缸、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、隔離套等。特點：動密封轉(zhuǎn)化為靜密封，介質(zhì)要求干凈，無顆粒和結(jié)晶。排氣時間較長，磁體會失磁。中安聯(lián)合煤化工項目管理部磁力泵結(jié)構(gòu)圖：
22、中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.5高速泵主要部件有泵殼、葉輪、增速箱和軸封裝置。特點：體積小，轉(zhuǎn)速高8500RPM，揚程高，制造精度要求高中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.5多級泵主要部件有泵殼、葉輪、軸封裝置。特點：多級葉輪，揚程高的情況下造價低中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.6 機械真空泵主要部件有活塞、曲軸箱、氣缸、滑閥、偏心輪、皮帶輪等。特點：極限真空度高，故障率高，嗓音大中安聯(lián)合煤化工項目管理部8.7 水環(huán)真空泵主要部件有泵體、葉輪轉(zhuǎn)子組件。特點：運行平穩(wěn)，故障率低；真空度欠缺中安聯(lián)合煤化工項目管理部九九 氣體輸送設(shè)備氣體輸送設(shè)備 氣體輸送設(shè)備中安聯(lián)合煤化工項目管理部9.1 9.1 離心壓縮機離心壓縮機中安聯(lián)合煤化工項目管理部9.1 9.1 離心壓縮機離心壓縮機 葉輪葉輪中安聯(lián)合煤化工項目管理部9.1 離心壓縮機 軸承箱內(nèi)缸總成由隔板上下剖分的內(nèi)缸端蓋密封軸承箱組成內(nèi)缸總成由隔板上下剖分的內(nèi)缸端蓋密封軸承箱組成隔板束隔板束內(nèi)缸內(nèi)缸中安聯(lián)合煤化工項目管理部9.2 往復(fù)式壓縮機：特點：通過連桿和曲軸使活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動來改變汽缸的工作容積。用途非常廣泛，幾乎沒有任何限制。嗓音較大中安聯(lián)合煤化工項目管理部9.2往復(fù)式壓縮機（氫氣壓縮機）中安聯(lián)合煤化工項目管理部中安聯(lián)合煤化工項目管理部
化工設(shè)備介紹
