1、第章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，达到加热或冷却的目的。如热交换器、
2、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，并设有各种化工工艺接管，以及为检修方便开设
3、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）受内压）受内压 压力小于压力小于0.1MPa为常压容器为常压容器,0.11.6MPa为低压容器，为低压容器，1.610MPa为中压容器，为中压容器，10100MPa为高压容器，为高压容器，100MPa为超高压。为超高压。2）受外压）受外压 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
4、外有夹套。1MPa=10 kg/cm=1N/mm3.容器分类容器分类（1）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
5、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（
6、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（容积大于5m3）（2）具有下列情况之一的，为第二类压力容器：）具有下列情况之一的，为第二类压力容器：中压容器；中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性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）；程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。低压搪玻璃压力容器。（3）除上述
7、规定以外的低压容器为第一类压力）除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。容器。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
8、）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
9、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拌器 三宽叶桨式搅拌器三宽叶桨式搅拌器表1-1所示卷制压力容器公称直径桨叶又分为平直叶和弯曲叶两种。操作工况：当通入介质压力时，螺栓被拉长，法兰压紧面沿着彼此分离的方向移动、垫片的压缩量减小，垫片产生部分回弹，预紧密封比压下降。2）受外压 如真空容器(真空精馏塔)或容器外有夹套。（1）反应类设备 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、沉降等单元操作。（3）除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。折叶桨式搅拌器 三宽叶桨式搅拌器使物料循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。设备的支座
10、用来支承设备的重量和固定设备的位置。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。表1-1所示卷制压力容器公称直径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。f垫圈 g分层搁板 h管箱筒节 i管板 j折流板 k支持板（3）除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。DN2000鞍座是指支承DN2000mm容器的鞍式支座。（3）搅拌装置 各种物料混合均匀，接触良好。由于法兰连接有较好的强度和密封性，使用范围也较广，因而在化工企业中广泛应用。敞开的侧壁有利于气体和液体通过，减少了填料层内滞液死区。（3）除上述规定以外的低压容器
11、为第一类压力容器。补偿环密封圈2阻止了介质可能沿补偿环和轴之间间隙的泄漏（泄漏点2）；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，
12、剪切作用较小，上下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时，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。因此它适用于适用于乳浊液、悬浮液乳浊液、悬浮液等。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
13、轮式搅拌器齿形圆盘涡轮式搅拌器 5）特殊型式搅拌器）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
14、搅拌器螺带螺杆式搅拌器（4）轴封装置）轴封装置 搅拌轴是转动的，釜体封头是静止的，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，必须进行密封在搅拌轴伸出封头之处必然有间隙，必须进行密封(轴轴封封)，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，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。逸出和杂质的渗入。通常采用填料密封或机械密封。填料密封结构简单、易于制造，并适用于低压、低温的填料密封结构简单、易于制造，并适用于低压、低温的场合。场合。图1-12 填料密封结构机械密封机械密封 工作特性工作特性 机械密封又称端面密封（机械密封又称端
15、面密封（Mechanical End Face Mechanical End Face SealSeal），是旋转轴用动密封。），是旋转轴用动密封。n机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗底，毋需经常维修，且能适应生产过程自动化和高底，毋需经常维修，且能适应生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。目前水平目前水平n单级压力：单级压力：10 3pa35MP an使用温度：使用温度：最高达最高达1000C；
16、最低可达低温；最低可达低温深冷深冷n机器转速机器转速：高达：高达50000r/minnpV值：值：达达1000Mpa m/s 工作原理工作原理n机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相 对滑动的端面在流体压力和补偿机构的对滑动的端面在流体压力和补偿机构的 弹力（或磁力）作用下保持接合并配以弹力（或磁力）作用下保持接合并配以 辅助密封而辅助密封而 达到的阻漏达到的阻漏 的轴封装置。的轴封装置。n该密封端面有时也称为摩擦副，是机械密封该密封端面有时也称为摩擦副，是机械密封的核心。的核心。n摩擦副在磨损后在弹簧和介质压力的推动下摩擦副在磨损后在弹簧和介质压力的推动下实现补
17、偿，始终保持两密封端面的紧密接。实现补偿，始终保持两密封端面的紧密接。摩擦副摩擦副一般采用金属材质，机械强度高。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；对拉西环填料，再分布器的距离约为塔径的253倍，对鲍尔环及鞍形等较好填料约为塔径的510倍，但通常不应超过6m。2化工容器可分成哪几类？除了课本介绍的几种分类方式外，你还知道哪些分类方式？请举例说明。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。对黏稠物料，采用行星传动的搅拌器。表1-1所示卷制压力容器公称直径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
18、帮助的。管子的直径可分为外径、内径、公称直径。2）框式和锚式搅拌器 框式搅拌器结构比较坚固，搅动物料量大。75m以下的塔，喷淋点至少应为160个/m2。填料层内流体孔道增多，使气液分布更加均匀，传质效率得以提高。桨叶又分为平直叶和弯曲叶两种。在填料层内每隔一定高度设置液体再分布装置（4）塔类设备 主要用于吸收、精馏、萃取等单元操作。管子的公称直径和其内径、外径都不相等，例如：公称直径为100mm的无缝钢管有102*5、108*5等好几种，目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰、垫片等结构尺寸与连接尺寸。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。（
19、1）釜体 为进行化学反应提供一定的空间的容器。2）受外压 如真空容器(真空精馏塔)或容器外有夹套。压盖与机体联接处的泄漏点4不属于机械密封，常用O型圈和垫片来密封。n补偿环密封圈补偿环密封圈2阻止了介质可能沿补偿环和轴阻止了介质可能沿补偿环和轴之间间隙的泄漏（泄漏点之间间隙的泄漏（泄漏点2）；）；n而非补偿环辅助密封圈而非补偿环辅助密封圈7阻止了介质可能沿非阻止了介质可能沿非补偿环与压盖之间间隙的泄漏（泄漏点补偿环与压盖之间间隙的泄漏（泄漏点3）。）。紧定螺钉紧定螺钉 弹簧座弹簧座 弹簧弹簧 密封圈密封圈 补偿环补偿环 非补偿环非补偿环 密封圈密封圈 防转销防转销n工作时，辅助密封圈无明显相对
20、运动，工作时，辅助密封圈无明显相对运动，基本上属于静密封。基本上属于静密封。n压盖与机体联接处的泄漏点压盖与机体联接处的泄漏点4不属于机械不属于机械密封，常用密封，常用O型圈和垫片来密封。型圈和垫片来密封。紧定螺钉紧定螺钉 弹簧座弹簧座 弹簧弹簧 密封圈密封圈 补偿环补偿环 非补偿环非补偿环 密封圈密封圈 防转销防转销机械密封结构图机械密封结构图紧定螺钉紧定螺钉 弹簧座弹簧座 弹簧弹簧 密封圈密封圈 动环动环 静环静环 密封圈密封圈 防转销防转销 机械密封的基本结构机械密封的基本结构n机械密封安装在旋转轴上，密封腔内有补偿环机械密封安装在旋转轴上，密封腔内有补偿环1、补偿环辅助密封圈补偿环辅助
21、密封圈2、弹簧、弹簧3、弹簧座、弹簧座4、紧定螺、紧定螺钉钉5，它们随轴一起旋转。，它们随轴一起旋转。n机械密封的其它零件，包括非补偿环机械密封的其它零件，包括非补偿环6、非补偿、非补偿环密封圈环密封圈7和防转销和防转销8安装在压盖内，压盖与机体安装在压盖内，压盖与机体用螺栓联接。用螺栓联接。紧定螺钉紧定螺钉 弹簧座弹簧座 弹簧弹簧 密封圈密封圈 补偿环补偿环 非补偿环非补偿环 密封圈密封圈 防转销防转销 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。不易泄漏的端面密封。机械密封与填料密封比较机械密封与填料密封比较n优点：优点：（1）密封可
22、靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄）密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，其泄漏约为软填料密封的漏量很小，其泄漏约为软填料密封的1；（2）使用寿命长，在油、水介质中一般可达）使用寿命长，在油、水介质中一般可达12年年或更长，在化工介质中一般工作半年以上；或更长，在化工介质中一般工作半年以上；（3）摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封）摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的的1050；（4）轴或轴套基本上不磨损；）轴或轴套基本上不磨损；（5）维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情）维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修；况下不需经常性维修；（6）抗振性好
23、，对旋转机械轴的振动、偏摆以及）抗振性好，对旋转机械轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；轴对密封腔的偏斜不敏感；（7）适用范围广，机械密封能用于高温、低温、）适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀介高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。质和含磨粒介质的密封。n缺点：缺点：（1）结构较复杂，对加工制造要求高；）结构较复杂，对加工制造要求高；（2）安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技）安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平；术水平；（3）发生偶然性事故时，处理较困难；）发生偶然性事故时，处理较困难；（4）价高）价高（5 5
24、）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。2）框式和锚式搅拌器 框式搅拌器结构比较坚固，搅动物料量大。3化工生产对化工设备的基本要求有哪些？第二个桨叶安装在下部，把液体往上推。对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。2化工容器可分成哪几类？除了课本介绍的几种分类方式外，你还知道哪些分类方式？请举例说明。填料层内流体孔道增多，使气液分布更加均匀，传质效率得以提高。中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPam3）。10100MPa为高压容器，75m
25、以下的塔，喷淋点至少应为160个/m2。该密封端面有时也称为摩擦副，是机械密封的核心。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。10）脉冲填料：是由带缩颈的中空棱柱形单体，按一定方式拼装而成的一种规则填料。（5）维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修；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；由于高径比的减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了阻力。（2）具有下列情况之一的，为第二类压力容器：使物料循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。设备的支座用来支承设备的重量和固定设备的位置。如吸收塔、干燥塔和过滤塔等。压
26、力容器上的孔盖、法兰盖等也属平板封头。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
27、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 2）当制造条件较差时可用碟形或无折边球形封头，但壁厚应适当加大或采用加固措施。7）球型 球体为空心，气体和液体从其内部经过。填料层内流体孔道增多，使气液分布更加均匀，传质效率得以提高。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。4）以前乱堆填料塔直径很少大于0.封头的公称直径与筒体一致。机械密封的基本结构塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。压力容器上的孔盖、法兰盖等也
28、属平板封头。100MPa为超高压。普通橡胶垫片适用于温度低于120的场合。75m以下的塔，喷淋点至少应为160个/m2。敞开的侧壁有利于气体和液体通过，减少了填料层内滞液死区。敞开的侧壁有利于气体和液体通过，减少了填料层内滞液死区。机械密封的基本结构泡罩塔操作弹性大，效率高，液气比范围大，不易堵塞，易于操作；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。管子的公称直径和其内径、外径都不相等，例如：公称直径为100mm的无缝钢管有102*5、108*5等好几种，目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰、垫片等结构尺寸与连接尺寸。根据塔板结构形式的不同，板式塔可分为泡罩塔
29、、筛板塔、浮阀塔、舌形塔和喷射塔。机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗底，毋需经常维修，且能适应生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。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n塔设备塔设备有许多种类型，塔设备是化工、石油有许多种类型，塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。它可化工和炼油生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。相际传质及传热的目的。n可在塔设备中完成常见的可在塔设备中完成常
30、见的单元操作单元操作有：精馏、有：精馏、吸收、解吸和萃取等。吸收、解吸和萃取等。n此外，此外，工业气体工业气体的冷却与回收、气体的湿法的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热。净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热。精馏原理精馏原理 (Principle of Rectify)(Principle of Rectify)n蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发气中的难挥发(高沸点高沸点)组分不断地向下
31、组分不断地向下降液中转移。降液中转移。n蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。分则愈富集，达到组分分离的目的。n由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。出。n塔底流出的液体，其中的一部分送入再塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体
32、作为釜残液取出部分液体作为釜残液取出。1.2.4 塔设备塔设备 一般可将塔分成填料塔和板式塔两大类。一般可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。n底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分料表面流下。气体从塔底送入，
33、经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。散相。目前所使用的环型填料中最为优良的一种。拉西环结构简单，制造容易，但堆积时相邻环间易形成线接触，填料层的均匀性差，因而存在严重的向壁偏流和沟流现象
34、，致使传质效率低。对滑动的端面在流体压力和补偿机构的DN2000鞍座是指支承DN2000mm容器的鞍式支座。3 换热设备 管壳式换热器封头标准：JB/T 4746-2002(JB机电部标准)；6）环矩鞍 兼具环型、鞍型填料的优点。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。敞开的侧壁有利于气体和液体通过，减少了填料层内滞液死区。因此，对液体分布装置的基本要求是：能均匀分布液体；另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。桨叶又分为平直叶和弯曲叶两种。机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相因此，对液体分布装置的基本要求是：能均匀分布液体；机械密封性能
35、可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗底，毋需经常维修，且能适应生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。筒体标准：GB/T 9019-2001(GB国家标准)；操作工况：当通入介质压力时，螺栓被拉长，法兰压紧面沿着彼此分离的方向移动、垫片的压缩量减小，垫片产生部分回弹，预紧密封比压下降。对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。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。（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
36、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
37、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
38、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。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
39、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
40、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。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
41、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
42、 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。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
43、、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：）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
44、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。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
45、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
46、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。当需要有更大的流速时，反应釜内设有导流筒。补偿环密封圈2阻止了介
47、质可能沿补偿环和轴之间间隙的泄漏（泄漏点2）；（3）发生偶然性事故时，处理较困难；2化工容器可分成哪几类？除了课本介绍的几种分类方式外，你还知道哪些分类方式？请举例说明。由于高径比的减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了阻力。填料层内流体孔道增多，使气液分布更加均匀，传质效率得以提高。机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相填料密封结构简单、易于制造，并适用于低压、低温的场合。弹力（或磁力）作用下保持接合并配以机械密封又称端面密封（Mechanical End Face Seal），是旋转轴用动密封。如管法兰，DN200管法兰是指连接DN200mm管子的管法兰。2）填料塔不宜于处理易聚合
48、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、泡罩塔等）则可以有效地处理这种物质。7）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。如国家标准GB/T 10482005将管路元件的公称压力定为十个等级：化工设备中圆筒形容器应用最为广泛，无论是立式或卧式。作用：密封、增大承力面积、锁紧等作用。5）关于板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，因此板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小。（3）除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。（4）轴封装置 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，必须进行密封(轴封)，以保持设备内的压力(或真空度)，防
49、止反应物料逸出和杂质的渗入。10100MPa为高压容器，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6m6m。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
50、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，传质效果急剧下降；当液体负荷过很好地润湿，传质效果急剧下降；当液体负荷过大时，则容易产生液泛。设计良好的板式塔，则大时，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。具有大得多的操作范围。2）填料塔不宜于处
