1、1目 录第一章 化工设备 第 2 页第一节 塔器 第 2 页第二节 加热炉 第 6 页第三节 换热设备 第 8 页第四节 容器 第 10 页第五节 泵 第 11 页第六节 压缩机 第 16 页第七节 化工设备材料 第 18 页第八节 问答题 第 23 页第二章 电气、仪表 第 24 页第一节 电气概况 第 24 页第二节 电气基础知识 第 30 页第三节 常用电气基本操作 第 38 页第四节 仪表自控基本知识 第 40 页第三章 思考题 第 页2第一章 化工设备第一节 塔器塔器是化工生产中实现气相和液相或液相和液相间传质的最重要的设备之一，设计压力低于10.0Mpa（包括真空） ，设计温度高于
2、40低于 550。在塔器中所进行的工艺过程虽然各不相同，结构类型各异，但总的来说仅可划分为板式塔和填料塔两大类。不论板式塔或填料塔，从设备设计的角度来看，其基本结构可以概括为：塔体，包括筒节、端盖和联接法兰等；内件，指塔板或填料及其支撑装置及喷淋装置；支座，一般均用裙式支座；附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。塔按内件分为板式塔和填料塔。下面以板式塔为例。1.1.1 塔体（筒体、封头、联接法兰等）(1) 筒体：筒体由数段筒节拚焊而成。常用来制造筒体的材料有 16MnR,20R,有时用0Cr18Ni9Ti 以及复合钢板。(2) 封头：常
3、见的压力容器的封头又称端盖，有半球形、椭圆形、蝶形、锥形及平板等。在实际生产中，大多数塔器采用椭圆形封头，而半球形封头受力最均匀，因而常用在高压容器上；平板封头应力突变最大，一般应用于常压容器。1.1.2 内件塔盘、各种气体液体出入管、除雾器、挡板及过滤器等塔盘结构型式很多，常见的有圆形泡罩、槽形泡罩塔盘，S 型塔盘，舌型塔盘，浮阀塔盘，浮舌塔盘，浮动喷射塔盘以及筛孔塔盘，在石油、化工中，用的较多的是圆形泡罩、浮阀、浮舌和筛孔等几种。这里就主要介绍浮阀和筛孔塔盘结构。(1) 浮阀塔盘：浮阀按其结构又分为两大类：一是盘状浮阀，也就是浮阀是圆盘形，塔板上开圆孔，三条腿固定浮阀升高位置，另外是十字架
4、固定升高位置，其中以 FI 型为多。另外一种是条状浮阀，是带支腿的长条片，塔板上是长条孔。浮阀的特点是：操作弹性大，最宜工作区范围大，由于气体从浮阀下吹出是靠近塔板处水平吹入液层内；因此雾沫夹带也小，气体流量可提高，生产能力大；由于塔板上只有浮阀片，流动障碍少，所以液面落差也少；全塔盘鼓泡均匀，效率可提高；另外还有压降较小，结构简单，安装方便，造价低等一系列优点。对于浮阀塔板的结构型式可分为两种，一种是整块式；另一种是分块式，对于实际使用的塔盘，特别是炼油工业常采用分块式，而整块的仅用于塔径较小的塔。分块式塔盘都可以从人孔中进出，以便于安装和检修。在塔内圆周上每隔一定距离焊有支承圈，用以支承塔
5、盘。塔板通过螺栓联接或特制固定件与支承圈相联，塔盘之间通常采用螺栓或卡子互相联接从而组成整块塔盘。从塔盘液体流向来看，塔盘可分为单流式和双流式塔盘。单流式适用于塔径较小的塔；一般塔3径为 2002400mm 时采用单流式；当塔径在 2000mm 以上时可用双流式。板式塔 填料塔塔的结构简图4常用的分块式塔板有自身梁式和槽式两种结构，自身梁式塔板的连接分为与支承圈的连接、塔板与塔板之间的连接。常用的塔盘紧固件有卡子、螺栓和龙门铁。卡子由下卡（包括卡板及 M10 螺栓） 、椭圆垫板及螺母等零件组成，当拧紧螺母时，通过椭圆垫板和卡板把塔板紧固在支持圈或支持板上，为便于安装，塔板上的卡子孔通常开成长圆
6、形，塔盘板之间也可用 M10 螺钉直接相连。龙门铁结构可用于塔盘板之间、塔盘板与支持圈或支持板之间的连接，其结构类型甚多，它具有结构简单、制造方便、能节省不锈钢等优点，但安装时要施焊，拆卸时要锤击，因此不宜用于易燃易爆及腐蚀的介质。槽式塔板与支持圈连接结构与自身梁式大致相同，而槽式塔板的连接则采用螺栓连接。螺栓若在上面，即为上拆结构；若在下面，即为下拆结构，有的可做成上下可拆结构。(2) 筛孔塔盘：筛孔塔盘的结构很简单，就是在钢板上钻了许多三角形排列的小孔, 小孔直径在 1025 不等。气流从小孔中穿出吹入液体内鼓泡，液体以横流过塔板从降液管中流下，这种塔盘开孔率、生产能力也可较大，气流没有拐
7、弯，压降也较小，塔板上无障碍物，液面落差较小，鼓泡可以较均匀，但它的操作弹性小，气流负荷变小时，就易泄漏，效率下降。在塔板上，筛孔的排列一般采取顺排和叉排两种方式。整个筛孔塔板由一块块矩形板组合而成，每块塔板由人孔送入塔内进行组装。1.1.3 支座裙式支座由裙座体、基础环板、螺栓座、基础螺栓等部分组成。裙座体一般有圆筒形和圆锥形两种。1.1.4 附件（人孔、各类进出料接管及仪表接管、塔的外平台等）(1) 人孔：对于塔径较大的塔，为了方便检修，对设备内部进行清洗、安装及拆卸内部部件，在塔上常开设有人孔。人孔的结构一般分为圆形和椭圆形两种，圆形人孔制造方便，因此应用较广泛；椭圆形人孔制造较困难，但
8、它对压力容器的器壁削弱较小,为减少对器壁的削弱和减少密封面，人孔尺寸尽量要小，目前所有人孔已标准化，其大小为 400，450，500，600mm 这四种。(2) 接管：为控制操作过程，需测量温度、压力及液面等，在容器上装有安装这些仪表的接管，此类接管直径都较小，因此一般采用带有内、外管的短接管直接焊接在设备上，这些接管常采用与塔体材质相同的材质来制造。炼化部丁二烯装置的 2#常减压的常减压塔和 1#芳烃装置的 1#常减压的常减压塔的结构形式就如图所示的板式塔。炼化部共有各类塔器 286 台，包含各种类型的塔。常减压装置中的减压塔是比较典型的一种。减压塔的功能是用来分馏粗馏塔中沸点高于大约 70
9、00F （370 0C）的烃类。减压塔的压力，在污重油收集盘下，可降低到大约 1.0 磅/平方英寸（绝对压力） 。从粗馏塔塔底到粗馏塔的总压力降为528.7 磅/平方英寸（绝对压力） 。这样大的压力差能使大量的烃类在减压塔塔顶内蒸出来，而塔底温度，可维持在不超过 730780 0F，这要由所进的原料来决定。为了从塔底中更好地取出有用的产品，以及生产出有良好针入度的沥青，可以从塔底集油槽导入汽提蒸汽，来降低塔底液的分压。与大多数的分馏塔相比较，减压塔的进料管是很大的。这是由于低压，使减压塔进料几乎大部份被汽化了。同样还需要使用一种叫切线分配器的特殊分配器，使进料发生旋转，避免分配器上部的设备由于
10、原料进入低压的减压塔后急剧膨胀而造成损失。减压塔的内件按最小压降来设计。污重油收集盘、格栅板和破沫网是贯穿整个塔横截面的内件。格栅板和破沫网使夹带在快速上升的气体中的液滴凝聚而得以去除。喷淋分配器有助于格栅板和破沫网的去除液滴的作用。在减压塔内设有塔板，所谓的塔板仅是一种间隔排列的挡板。挡板的边缘钻有孔，并有金属网络加强。挡板交错安装，对凝液有一种阶梯效应。热气体通过阶梯使液体中低沸点组份在次气化。收集盘设计成为在侧线切割料抽出泵进口液体中不含有气体。在泵启动时，将不凝性气体排放回塔内，这将极大地有助于泵的启动。当泵运转正常时，将排放关闭。减压塔的顶部是锻成直径缩小的，因为在顶部物料的流动比塔
11、的侧线要少些。事实上，原料中如果轻馏份过多，或塔底料由于热裂解生成的轻馏份过多，会使得对减压塔抽空并维持减压塔低压的真空喷射泵负荷过重。减压塔一般设计成能承受内压 50 磅/平方英寸（表压） （3.5 公斤/厘米 2）和绝对外压 14.7 磅/平方英寸。为了加强塔壁承受这二个压力，采取了加强肋措施。就是每隔几英尺围绕塔身焊接一个加强圈。在 2 号乙烯 70 万吨改造项目中引进一种波纹筛板塔，波纹筛板塔是 S&W 公司专利塔盘，该塔盘塔径小通量大的优点。波纹板顾名思义是波纹形状的塔板，在波纹的波谷和波纹上开有小孔，也就是说把开孔的平板轧制成波纹板，若干个小塔板组装成一个完整塔板。 DA-2135
12、 急冷油塔该塔的作用与 DA101 的作用相同，都是分离裂解气中的重组份，产出急冷油和燃料油。现将DA2135 与 DA101 作一下比较，从中找出两者的差异。内径 mm T-T 长度 mm 塔板 塔板作用 特点DA2135 6200/660029650/裙59001 10 波纹塔板1118 波纹塔板1922 波纹塔板精馏盘油产出急冷油产出新型塔板，区域明确，枝状进料管，18#与 19#塔板间有升气管板。DA101 6600 23100/裙66001 15 浮伐1625 折流板精馏中段急冷油产出传统塔板，指状进料管无升气管板。从外形上看，两塔塔径相同，不过 DA2135 上部 6200mm 段
13、塔径小 400mm，从高度上看，DA2135比 DA101 高 5850mm。从内部结构看，DA2135 不用传统的浮伐塔板和折流板，而用先进的不结垢、无活动部件的波6纹筛板，不会出现类似浮阀冲掉现象。由于塔板结构不同，所采用的回流进料管的形式有差异。 DA-2140 急冷水塔急冷水塔的作用是把从急冷油塔塔顶来的裂解气中的 C1C4 分离出来，进入裂解气压缩区，而塔釜的水与烃类分层，水用于换热网络系统，使热量充分利用后返回急冷水塔，烃类汽油一部分用于急冷油塔塔顶回流，其余部分作为精馏汽提塔的进料。现将 DA2140 与 DA104 作一下比较。内径 mm T-T 长度 mm 塔板 特点DA21
14、40 4600/6400 8150/18400裙 6300110 波纹塔板1118 波纹塔板新型塔板，塔釜有 V 形挡板将油水分离。DA104 5000/6800 3700/14200裙 310015 填料614 浮伐塔板传统塔板，规整填料和乱堆填料。从外形上看，新塔塔径小于老塔，但新塔比老塔高出 9550mm。从内部结构看，DA2140 不用传统的浮伐塔板与填料想结合的塔型，而是采用先进的波纹筛板塔板，不会出现类似浮阀冲掉现象，由于塔板结构不同，10#与 11#塔板之间的进料管结构形式是枝状形，而 5#6#塔板之间的进料管结构形式是指状形。DA2140 塔釜设有 V 型挡板油水分离器，而DA
15、104 塔在塔外设 FA120 油水分离器。第二节 加热炉管式加热炉简称加热炉，是保证供给油料（或油品）的加热蒸发及化学反应等所需的热量。其燃料一般是炼厂的燃料气或燃料油。目前出现的炉型不下十几种，按用途可分为纯加热炉和加热反应炉；按传热方式可分为纯对热炉、辐射室炉和辐射对流炉；按炉体形状可分箱式炉（包括斜顶炉） 、立式炉、圆筒炉、无焰炉等。加热炉它是由辐射室、对流室、燃烧系统等组成。1.2.1 辐射室（燃烧室）辐射室又叫炉膛，是加热炉的核心部分，它配置有燃烧器，采用气体燃料或液体燃料进行燃烧，将高温烟气和火焰所放出的热量主要以辐射传热的方式传给敷设在室内的辐射管，供给管内的原料油加热或汽化所
16、需的热量。1.2.2 对流室对流室将从辐射室流出的高温烟气和火焰所放出的剩余热量主要以对流传热形式传给敷设在室内的对流炉管。对流室除加热油品之外，有时还附有加热饱和水蒸气成为过热水蒸气的任务。1.2.3 燃烧器一个完整的燃烧器通常由燃料喷嘴、配风器和燃烧道这三部分组成，燃烧器分成燃油、燃气和油气联合三种形式。燃烧器俗称火嘴，对炉型及尺寸有很大的影响，这是炉子操作好坏的关键，用气体作燃料的火7嘴，用液体做燃料的叫油嘴，还有油瓦斯联合火嘴。火嘴包括燃料喷嘴，调风器和火道三部分。喷嘴供给燃料，调风器调节并引入空气，火道可给火焰根部提供高温热源以保证燃烧稳定。1.2.4 炉管连接件的品种它的品种很多，
17、常用的有：急弯弯头、回弯头、集合管等，弯头：是将炉管连接成一个整体的管式加热炉的一般结构图部件，它使油品流向回转 180，在进、出口处也有流向回转 90的,所以可分 180弯和 90弯头二种。它的材质一般和炉管基本相同，按制造方法不同，常用的回弯头分为锻造和铸造二种，急弯弯头分为推制和铸造二种，有的回弯头带有可拆堵头，适用于结焦严重需经常检查与清焦的炉管，则集合管一般是由带孔管段和封头组成，按制造方法可分为铸造和拨制。1.2.5 炉管、管件和管板炉管是加热炉的重要部件，它在十分苛刻的条件下操作，外面直接接触热源，温度高而且有氧化腐蚀。所以相对应炉管所处的腐蚀环境，炉温高的炉管应满足性能： 要求
18、足够的耐热性，以防止炉管在高温下蠕变。 要有足够的抗氧化性及耐腐蚀性。 为了能承受一定操作压力及抵抗机械清焦的冲击，需要有一定的强度，同时为了与回弯头连接，也要有合适的硬度。炼化部有各类管式加热炉 92 台，基本炉型有裂解炉、转化炉、焦化炉、立式圆筒炉。裂解炉8是乙烯装置中重要设备，介质在炉管中加热并反应成裂解气。1乙烯装置的裂解炉为倒置式双梯台炉结构，辐射段在炉中央，余热锅炉在炉顶，对流段是原料油预热器，过热器和锅炉给水预热器放置在炉下部，辐射段炉管采用单排中心布置立管、双面轴辐射，在炉壁梯台上放置倒垂式长焰油气混合烧嘴。2乙烯老区的裂解炉是美国鲁姆斯公司 SRT-型，辐射管为竖式排列共 6
19、 组排管，每组排管为 4 程，进口 4 根，出口 1 根，加热炉侧壁设有气体无焰烧嘴，底部设有油气联合烧嘴。转化炉是制氢装置的主要设备，转化炉炉管中装有催化剂，介质在炉管中加热反应成转化气。2炼油和 2芳烃都有转化炉，炉型结构相同，均为竖式排列、单程、双面辐射，上下各有集合管，集合管与炉管的连管称为猪尾巴，可补偿炉管的热膨胀量。燃烧器设在顶部，转化炉的对流段由蒸汽发生器、蒸汽过热器、空气预热器三部分组成。第三节 换热设备在化工生产中换热器是极为重要的通用设备，其目的适当地选取冷热介质实现热量交换，满足一定的工艺要求或节能目的。按工艺功能可分为：1、换热器 两种不同温位的工艺物流相互进行显热交换
20、的设备。2、冷凝器 塔顶物流的冷凝或者反应器的冷凝循环回流的设备。3、蒸发器 专门用于蒸发溶液中的水或溶剂。4、过热器 对饱和蒸汽再加热升温的设备。5、加热器 加热工艺物流的设备，一般采用水蒸气、导热油（导生油） 、熔盐等为加热介质。6、冷却器 冷却工艺物流的设备，一般以水、空气等作为冷却剂。7、再沸器 用于蒸馏塔底蒸发物质，其中热虹吸式再沸器被蒸发的物料依靠液头差自然循环蒸发。8、废热锅炉 由高温物流或废气中回收余热而发生蒸汽。但根据冷、热物流热量交换的方式又可基本上分为三大类，即间壁式、混和式和蓄热式。在这三类换热器中，间壁式使用最广。1.3.1 间壁式换热器最常见的间壁式换热器是管壳式换
21、热器。管壳式换热器可分为固定管板式、浮头式、U 型管式、填函式、滑动管板式等几种。炼化部使用最多的是前面三种类型换热器（即固定管板式、浮头式、U 型管式） 。1.3.1.1 固定管板式换热器当冷热物流温度相差不大时，可采用固定管板即把两端管板与壳体制成一体的结构式。结构简9单成本低，但壳程清洗困难，要求管外流体必须洁净而不易结垢。为减少温差引起的热应力，可在壳体上设有膨胀节以减少热应力1.3.1.2 浮头式换热器这种换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动这种结构不但完全消除热应力，而且整个管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修。尽管其结构较为复杂，造价较高，它还是应用较
22、多的一种形式，但小浮头端容易造成泄漏。炼化部的大部分浮头式换热器的结构即如下图所示。1.3.1.3 U 型管式U 型管式换热器的每根换热管都弯成 U 型，进出口分别安装在同一管板的一，封头以隔板和管板筋分成两室。管束可以自由伸缩，而与外壳无关。在结构上它比浮头式简单，但管程不易清洗。1.3.2 套管式它是由两根不同直径的管子，同心相套，再由弯管连接而成，冷热两种流体分别由内管和管间相互向通过，进行热量交换。它结构简单，能受高压，应用方便。ABS、EBS 浮头式换热器简图1.3.3 沉浸式蛇管换热器在水槽中设置蛇形盘管，蛇形管形状和水槽相适应。1.3.4 空气冷却器空冷器由管束、管箱、支持架、风
23、机所组成。管束：管子的材料一般是碳钢，特殊场合下用的不锈钢、合金钢、铝等。翅片采用导热性能好的铝带缠绕在钢管上。管束安装的位置有立式、卧式、人字式（斜顶式） 、园环式等，目前在炼油厂中使用最多的就是卧式和人字式。人字式的管束斜放，风机安装在中间的空间内，其优点是结构紧凑，占地面积小。卧式管束作水平放置，用作冷凝器时为使冷凝液不致停留在管束中，通用使其有 3左右的倾斜，风机置于上部或下部，其管线布置较清楚，管束表面空气分布较均匀，造价较低。1.3.5 湿式空冷器10湿式空冷器是一种新型空气冷却器，它借助少量水在翅片表面的蒸发而强化传热，具有传热系数高，冷却能力强，冷后温度低，用水量少等优点，可以
24、普遍用于 7080的油品的冷却，以取代水冷器。炼化部有各类换热设备 1960 台，大多数为常规结构。加氢反应器进出物换热器为高压临氢设备，壳体材质是铬钼钢，内堆焊不锈钢耐蚀层，采用焊接密封形式。用循环水冷却介质的换热器称为水冷器，水侧一般设有防腐层。鼓风式空气冷却器 引风式空气冷却器水平式空气冷却器图第四节 容器容器在化工生产中是一种极其广泛，且结构简单的设备，这里所讲的容器是指起到储存或中间暂留物料或介质的设备，容器又可以分为压力容器和常压容器(含真空)，因其服务的对象不同，操作条件各异，所以结构型式也有所不同。1.4.1 容器分类(1) 压力容器：是指设备内腔压力大于等于 0.1Mpa 的
25、容器；(2) 常压容器：是指设备内腔压力小于 0.1Mpa(含真空)的容器；1.4.2 压力容器监察管理的范围根据中华人民共和国劳动部颁发的规程容器安全技术监察规程规定：应同时具备下列条件的压力容器(规程不适于容器除外)，是要求在技术监督局使用登记管理范围内的。(1) 最高工作压力(P W)大于等于 0.1MPa(不含液体静压力)。(2) 内直径(非园形截面指断面最大尺寸)大于等于 0.15m，且容积(V)大于等于 0.025M3 。(3) 介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。压力容器按压力等级可分为低压容器（0.1MPaP1.6 Mpa)、中压容器（1.6MPaP10 Mpa)、高压容器（10MPaP100Mpa、超高压容器（P100Mpa） 。
