1、第第1章章 化工设备结构认识化工设备结构认识 第第1章章 化工设备结构认识化工设备结构认识1.1 常用化工设备种类常用化工设备种类1.2 典型化工设备结构典型化工设备结构1.3 化工设备零部件标准化化工设备零部件标准化1.1常用化工设备种类常用化工设备种类（1）反应类设备）反应类设备 主要用于使物料在其中进行化学反主要用于使物料在其中进行化学反应，生成新的物质或使物料进行搅拌、沉降等单元操应，生成新的物质或使物料进行搅拌、沉降等单元操作。作。（2）换热类设备）换热类设备 主要用来使两种不同温度的物料进主要用来使两种不同温度的物料进行热交换，达到加热或冷却的目的。如热交换器、冷行热交换，达到加热
2、或冷却的目的。如热交换器、冷凝器、蒸发器、冷却器等。凝器、蒸发器、冷却器等。（3）储存类设备）储存类设备 主要用于储存生产用的原料气体、主要用于储存生产用的原料气体、液体、液化气体等，如各种形式的储罐。液体、液化气体等，如各种形式的储罐。（4）塔类设备）塔类设备 主要用于吸收、精馏、萃取等单元操主要用于吸收、精馏、萃取等单元操作。均为直立式，横截面为圆柱形。如吸收塔、干燥作。均为直立式，横截面为圆柱形。如吸收塔、干燥塔和过滤塔等。塔和过滤塔等。1.2 典型化工设备结构典型化工设备结构1. 2.1 容器容器 主要由钢制圆筒体和两端的封头组成，并设有主要由钢制圆筒体和两端的封头组成，并设有各种化工
3、工艺接管，以及为检修方便开设的人孔、手各种化工工艺接管，以及为检修方便开设的人孔、手孔，和为保护容器安全而设置的安全装置等。孔，和为保护容器安全而设置的安全装置等。卧式容器示意图卧式容器示意图1.容器形状容器形状 立式容器立式容器 卧式容器卧式容器 方形容器方形容器 球形容器球形容器 2.容器的受压情况容器的受压情况1）内压容器）内压容器 当容器内部介质压力大于外部压力时，称为内压容器。压力小于压力小于0.1MPa为常压容器为常压容器容器的分类设计压力p(MPa)低压容器（代号L）中压容器（代号M）高压容器（代号H）超高压容器（代号U）0.1p1.61.6p1010p100p100容器内部压力
4、小于外部压力时，称为外压容器其中，内部压力小于一个绝对大气压(0.1MPa)的外压容器，又叫真空容器。2）外压容器）外压容器如真空容器如真空容器(真空精馏塔真空精馏塔)或容器外有夹套。或容器外有夹套。 1MPa=10 kgf / cm3.容器分类容器分类(按管理分类按管理分类)n为了有利于安全技术管理和监督检查，根据压力容器的n压力高低n介质危害程度n容积大小以及在生产过程中的作用n 压力容器(不包报核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰加热的容器)可分为三类:（1 1）一类容器）一类容器 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等3.3.容器分类容器分类n（2）具
5、有下列情况之一的，为第二类压力）具有下列情况之一的，为第二类压力容器：容器： n 中压容器；中压容器； n 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；危害介质）； n 低压反应容器和低压储存容器（仅限易低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；燃介质或毒性程度为中度危害介质）； n 低压管壳式余热锅炉；低压管壳式余热锅炉； n 低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。 3.3.容器分类容器分类3.容器分类容器分类（3）具有下列情况之一的，为第三类压力容器：）具有下列情况之一的，为第三类压力容器： 高压容器；中压容器（仅限毒性程度为
6、极度和高度危高压容器；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；害介质）； 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且且pV乘积大于等于乘积大于等于10MPam3）。）。 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且且pV乘积大于等于乘积大于等于0.5MPam3）。）。 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于乘积大于等于0.2MPam3 ）。）。 高压、中压管壳式余热锅炉。高压、中压管壳式余热锅炉。 中压搪玻璃压力容
7、器。中压搪玻璃压力容器。 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器。）的材料制造的压力容器。 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；低温液体）等； 球形储罐（容积大于等于球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容）；低温液体储存容器（容积大于器（容积大于5m3）。）。 低温液体储存容器（容积大于低温液体储存容器（容积大
8、于5m3） 1.2.2 搅拌反应釜搅拌反应釜 搅拌反应釜主要零件有：搅拌器、内筒、夹套、搅拌反应釜主要零件有：搅拌器、内筒、夹套、搅拌轴、悬挂支座、人孔、轴封装置和传动装置等。搅拌轴、悬挂支座、人孔、轴封装置和传动装置等。 （1）釜体）釜体 为进行化学反为进行化学反应提供一定的空间的容应提供一定的空间的容器。由圆筒形筒体及上、器。由圆筒形筒体及上、下封头组成。下封头组成。（2）传热装置）传热装置 常用的传热装常用的传热装置是在釜体外部设置夹套，置是在釜体外部设置夹套，有时也在釜体内部设置蛇管。有时也在釜体内部设置蛇管。（3）搅拌装置）搅拌装置 各种物料混合各种物料混合均匀，接触良好。均匀，接触
9、良好。 搅拌装搅拌装置由电动机经减速器减到搅置由电动机经减速器减到搅拌器所需转速后，再通过联拌器所需转速后，再通过联轴器来带动。轴器来带动。搅拌器的型式主要有：搅拌器的型式主要有：n桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式等。桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式等。1）桨式搅拌器桨式搅拌器 桨式搅拌器适用于流动性大，黏度小桨式搅拌器适用于流动性大，黏度小的液体物料，桨式搅拌器也适用于纤维状和结晶状的液体物料，桨式搅拌器也适用于纤维状和结晶状的溶解液，如果液体物料层很深时可在桨式搅拌器的溶解液，如果液体物料层很深时可在桨式搅拌器轴上装置数排桨叶。轴上装置数排桨叶。折叶桨式搅拌器折叶桨式搅
10、拌器 三宽叶桨式搅拌器三宽叶桨式搅拌器2）框式和锚式搅拌器）框式和锚式搅拌器 框式搅拌器结构比较坚固，框式搅拌器结构比较坚固，搅动物料量大。搅动物料量大。框式和锚式搅拌器框式和锚式搅拌器特殊框式搅拌器特殊框式搅拌器 3）推进式搅拌器）推进式搅拌器 通常为两个搅拌叶，第一个桨叶通常为两个搅拌叶，第一个桨叶安装在反应釜的上部，把液体或气体往下压；第二安装在反应釜的上部，把液体或气体往下压；第二个桨叶安装在下部，把液体往上推。使物料循环流个桨叶安装在下部，把液体往上推。使物料循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。当需要有更大的流
11、速时，反应釜下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时，反应釜内设有导流筒。内设有导流筒。四叶推进式搅拌器四叶推进式搅拌器 三叶推进式搅拌器三叶推进式搅拌器4）涡轮式搅拌器）涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器型式很多。桨叶又涡轮式搅拌器型式很多。桨叶又分为平直叶和弯曲叶两种。涡轮搅拌器的主要优分为平直叶和弯曲叶两种。涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高。因此它点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。适用于乳浊液、悬浮液等。 六叶开启涡轮式搅拌器六叶开启涡轮式搅拌器 六斜叶开启涡轮式搅拌器六斜叶开启涡轮式搅拌器 齿形圆盘涡轮式搅拌器齿形圆盘涡轮式搅拌器 5）特殊型式搅
12、拌器）特殊型式搅拌器 一种螺带式搅拌器，常用扁钢一种螺带式搅拌器，常用扁钢按螺旋绕成，直径较大，常做成几条紧贴釜内壁，按螺旋绕成，直径较大，常做成几条紧贴釜内壁，与釜壁的间隙很小，所以搅拌时能不断地将粘于釜与釜壁的间隙很小，所以搅拌时能不断地将粘于釜壁的沉积物刮下来。对黏稠物料，采用行星传动的壁的沉积物刮下来。对黏稠物料，采用行星传动的搅拌器。行星传动器的优点是搅拌强度很高，被旋搅拌器。行星传动器的优点是搅拌强度很高，被旋转部分带动搅拌的物料体积很大，缺点是结构复杂。转部分带动搅拌的物料体积很大，缺点是结构复杂。 螺杆式搅拌器螺杆式搅拌器 螺带螺杆式搅拌器螺带螺杆式搅拌器（4）轴封装置）轴封装
13、置 搅拌轴是转动的，釜体封头是静止搅拌轴是转动的，釜体封头是静止的，在搅拌轴伸出封头之处必然有间隙，必须进的，在搅拌轴伸出封头之处必然有间隙，必须进行密封行密封(轴封轴封)，以保持设备内的压力，以保持设备内的压力(或真空度或真空度)，防止反应物料逸出和杂质的渗入。通常采用填料防止反应物料逸出和杂质的渗入。通常采用填料密封或机械密封。密封或机械密封。 填料密封结构简单、易于制造，并适用于低压、填料密封结构简单、易于制造，并适用于低压、低温的场合。低温的场合。图1-12 填料密封结构 机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改变为机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改变为不易泄漏的端面密封。不易泄漏的端面
14、密封。（5 5）传动装置传动装置 通常采用立式布置在罐体的顶部，包括电动机、通常采用立式布置在罐体的顶部，包括电动机、减速装置、联轴器及机座等。减速装置、联轴器及机座等。1.2.3 换热设备换热设备 管壳式换热器管壳式换热器 是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的换热是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的换热器，是目前应用最广的类型。器，是目前应用最广的类型。 管壳式换热器工作原理图管壳式换热器工作原理图换热器主要零部件换热器主要零部件 f垫圈 g分层搁板 h管箱筒节 i管板 j折流板 k支持板 a筒体 b管束 d封头 e筒节 管壳式换热器装配图管壳式换热器装配图 分类分类 管壳式换热器按结构
15、特点分为固定管板式换管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、型管式换热器、双重管热器、浮头式换热器、型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。前式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。前 3种应用比较普遍。种应用比较普遍。固定管板式换热器固定管板式换热器 浮头式换热器浮头式换热器 U型管式换热器型管式换热器 1.2.4 塔设备塔设备 主要用于吸收、精馏、萃取等单元操作。均主要用于吸收、精馏、萃取等单元操作。均为直立式，横截面为圆柱形。如吸收塔、干燥塔为直立式，横截面为圆柱形。如吸收塔、干燥塔和过滤塔等。和过滤塔等。 一般可将塔分成填料塔和板式塔两大类。一般可
16、将塔分成填料塔和板式塔两大类。 1.填料塔填料塔 以塔内的填料作为气液两相间接触构件以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。的传质设备。 （1）填料填料 填料塔气液接触的元件，填料分成乱堆填料塔气液接触的元件，填料分成乱堆填料填料(颗粒填料颗粒填料)和规整填料两大类。和规整填料两大类。1）拉西环拉西环 拉西环是工业上最早拉西环是工业上最早使用的一种填料，为外径与高使用的一种填料，为外径与高度相等的圆环，通常由陶瓷或度相等的圆环，通常由陶瓷或金属材料制成。金属材料制成。拉西环拉西环 环环拉西环拉西环n拉西环结构简单，制造容易，但堆积时相邻环间拉西环结构简单，制造容易，但堆积时相邻环间易形成
17、线接触，填料层的均匀性差，因而存在严易形成线接触，填料层的均匀性差，因而存在严重的向壁偏流和沟流现象，致使传质效率低。而重的向壁偏流和沟流现象，致使传质效率低。而且流动阻力大，操作范围小。其改善方面有且流动阻力大，操作范围小。其改善方面有形、形、十字格形的拉西环。十字格形的拉西环。 2）鲍尔环）鲍尔环 鲍尔环是在拉西环的鲍尔环是在拉西环的壁上开一层或两层长方形窗口，壁上开一层或两层长方形窗口，窗孔的母材两层交错地弯向环窗孔的母材两层交错地弯向环中心对接。这种结构使填料层中心对接。这种结构使填料层内气、液分布性能大为改善，内气、液分布性能大为改善，尤其是环的内表面得到充分利尤其是环的内表面得到充
18、分利用。用。n与同样尺寸的拉西环相比，鲍尔环的气液通量可与同样尺寸的拉西环相比，鲍尔环的气液通量可提高提高50%，而压降仅为其一半，分离效果也得到，而压降仅为其一半，分离效果也得到提高。其改进为阶梯形鲍尔环，圆筒部分的一端提高。其改进为阶梯形鲍尔环，圆筒部分的一端制成喇叭口形状。这样填料间呈现点接触，床层制成喇叭口形状。这样填料间呈现点接触，床层均匀且空隙率大，与鲍尔环相比气体阻力减少均匀且空隙率大，与鲍尔环相比气体阻力减少25%，生产能力提高，生产能力提高10%。 3）阶梯环阶梯环 鲍尔环基础上改造得出鲍尔环基础上改造得出的。环壁上开有窗孔，其高度为直的。环壁上开有窗孔，其高度为直径的一半。
19、由于高径比的减少，使径的一半。由于高径比的减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了阻力。缩短，减少了阻力。n喇叭口一边，不仅增加机械强度，而且使填料之喇叭口一边，不仅增加机械强度，而且使填料之间为点接触，有利于液膜的汇集与更新，提高了间为点接触，有利于液膜的汇集与更新，提高了传质效率。传质效率。n目前所使用的环型填料中最为优良的一种。目前所使用的环型填料中最为优良的一种。4）弧鞍型弧鞍型 表面全部敞口，表面全部敞口，不分内外，液体在表面两不分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率侧均匀流动，表面利用率高，流动呈弧形，气体阻高，流动呈弧形，气体阻力小。但
20、两面对称有重叠力小。但两面对称有重叠现象，容易产生沟流。现象，容易产生沟流。 强强度差，易破碎。应用较少。度差，易破碎。应用较少。5）矩鞍型矩鞍型 矩鞍形填料结构矩鞍形填料结构不对称，堆积时不重叠，均不对称，堆积时不重叠，均匀性更高。该填料气流阻力匀性更高。该填料气流阻力小，处理能力大，性能虽不小，处理能力大，性能虽不如鲍尔环好，但构造简单，如鲍尔环好，但构造简单，是一种性能优良的填料。是一种性能优良的填料。 6）环矩鞍）环矩鞍 兼具环型、鞍型兼具环型、鞍型填料的优点。敞开的侧壁有填料的优点。敞开的侧壁有利于气体和液体通过，减少利于气体和液体通过，减少了填料层内滞液死区。填料了填料层内滞液死区
21、。填料层内流体孔道增多，使气液层内流体孔道增多，使气液分布更加均匀，传质效率得分布更加均匀，传质效率得以提高。以提高。n一般采用金属材质，机械强一般采用金属材质，机械强度高度高。7）球型）球型 球体为空心，气体和液体从其内部经过。球体为空心，气体和液体从其内部经过。由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀，不由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀，不易产生空穴和架桥，故气液分散性能好。易产生空穴和架桥，故气液分散性能好。n常采用塑料材质。一般用于特定场合，工程上应常采用塑料材质。一般用于特定场合，工程上应用较少。用较少。8）格栅填料）格栅填料 以条状单元体以条状单元体经一定规则组合而成，其结经一
22、定规则组合而成，其结构随条状单元体的形式和组构随条状单元体的形式和组合规则而变，具有多种结构合规则而变，具有多种结构形式。特点是比表面积较低，形式。特点是比表面积较低，主要用于低压降、大负荷、主要用于低压降、大负荷、防堵的场合。防堵的场合。木格栅填料木格栅填料格里奇格栅填料格里奇格栅填料9）波纹填料）波纹填料 波纹填料是由波纹填料是由许多层波纹薄片组成，各片许多层波纹薄片组成，各片高度相同但长短不等，搭配高度相同但长短不等，搭配组合成圆盘状，填料波纹与组合成圆盘状，填料波纹与水平方向成水平方向成45倾角，相邻倾角，相邻两片反向重叠使其波纹互相两片反向重叠使其波纹互相垂直。圆盘填料块水平放入垂直
23、。圆盘填料块水平放入塔内，相邻两圆盘的波纹薄塔内，相邻两圆盘的波纹薄片方向互成片方向互成90角。角。金属丝网波纹填料金属丝网波纹填料金属孔板波纹填料金属孔板波纹填料n波纹填料因波纹薄片的材料与形状不同分成板波纹波纹填料因波纹薄片的材料与形状不同分成板波纹填料和网波纹填料。填料和网波纹填料。n板波纹填料可由陶瓷、塑料、金属、玻璃钢等材料板波纹填料可由陶瓷、塑料、金属、玻璃钢等材料制成。填料的空隙率大，阻力小，流体通量大、效制成。填料的空隙率大，阻力小，流体通量大、效率高，而且制造方便、价格低，正向通用化、大型率高，而且制造方便、价格低，正向通用化、大型化方向发展。化方向发展。 10）脉冲填料：）
24、脉冲填料：是由带缩颈的中空是由带缩颈的中空棱柱形单体，按一定方式拼装而成棱柱形单体，按一定方式拼装而成的一种规则填料。脉冲填料组装后，的一种规则填料。脉冲填料组装后，会形成带锁颈的多孔棱形通道，其会形成带锁颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动，在缩颈相通过时产生强烈的湍动，在缩颈处，气速最高，湍动剧烈，从而强处，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质，在扩大段，气速减到最小，化传质，在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离。实现两相的分离。n流道收缩、扩大的交替重复，实现了流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲脉冲”传传质过程。质过程。
25、n特点是处理量大，压降小。适用于真空精馏，大特点是处理量大，压降小。适用于真空精馏，大塔径场合。塔径场合。（2）填料支承）填料支承 填料的支承结构不仅要支承全部湿填料的重量，填料的支承结构不仅要支承全部湿填料的重量，还必须使上升的气体能够顺利通过。因此填料支承除还必须使上升的气体能够顺利通过。因此填料支承除应有足够的强度和刚度外，还应有足够的截面积，以应有足够的强度和刚度外，还应有足够的截面积，以免在支承处发生液泛。最常用的填料支承有栅板式和免在支承处发生液泛。最常用的填料支承有栅板式和升气管式。升气管式。（3）液体喷淋装置）液体喷淋装置 填料塔操作时，在任一横截面上保证气液的均匀分填料塔操作
26、时，在任一横截面上保证气液的均匀分布十分重要。因此，对液体分布装置的基本要求是：能均布十分重要。因此，对液体分布装置的基本要求是：能均匀分布液体；不易堵塞；气体通过时阻力小，喷淋时液滴匀分布液体；不易堵塞；气体通过时阻力小，喷淋时液滴飞溅小；不需要很大的液体压力。飞溅小；不需要很大的液体压力。n经验表明，对塔径为经验表明，对塔径为0.75m以上的塔，每平方米以上的塔，每平方米塔横截面上应有塔横截面上应有4050个喷淋点；对塔径在个喷淋点；对塔径在0.75m以下的塔，喷淋点至少应为以下的塔，喷淋点至少应为160个个/m2。（4）液体再分布装置）液体再分布装置 为了使液体沿塔截面均匀分布，不论颗粒
27、型或规整为了使液体沿塔截面均匀分布，不论颗粒型或规整型填料，堆积高度若超过塔径的型填料，堆积高度若超过塔径的26倍，则应设置液体倍，则应设置液体再分布装置，使向塔壁弥散的液体重新集中于塔截面中再分布装置，使向塔壁弥散的液体重新集中于塔截面中部。部。n作用是减小壁流现象。作用是减小壁流现象。n在填料层内每隔一定高度设置液体再分布装置在填料层内每隔一定高度设置液体再分布装置n对拉西环填料，再分布器的距离约为塔径的对拉西环填料，再分布器的距离约为塔径的2 25 53 3倍，对鲍尔环及鞍形等较好填料约为塔径的倍，对鲍尔环及鞍形等较好填料约为塔径的5 51010倍，但通常不应超过倍，但通常不应超过6m6
28、m。 填料塔详图填料塔详图 (5) 填料塔与板式塔的比较填料塔与板式塔的比较n对于许多逆流气液接触过程，填料塔和板式塔都对于许多逆流气液接触过程，填料塔和板式塔都是可以适用的，设计者必须根据具体情况进行选是可以适用的，设计者必须根据具体情况进行选用。填料塔和板式塔有许多不同点，了解这些不用。填料塔和板式塔有许多不同点，了解这些不同点对于合理选用塔设备是有帮助的同点对于合理选用塔设备是有帮助的。1）填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷变）填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷变化更为敏感。当液体负荷较小时，填料表面不化更为敏感。当液体负荷较小时，填料表面不 能能很好地润湿，传质就效果急剧下降；
29、当液体负荷很好地润湿，传质就效果急剧下降；当液体负荷过大时，则容易产生液泛。设计良好的板式塔，过大时，则容易产生液泛。设计良好的板式塔，则具有大得多的操作范围。则具有大得多的操作范围。2）填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的）填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料，而某些类型的板式塔（如大孔径筛板、泡物料，而某些类型的板式塔（如大孔径筛板、泡罩塔等）则可以有效地处理这种物质。另外，板罩塔等）则可以有效地处理这种物质。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。式塔的清洗亦比填料塔方便。3）当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解）当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液
30、体均不问题而使结构复杂化。热时，填料塔因涉及液体均不问题而使结构复杂化。板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。同理，当板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。同理，当有侧向出料时，填料塔也不如板式塔方便。有侧向出料时，填料塔也不如板式塔方便。4）以前乱堆填料塔直径很少大于）以前乱堆填料塔直径很少大于0.5m，后来又认为，后来又认为不宜超过不宜超过1.5m，根据近，根据近10年来填料塔的发展状况，年来填料塔的发展状况，这一限制似乎不再成立。板式塔直径一般不小于这一限制似乎不再成立。板式塔直径一般不小于0.6m。5）关于板式塔的设计资料更容易得到而且更为可）关于板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，因
31、此板式塔的设计比较准确，安全系数可取靠，因此板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小。得更小。6）当塔径不很大时，填料塔因结构简单而造价便）当塔径不很大时，填料塔因结构简单而造价便宜。宜。7）对于易起泡物质，填料塔更适合，因填料对泡沫）对于易起泡物质，填料塔更适合，因填料对泡沫有限制和破碎的作用。有限制和破碎的作用。8）对于腐蚀性物质，填料塔更适合，因可采用瓷质）对于腐蚀性物质，填料塔更适合，因可采用瓷质填料。填料。9）对热敏性物质宜采用填料塔，因为填料塔内的滞）对热敏性物质宜采用填料塔，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间短。液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间短。10）填料
32、塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为）填料塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为适宜。适宜。填料塔用于：填料塔用于：n塔径小塔径小n真空操作真空操作n易起泡易起泡n腐蚀性物系腐蚀性物系n热敏性物系热敏性物系2. 板式塔板式塔 n板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。根据塔板结构形式的不同，板式塔可分为泡罩塔、筛根据塔板结构形式的不同，板式塔可分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔和喷射塔。板塔、浮阀塔、舌形塔和喷射塔。 n泡罩塔操作弹性大，效率高，液气
33、比范围大，不易堵塞，泡罩塔操作弹性大，效率高，液气比范围大，不易堵塞，易于操作；但结构复杂，造价高，压降大，安装维修麻易于操作；但结构复杂，造价高，压降大，安装维修麻烦。烦。n筛板塔效率高，处理能力强，压降小，结构简单，制造筛板塔效率高，处理能力强，压降小，结构简单，制造维修方便；但操作弹性稍低于泡罩塔，小孔径筛板易堵维修方便；但操作弹性稍低于泡罩塔，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。n浮阀塔操作弹性大，效率高，处理能力强，压降小，不浮阀塔操作弹性大，效率高，处理能力强，压降小，不易积垢堵塞，结构简单，安装容易；但其构造
34、、生产能易积垢堵塞，结构简单，安装容易；但其构造、生产能力、塔板效率及压降等略低于筛板塔。力、塔板效率及压降等略低于筛板塔。n舌形塔与泡罩塔相比，塔盘结构简单，压降小，处理能舌形塔与泡罩塔相比，塔盘结构简单，压降小，处理能力大，且安装维修方便，但操作弹性小，塔板效率低。力大，且安装维修方便，但操作弹性小，塔板效率低。1.3 化工设备零部件标准化化工设备零部件标准化化工设备常用零部件：化工设备常用零部件： 容器容器(简体、封头简体、封头)；法兰；法兰；人孔、手孔、视人孔、手孔、视孔；孔；搅拌器；搅拌器；密封装置；密封装置；联接零件；联接零件；机械机械传动件；传动件；设备附件，如支座、接管、液面计
35、、气设备附件，如支座、接管、液面计、气体或液体分布器等。体或液体分布器等。 为了便于设计、制造及零件的互换，从而提高为了便于设计、制造及零件的互换，从而提高化工设备的质量，降低成本，各国已制订了一系列化工设备的质量，降低成本，各国已制订了一系列化工设备零部件标准。化工设备零部件标准。例如：例如：筒体标准：筒体标准：GB/T 9019-2001(GB国家标准国家标准)；封头标准：封头标准：JB/T 4746-2002(JB机电部标准机电部标准)；法兰标准：管法兰有两个标准，一个是国家标准法兰标准：管法兰有两个标准，一个是国家标准（GB /T 91152000），另一个是原化学工业部），另一个是原
36、化学工业部标准（标准（HG /T 20592HG /T 20635-2009） (HG 化工部标准化工部标准)，设备法兰标准：，设备法兰标准：JB/T 470147032000；人孔标准：人孔标准：JB /T 25551979，HG /T 21515HG /T 215352005等。等。1. 公称直径与公称压力公称直径与公称压力（1）公称直径）公称直径标准化的名义直径，代号DN(或Dg)。表1-1所示卷制压力容器公称直径 化工设备及零部件标准化的最重要参数是公称直径化工设备及零部件标准化的最重要参数是公称直径与公称压力。与公称压力。(2) 公称压力公称压力 规定的标准压力等级，表示管子、法兰、
37、管件的规定的标准压力等级，表示管子、法兰、管件的耐压程度，记作耐压程度，记作PN。 如国家标准如国家标准GB /T 10482005将管路元件的公将管路元件的公称压力定为十个等级：称压力定为十个等级： 0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa、10MPa、16MPa、25MPa等。等。2筒体筒体 化工设备中圆筒形容器应用最为广泛，无论是化工设备中圆筒形容器应用最为广泛，无论是立式或卧式。其主体一般是由圆筒体和两个封头组立式或卧式。其主体一般是由圆筒体和两个封头组成的。筒体有钢板卷焊而成和取自大口径无缝钢管成的。筒体有钢板卷焊而成和取自大
38、口径无缝钢管的两种。的两种。 卷卷 板板 机机3封头封头（1）封头形式）封头形式 常见的封头形式有椭圆形、碟形、常见的封头形式有椭圆形、碟形、球形、锥形和平板封头等。球形、锥形和平板封头等。 （2）封头形式的选择）封头形式的选择 1）一般压力容器封头）一般压力容器封头(中、低中、低压压)，在条件许可时，应采用受力，在条件许可时，应采用受力状态好与制造难度不大的椭圆形状态好与制造难度不大的椭圆形封头。封头。 2）当制造条件较差时可用碟形）当制造条件较差时可用碟形或无折边球形封头，但壁厚应适或无折边球形封头，但壁厚应适当加大或采用加固措施。当加大或采用加固措施。 3）锥体封头）锥体封头(底底)一般
39、用于收一般用于收集固体颗粒或使流体分布均集固体颗粒或使流体分布均匀的场合。此外，也常用于匀的场合。此外，也常用于两直径不等设备的联结过渡两直径不等设备的联结过渡段段(变径段变径段)。 4）平板封头一般用作常压容）平板封头一般用作常压容器的盖或底。直径较大时应器的盖或底。直径较大时应加固。当制造条件较差时，加固。当制造条件较差时，也可考虑也可考虑用作小型低压设备用作小型低压设备的封头。压力容器上的孔盖、的封头。压力容器上的孔盖、法兰盖等也属平板封头。法兰盖等也属平板封头。4法兰连接法兰连接 是可拆连接的一种。由于法兰连接有较好的是可拆连接的一种。由于法兰连接有较好的强度和密封性，使用范围也较广，
40、因而在化工企强度和密封性，使用范围也较广，因而在化工企业中广泛应用。业中广泛应用。（1）工作原理）工作原理n预紧工况预紧工况：螺栓力通过法螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上，兰压紧面作用到垫片上，使垫片发生弹性或塑性变使垫片发生弹性或塑性变形，以填满法兰压紧面上形，以填满法兰压紧面上的不平间隙的不平间隙。n操作工况：操作工况：当通入介质压当通入介质压力时，螺栓被拉长，法兰力时，螺栓被拉长，法兰压紧面沿着彼此分离的方压紧面沿着彼此分离的方向移动、垫片的压缩量减向移动、垫片的压缩量减小，垫片产生部分回弹，小，垫片产生部分回弹，预紧密封比压下降。预紧密封比压下降。（2）分类）分类化工设备用的法兰有两类
41、：化工设备用的法兰有两类：n管法兰用于管道连接。管法兰用于管道连接。n压力容器法兰（或称设备法兰）：用于设备筒体压力容器法兰（或称设备法兰）：用于设备筒体（或封头）的连接。（或封头）的连接。5.垫片垫片n作用：密封、增大承力面积、锁紧等作用。作用：密封、增大承力面积、锁紧等作用。n类型：类型：按材料有：按材料有： 橡胶板、塑料板、石棉板、石棉橡胶板、缠绕橡胶板、塑料板、石棉板、石棉橡胶板、缠绕垫片垫片(薄金属带与石棉带一起缠绕成型薄金属带与石棉带一起缠绕成型) 、金属片包、金属片包裹石棉垫片、金属垫片等。裹石棉垫片、金属垫片等。按形状分有：按形状分有： 平面、环状平面、环状(O形环形环)、波形
42、、波形(齿形齿形)等。等。 缠绕垫片缠绕垫片 金属垫片金属垫片 耐油橡胶垫片耐油橡胶垫片普通橡胶垫片普通橡胶垫片适用于温度低于适用于温度低于120的场合。的场合。石棉橡胶板石棉橡胶板用于对水蒸汽温度低于用于对水蒸汽温度低于450，对油类温度，对油类温度低于低于350，压力小于，压力小于5MPa以下的情况。以下的情况。对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。在一些重要场合，则可用聚四氟乙烯作垫片材料。在一些重要场合，则可用聚四氟乙烯作垫片材料。缠绕式垫片具有多道密封作用，在温度、压力有较大缠绕式垫片具有多道密封作用，在温度、压力有较大波动时应用。波动时应用。6手孔和人孔手孔和人孔 为了便于安装、检修或清洗设备内部的装置，为了便于安装、检修或清洗设备内部的装置，需要在设备上开设人孔或手孔。需要在设备上开设人孔或手孔。7支座支座n设备的支座用来支承设备的重量和固定设备的位设备的支座用来支承设备的重量和固定设备的位置。支座有适用于立式设备和卧式设备两大类，置。支座有适用于立式设备和卧式设备两大类，分别按设备的结构形状、安装位置、材料和载荷分别按设备的结构形状、安装位置、材料和载荷情况而有多种型式。情况而有多种型式。 悬挂式支座悬挂式支座 鞍式支座鞍式支座 裙座裙座 腿式支腿式支座座
