化工设备基础(刘尚明)课件ppt.ppt

乐学实践创新项目中 职 化 学 工 艺 国 家 规 划 教 材化工设备基础化工设备基础“十二五”职业教育国家规划教材项目一目一 了解化工设了解化工设备备基基础础知知识项目二目二 熟悉反熟悉反应器器13项目目五五 学习学习泵项目目六六 认识压压缩机机2项目三目三 认识塔塔设设备备项目四目四 学习学习换热器器4项目目七七 了解了解其他其他化工设化工设备备项目目八八 了解了解管管路及路及管操管操作作国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础教 材目 录CONTENTS了解化工设了解化工设备备基基础础知知识国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础项目 一学习目标：了解化工生产对化工设备的要求认识本课程涉及到的有关规范并会查询了解化工设备的种类、使用材料类型、特性及应用了解化工设备管理知识任务一了解化工设备基础知识任务二学习化工设备材料任务三了解化工设备管理知识项目一了解化工设备基础知识国 家 规 划 教 材 化工设备基础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础一、化工设备的定义及分类1.定义化学工业生产中所用的机器和设备的总称叫化工设备。2.分类任务一了解化工设备基础知识国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务一了解化工设备基础知识可靠机械性低能耗操作简便1具有连续运转的安全可靠性2满足操作条件要求的机械性能5低成本低能耗，操作维修方便密封耐蚀4工作状态下密封性能良好3具有优良的耐腐蚀性能二、化工生产对设备的要求国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础三、化工设备规范任务一了解化工设备基础知识国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础金属材料在工程中应用非常广泛非金属材料和复合材料有金属材料不及的优异性能，所以在近代工艺生产和日常生活中用途不断扩大任务二学习化工设备材料一、工程材料的分类国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料二、金属材料的主要性能1.力学性能塑性是指金属材料受力后发生变形而不被破环的能力顶级的 PPT设计团队塑性好的材料在超负荷工作时，可以产生塑性形变，避免突然断裂破坏抵抗冲击载荷而不被破坏的能力称为冲击韧性化工设备零部件在工作过程中受到大小、方向随时间呈周期性变化的载荷作用，而在无数次这种载荷作用下，能承受不被破坏的最大应力就是疲劳强度1.强度2.硬度3.塑性4.冲击韧性5.疲劳强度强度是金属材料在外力作用下，抵抗产生塑性变形（不可恢复的变形）和断裂的能力常用的强度指标是抗拉强度和屈服强度硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力，或者说金属表面抵抗局部塑性变形的能力材料的强度和硬度是相关的，强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料二、金属材料的主要性能2.其他性能物理性能金属材料的物理性能有密度、比重、熔点、导热性、热膨胀性、磁性和耐磨性等化学性能金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时，抵抗各种介质侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧化性等工艺性能工艺性能是金属材料物理、化学性能和力学性能在加工过程中的综合反映，是指是否易于进行冷、热加工的性能。按工艺方法的不同，可分为铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性等国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料三、金属材料的分类及常用金属1.金属材料的分类国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料三、金属材料的分类及常用金属2.铸铁灰 铸 铁灰 铸 铁铸铁中的碳大部分或铸铁中的碳大部分或全部以片状石墨形式全部以片状石墨形式存在存在可 锻 铸 铁可 锻 铸 铁可锻铸铁中的碳以团絮状石墨形式存在，对基体的割裂作用较小，因此它的力学性能比灰铸铁好球 墨 铸 铁球 墨 铸 铁碳在铸铁基体中以球状石墨形式存在，与灰铸铁相比，强度和塑性高含碳量在2%4.5%之间的铁碳合金，碳在铸铁中以游离状态的石墨存在，铸铁的力学性能与石墨的存在形状，大小和分布有关铸铁国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料三、金属材料的分类及常用金属3.钢钢材在工程建设各个领域中应用都是极其广泛的，钢中的含碳量小于2.11%，除了碳之外，铁碳合金中还含有少量的磷、硫、硅、锰等元素。磷、硫在钢材中是有害元素，含量越小，钢材的质量越好。4.合金钢合金钢是为了改善碳钢的性能，特意在钢中加入一种或几种适量的合金元素，并采取适当的工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。5.有色合金材料在一种有色金属中加入一种或几种元素而构成的合金。常见的有铜合金、铝合金。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料四、非金属材料非金属材料可分为无机材料和有机材料两大类。在某些场合，非金属材料可代替金属材料，是化学工业不可缺少的材料。1.无机非金属材料无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物等物质组成的材料。化工生产中常用到化工陶瓷、化工搪瓷、玻璃等。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习化工设备材料四、非金属材料2.有机非金属材料有机非金属材料橡胶橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，因为具有良好的防渗透性和耐蚀性，化工生产中常用在设备衬里层或复合衬里层中的防渗层，以及密封材料玻璃钢玻璃钢的强度高、加工性好、耐蚀性高，经常制造化工生产中的容器、塔、储槽、管道、阀门等设备塑料塑料是以高分子合成树脂为基本原料，在一定温度下塑制成型，并在常温下保持形状不变的材料，塑料应用非常广泛选用技术上先进、经济上合理的设备，充分发挥设备效能对老、旧设备不断进行技术革新和技术改造，合理地做好设备更新工作，取得良好设备投资效益保障化工设备完好，预防各类事故的发生国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解化工设备管理知识一、设备管理的目的意义国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解化工设备管理知识二、设备管理固定资产清理、核算、评估等正确使用建章建制检查监督日常维护一级维护二级维护润滑技术管理润滑物资管理设备的使用管理设备的维护保养设备的资产管理设备的润滑管理国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解化工设备管理知识三、设备的计划检修管理小修是简单的保养性的修理。中修是工作量较大的一类修理，一般要求对设备进行部分解体、修复或更换磨损的部件，校正设备的基准，更换不能使用到下次中修的主要零部件。大修指在规定期限内对设备定期进行检修、维护，或者对已带病运行的设备进行检修维护。在化工企业，大修往往指整个系统进行停车修理。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础项目小结1化工设备分类动设备和静设备2标准国家标准、行业标准（化工行业标准以HG开头）、地方标准、企业标准3化工设备材料金属材料、非金属材料4化工设备管理强化设备一生的管理，注重小修、中修、大修熟悉反熟悉反应器器国家规划教材 化工设备基础项目 二学习目标：了解化工生产对反应器的基本要求和反应器结构及分类熟悉釜式反应器的常用部件了解其他反应器的原理、结构及应用场合识别釜式反应器的常见故障，简单分析判断故障原因，会采用相应处理措施，会进行常规的维护和保养任务一了解反应器任务二熟悉典型反应器的部件任务四识别反应器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法任务一了解反应器国家规划教材 化工设备基础任务三了解其他反应器国家规划教材 化工设备基础一、反应器的应用反应器广泛应用于石油、化工、医药、农药、橡胶、染料等行业中二、分类1.根据物料的聚集状态分类任务一了解反应器反应器均相反应器气相反应器液相反应器非均相反应器气-液反应器气-固反应器液-液反应器液-固反应器气-液-固反应器国家规划教材 化工设备基础2.根据反应器结构形式分类 任务一了解反应器反应器釜式反应器管式反应器塔式反应器固定床反应器流化床反应器国家规划教材 化工设备基础3根据操作方法分类 任务一了解反应器国家规划教材 化工设备基础4根据传热方式分类任务一了解反应器反应器绝热式反应器外热式反应器自热式反应器国家规划教材 化工设备基础任务一了解反应器三、反应器的原理物料由上部加入釜内（有时是几种原料一次加入，有时则分段加入），在搅拌器的作用下迅速混合并进行反应。若需要加热，可在夹套和蛇管内通入加热蒸汽，如果需要冷却，则在夹套或蛇管内通入冷却水或冷冻剂。反应结束后，物料由釜体的底部放出。反应器的原理反应器的原理国家规划教材 化工设备基础任务二熟悉典型反应设备的部件釜体传热设备其他结构1釜体是容纳物料进行反应的容器2 5为了便于检修内件及加料、排料，还需装焊人孔、手孔和各种接管。为了操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力并确保安全，还需安装温度计、压力表、视镜、安全泄露装置等搅拌设备轴封设备4主要作用是使物料混合均匀，强化釜内的传热和传质过程3对轴伸出装置外部的位置进行的密封，防止反应物逸出和杂质的渗入釜体反应器的总体结构换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备国家规划教材 化工设备基础任务二熟悉典型反应设备的部件一、釜体反应釜的釜体是容纳物料进行反应的容器。釜体中的筒体基本做成圆筒形，封头常做成椭圆形封头、锥形封头和平盖，以椭圆形封头应用最广。根据工艺需要，釜体上装有各种接管，以满足进料、出料、排气等要求。为对物料加热或取走反应热，常设置外夹套或内盘管。上封头焊有凸缘法兰，用于釜体与机架的连接。操作过程中为了对反应进行控制，必须测量反应物的温度、压力、成分及其他参数，容器上还设置有温度、压力等传感器。支座选用时应考虑釜体的大小和安装位置，小型的反应器一般用悬挂式支座，大型的用裙式支座或支承式支座。国家规划教材 化工设备基础任务二熟悉典型反应设备的部件二、搅拌装置1.搅拌器搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，它能产生强大的搅拌能量。搅拌器主要的组成部件是叶轮（1）桨式搅拌器桨式搅拌器结构简单，适用于流动大、粘度小的液体物料，也适用纤维状和结晶状溶解液任务二熟悉典型反应设备的部件国家规划教材 化工设备基础二叶桨式搅拌器 三叶桨式搅拌器（2）锚式搅拌器和框式搅拌器锚式搅拌器结构简单，搅动物料量大，当流体黏度较大时，在锚式桨中间加一横桨叶，即为框式搅拌器，以便增加容器中部的混合。这类搅拌器常用在传热、晶析操作和高粘度液体的搅拌任务二熟悉典型反应设备的部件国家规划教材 化工设备基础 锚式搅拌器 框式搅拌器（3）涡轮搅拌器涡轮搅拌器分圆盘和开启两种形式，它与桨式搅拌器相比，桨叶数量多、种类多，桨的转速高。这种搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率高，因此适合于乳浊液、悬浮液等任务二熟悉典型反应设备的部件国家规划教材 化工设备基础 圆盘涡轮搅拌器 开启涡轮搅拌器（4）螺带式搅拌器螺带式搅拌器常用扁钢按螺旋形绕成，转速不高，产生上下循环流为主的流动，主要用于高粘度液体的搅拌任务二熟悉典型反应设备的部件国家规划教材 化工设备基础 螺带式搅拌器 国家规划教材 化工设备基础任务二熟悉典型反应设备的部件2轴、电机等辅助部件和附件辅助部件和附件是传递动力和改善流动状态而增加的部件三、换热装置换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。1.夹套传热及其结构在釜体外侧，以焊接或法兰连接的方法装设各种形状的外套，与釜体外表面形成密闭的空间，在此空间内通入蒸汽或冷水等，用来加热或冷却釜内的物料，维持物料的温度在规定的范围，这种结构称为夹套。国家规划教材 化工设备基础任务二熟悉典型反应设备的部件2蛇管传热及其结构 如果所需传热面积较大，而夹套传热不能满足要求时，或者不宜采用夹套传热时，可采用蛇管传热，工业上常用的蛇管有两种，水平式蛇管、直立式蛇管。蛇管在体内的固定形式较多，蛇管的进、出口一般都设置在顶盖上，常见的蛇管进出口结构有可拆连接和不可拆连接两种：可拆连接用于蛇管经常拆卸清洗的场合；固定结构的蛇管与封头可以一起抽出 图2-2-15 蛇管传热填料密封又称压盖填料密封，填料密封结构简单，填料装拆方便，但使用寿命短，填料密封适用于非金属和弱腐蚀性介质，密封要求不高，可定期维护的低压、低速搅拌设备机械密封又称端面密封，机械密封功率小、泄漏率低、密封性能可靠、使用寿命长，主要用于在腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备，包括搅拌反应釜的轴封国家规划教材 化工设备基础任务二熟悉典型反应设备的部件四、轴封装置国家规划教材 化工设备基础任务三了解其他反应器一、固定床反应器二、流化床反应器四、流动床反应器一固定床反应器多用于大规模的气相反应，这类反应器可以在一个圆柱壳体内装催化剂，或者在圆柱壳体内安装许多平行的管子，就像列管式换热器管束一样，管外或管内装催化剂，参加反应的气体通过静止的催化剂层进行反应，氨合成塔、乙烯裂解炉等就属于此种结构。固定床反应器广泛用于催化反应二流化床反应器多用于固体和气体参加的反应，在这类反应中，细颗粒状的固体物体装填在一个垂直的圆筒形容器的多孔板上，气体通过多孔板向上，这类反应器的缺点是固体颗粒快速运动会造成催化剂磨损，另外，排出气流中含有大量的粉尘，增加了后处理难度三、鼓泡塔反应器三在基本有机化工生产中的气液相反应过程（特别是一些较快反应）多选用鼓泡反应器，在这类反应器中，由于液体中含有溶解了的非挥发性催化剂或其他反应物料，反应气体可以鼓泡，通过液体进行反应，产物可由气体从反应器中带出。在这种情况下传质过程控制反应速率。乙烯氧化生产乙醚就是在这种反应器中进行反应的四在流动床反应器中，固体从床层顶部加入，并向下移，自器底取出，流体向上通过填充层。这种反应器已用于二甲苯的催化异构反应以及离子交换法的连续水处理过程其他反应器任务四识别反应器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法一、反应器的常见故障现象及处理方法区分现象了解原因会处理故障现象故障现象故障原因故障原因处理方法处理方法壳体损坏（腐蚀、裂纹、透孔）1受介质腐蚀（点蚀、晶间腐蚀）2热应力影响产生裂纹或碱脆 3磨损变薄或均匀腐蚀 1用耐蚀材料衬里的壳体需重新修衬或局部补焊2焊接后要消除内应力，产生裂纹要进行修补3超过设计最低允许厚度需更换本体超温超压1仪表失灵，控制不严格 2误操作；原料配比不当；产生剧烈反应 3因传热或搅拌性能不佳，发生副反应 4进气阀失灵，进气压力过大，压力高 1检查修复自控系统，严格执行操作规程2根据操作法，紧急放压，按规定定量，定时投料，严防误操作3增加传热面积或消除结垢，改善传热效果；修复搅拌器，提高搅拌效率4关总气阀，切断气源修理阀门封泄漏填料泄露微软用户11搅拌轴在填料处磨损或腐蚀，造成间隙过大2油环位置不当或油路堵塞不能形成油封3压盖没压紧，填料质量差，或使用过久4填料箱腐蚀机械密封微软用户25动静环端面变形、破伤6端面比压过大，摩擦副产生热变形7密封圈选材不对，压紧力不够，或V形密封圈装反，失去密封性8轴线与静环端面垂直度误差过大9操作压力、温度不稳，硬颗粒进入摩擦副10轴窜量超过指标11镶装或粘接动、静环的镶缝泄露1更换或修补搅拌轴，并在机床上加工，保证表面粗糙度2调整油环位置，清洗油路3压紧填料，或更换填料4修补或更换5更换摩擦副或重新研磨6调整比压要合适，加强冷却系统，及时带走热量7密封圈选材、安装要合理，要有足够的压紧力8停车，重新找正，保证垂直度误差小于0.5mm9严格控制工艺指标，颗粒及结晶物不能进入摩擦副10调整、检修使轴的窜量达到标准11改进安装工艺，或过盈量要适当，或粘结剂要好用，粘结牢固釜内有异常的杂音1搅拌器摩擦釜内附件（蛇管、温度计管等）或刮壁 2搅拌器松脱 3衬里鼓包，与搅拌器撞击4搅拌器弯曲或轴承损坏 1停车检修找正，使搅拌器与附件有一定间距2停车检修，紧固螺栓3修鼓包，或更换衬里4检修或更换轴或轴承搪瓷搅拌器脱落1被介质腐蚀断裂2电动机旋转方向相反 1更换搪瓷轴或用玻璃修补2停车改变转向搪瓷釜法兰漏气1法兰瓷面损坏 2选择垫圈材质不合理，安装接头不正确，空位，错移3卡子松动或数量不足 1修补、涂防腐漆或树脂2根据工艺要求，选择垫圈材料，垫圈接口要搭拢，位置要均匀3按设计要求，有足够数量的卡子，并要紧固瓷面产生鳞爆及微孔1夹套或搅拌轴管内进入酸性杂质，产生氢脆现象 2瓷层不致密，有微孔隐患 1用碳酸钠中和后，用水冲净或修补，腐蚀严重的需更换2微孔数量少的可修补，严重的更换电动机电流超过额定值1轴承损坏2釜内温度低，物料粘稠3主轴转数较快4搅拌器直径过大1更换轴承2按操作规程调整温度，物料粘度不能过大3控制主轴转数在一定范围内4适当调整检修国家规划教材 化工设备基础国家规划教材 化工设备基础任务四任务四 识别反应器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法识别反应器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法1.经常观察压力表指示值；2.要注意设备有无异常振动和声；3.电动机不得超过额定电流；4.减速机齿轮啮合正常，不得有异常声音；压力润滑系统，水冷却系统畅通好用；5.经常观察各部密封垫片是否严密可靠。釜式反应器的检査1.搅拌器的检查；2.釜体的检查；3.衬里的检查；4.基础的检查。日常维护二、釜设备的维护国家规划教材 化工设备基础任务四识别反应器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法三、釜式反应器的检修 大修小修中修小修中修大修国家规划教材 化工设备基础项目小结1.了解反应器反应器的分类、典型反应器的工作原理、典型反应器的总体结构2.釜式反应器釜体、搅拌装置、传热装置、轴封装置釜式反应器的常见故障及修理；3.其他反应器固定床反应器、流化床反应器、鼓泡反应器、流动床反应器认识塔塔设设备备国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础项目 三学习目标：了解塔设备的种类了解塔设备的一般结构、主要构件及作用识别塔设备的常见故障，简单分析判断故障原因，会采用相应处理措施，会进行常规的维护和保养任务一了解塔设备任务二认识板式塔任务三认识填料塔项目三了解塔设备国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务四识别塔设备的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础一、塔设备的应用任务一了解塔设备1.应用石油 化工 医药 轻工 2.定义可提供气液或液液两相之间进行直接接触机会，达到相际传质及传热目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务一了解塔设备二、塔设备的分类精馏塔 吸收塔解吸塔 萃取塔反应塔 干燥塔板式塔填料塔1.操作压力2.用途3.结构 形式加压塔常压塔减压塔国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务一了解塔设备工艺性能好生产能力达选材要合理能量消耗小结构合理125操作稳定性要好安全可靠43二、化工生产对塔设备的要求国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础板式塔是工业上用得最多的一种塔型，多用于精馏，也用于吸收和解吸等单元操作。板式塔内部装有一定数量的塔盘，一定间距的开孔塔板，是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔内以塔板为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，而液体则从塔顶进入，顺塔而下，使气液两相密切接触，进行传质、传热，两相的浓度呈阶梯式变化。任务二认识板式塔国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔塔体：塔体是塔设备的外壳，通常由等直径、等壁厚的钢制圆筒和上、下椭圆封头组成。1支座：支座是塔体与基础的连接部件。塔体支座的形式一般为裙式支座。2塔内件：由塔板、降液管、溢流堰、紧固件、支撑件等组成。3塔附件：塔附件包括人孔、手孔、吊柱、平台、扶梯等。人孔和手孔是为了安装、检修和检查需要而设置的4接管除沫器51.板式塔的总体结构国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔二、板式塔的分类1.泡罩塔其优点是操作弹性较大，能保持较高效率，液气比范围大，不易堵塞，能适用多种介质，操作稳定可靠。缺点是结构复杂，造价高，安装维修麻烦。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔二、板式塔的分类2.筛板塔它的优点是结构简单、制造和维修方便，生产能力大，传质效率高。缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦，黏度大和带有固体颗粒的物料。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔二、板式塔的分类3.浮阀塔其具有结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率高的优点。但是浮阀塔在处理易结焦、高黏度的物料时，阀片易与塔板黏结，在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。4穿流板塔穿流板塔与筛板塔相比，其结构特点不设降液管。常用的塔板结构有筛孔板和栅板两种。穿流板塔结构简单，制造、加工、维修简便，塔截面利用率高，生产能力大，塔盘开孔率大，压降校，但塔板效率低，操作弹性较小。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔二、板式塔的分类5.固定舌形塔舌型塔应用较早的一种斜喷型塔。舌形塔结构简单，安装检修方便，但这种塔的负荷弹性较小，塔板效率较低，因而使用受到一定限制。舌孔有两种，三面切口及拱形切口，通常采用三面切口的舌孔。6浮动舌形塔浮动舌形塔盘是在塔板孔内装设了可以浮动的舌片，浮动舌片既保留了舌形塔倾斜喷射的结构特点，又具有浮阀操作弹性好的优点。浮动舌形塔具有处理量大、压降小、雾沫夹带少、操作弹性大、稳定性好、塔板效率高等优点，缺点是在操作过程中浮舌易磨损。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔三、塔盘结构塔盘是板式塔完成传质、传热过程的主要部件。板式塔的塔盘分为溢流式和穿流式两类，两者之间的区别就在于穿流式塔盘没有降液管装置溢流式塔盘气液分布图 穿流式塔气液分布图国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔溢流式塔盘由气液接触元件、塔板、受液盘、溢流堰、降液管、塔盘支撑件和紧固件组成国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔塔盘按结构特点可分为整块式塔盘和分块式塔盘（1）整块式塔盘整块式塔盘用于塔径小于800mm的板式塔，塔体由若干个塔节组成，每个塔节中装有一定数量的塔盘，每个塔节之间采用法兰连接。根据塔盘组装方式不同，整块式塔盘又可分为定距管式及重叠式两类。（2）分块式塔盘直径较大的板式塔，为便于制造、安装、检修，可将塔盘板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支承件上，这种结构称为分块式塔盘。分块式塔盘的塔体，通常为焊制整体圆筒，不分塔节。其塔盘的支撑有支撑圈和支撑梁两种结构，支撑圈多支撑塔径较小时（Di2000mm）,塔径较大时（Di2000mm）必须采用支撑梁支撑。分块式塔盘根据塔径大小，又分为单溢流型塔盘和双溢流型塔盘。塔径在800-2400mm之间时，采用单溢流型塔盘；塔径大于2400mm时，采用双溢流型塔盘。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二认识板式塔2除沫装置作用分离出塔气体中含有的雾沫和液滴，以保证传质效率，减少物料损失，确保气体纯度，改善后续设备的操作条件。分类常用的除沫装置有丝网除沫器、折流板除沫器、旋流板除沫器等，如图3-2-10所示。丝网除沫器具有比表面积大，重量轻、除沫效率高、压降小、使用方便的特点，应用广泛。它适合用于洁净的气体，不适用气液混合物中含有颗粒或粘性物料的场合。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三认识填料塔填料塔是一种以连续方式进行气、液传质的设备，它结构简单、压力降小、填料种类多、具有良好的耐腐蚀性能，尤其在处理容易产生泡沫的物料和真空操作时，有其独特的优越性。结构原理填料塔的内部装有一定高度的填料，气体作为连续相自塔底向上穿过填料的间隙流动，而液体从塔顶进入，沿填料表面向下流动，两相在填料层表面上连续逆流接触进行传质、传热。两相的组分沿塔高呈连续变化。是一种连续型的气液传质设备国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三认识填料塔拉西环拉西环是使用最早的一种填料阶梯环是在鲍尔环基础上发展起来的新型填料。鲍尔环是在拉西环的基础上改进的环形填料。环矩鞍填料矩鞍是在弧鞍基础上发展起来的一种结构不对称的鞍形填料填料的种类散装填料国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三认识填料塔规整填料丝网波纹填料多孔板波纹填料丝网波纹填料国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三认识填料塔二、填料材料的选择陶瓷一般用于腐蚀性介质，尤其是高温时，但对HF和高温下的磷酸与碱不能使用塑料设备操作温度较低，除浓硫酸、浓硝酸等强酸外，体系对塑料无溶胀，但塑料表面对水溶液的润湿性差。材料选择金属耐高温，但不耐腐蚀，不锈钢可耐一般的酸碱腐蚀（含氯离子的酸除外），但价格较昂贵。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三认识填料塔三、填料支承装置填料的支撑装置对填料塔的操作性能影响很大。对填料支撑装置的基本要求有：足够的强度以支承填料的重量；足够的自由截面，以使气、液两相通过时阻力较小；装置结构要有利于液体的再分布；制造、安装、拆卸方便。常用支承装置有栅板、格栅板、驼峰板等。四、液体喷淋装置液体喷淋装置是向填料层均匀分配液体，使填料表面能全部润湿的一种装置。液体分布器根据其结构形式，可分为：管式、喷头式、盘式、槽式等形式。按操作原理分为喷洒型、溢流型、冲击型等。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三认识填料塔五、液体在分布器1.液体在分布器的作用一是收集上一填料层的液体，并使其在下一填料层均匀分布；二是当塔内气、液相出现径向浓度差时，液体收集再分布器将上层填料流下的液体完全收集、混合，然后分布到下层填料，并将上升的气体均匀分布到上层填料以消除各自的径向浓度差。2.典型结构（1）分配锥 用于小塔（2）多孔盘式再分布器（3）斜板复合再分布器 国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务四识别塔设备的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法一、塔设备的常见故障现象及处理方法国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务四识别塔设备的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法一、塔设备的常见故障现象及处理方法国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务四识别塔设备的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法二、塔设备的维护1日常维护 （1）操作人员严格按操作规程进行启动、运行及停车，严禁超温、超压；（2）坚持定时定点进行巡回检查，重点检查温度、压力、流量、仪表灵敏、设备及附属管线密封、整体震动情况；（3）发现异常情况，应立即查明原因，及时上报，并由有关单位组织处理；（4）经常保持设备清洁，清扫周围环境，及时消除跑、冒、滴、漏；（5）认真填写运行记录。2定期检查内容 （1）按生产工艺及介质不同对塔进行定期清洗，如采用化学清洗方法。但需做好中和、清洗工作。（2）每季对塔外部进行一次表面检查 （3）当发生下列情况之一时应紧急停车，并立即报告上级有关部门：操作压力、介质温度或壁温超过许用值，采取措施后仍不能得到有效控制时；设备及连接管线、视镜等密封失效，难以保证安全运行，或严重影响人身健康和污染环境时；设备发生严重振动、晃动危及安全运行；当两相介质，有一相堵塞或结冰，经处理无效时；其他意外情况。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础项目小结1了解板式塔板式塔工作原理、板式塔的总体结构及分类、塔盘结构、除沫装置2了解填料塔填料塔工作原理、填料种类、栅板结构、液体分布装置3塔设备常见故障的判别及处理常见故障的现象及处理方法、塔设备的维护学习学习换热器器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础项目 四学习目标：了解化工生产中换热器的应用及种类掌握列管式换热器结构、类型了解其它类型的换热器识别换热器的常见故障，简单分析判断故障原因，会采用相应处理措施，会进行常规的维护和保养任务一认识换热器任务二学习列管式换热器的结构与类型任务三了解其他类型换热器项目四学习换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务四识别换热器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础 在化工生产中实现两种物料之间热量传递的设备统称为换热器。一、换热器的应用1.改变工艺过程中物料的热量状态；2.回收利用工艺过程中的废热或余热。换热器可以作为一个独立的化工设备来使用，也可以作为某一工艺设备的组成部分。任务一认识换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础二、换热器的分类根据工艺操作中冷、热流体交换的原理及方式，换热器可分成三大类：任务一认识换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础冷、热流体被一定结构的固体壁面隔开 热量通过固体壁面的热传导和流体的热对流进行传递参与传热的流体不会混合，传热过程连续而稳定应用最为广泛，分为“管式”和“板面式”两大类冷、热流体在换热器内直接接触传递热量参与传热的流体直接混合，传热过程快速高效多用于两种流体可以直接接触的场合冷、热流体先后交替进入蓄热室，通过蓄热体间接传递热量参与传热的两流体交替进入，彼此“污染”不可避免多用于生产中的原料气的转化和空气预热间壁式换热器混合式换热器蓄热式换热器 任务一认识换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务二学习列管式换热器的结构与类型一、列管式换热器的结构组成 列管式换热器主要由壳体、管箱、管板、换热管束、折流板和支座等部件组成，这些部件都具备一定的结构形式与功用。国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础壳体换热管束通过管壁传导热量圆筒形压力容器为换热操作提供封闭空间任务二学习列管式换热器的结构与类型管板折流板支撑固定换热管束、分隔冷热流体管箱短筒均匀分布（进口）或汇聚（出口）管程流体数以百计 整齐排列的管子多孔厚壁圆平板缺口弓形板增加壳程流体湍流程度 提高换热效率国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础列管式换热器浮头的外伸管与壳体间采用填料函式密封填料函式17管子、管板和壳体三者刚性固定在一起固定管板式一端管板与壳体固定，另一端管板可在壳体内浮动，称之为浮头浮动管板式任务二学习列管式换热器的结构与类型二、列管式换热器的类型与工作根据结构特点，列管式换热器可分不同类型换热管由直管被弯制成U形管，管子的两端固定在同一块管板上U形管式国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础结构管子与管板通过涨接或焊接固定，管板与壳体通过焊接或法兰连接固定不足管束无法抽出，壳程清洗困难；冷、热流体温差较大时，管壳间存在较大温差力适用适用于冷、热温差不大，壳程流体清洁，不易结垢的场合工作冷、热流体通过管壁进行对流传热，大量采用焊接结构，强度高，密封性好改善在壳壁上设置膨胀节，通过温差变形补偿，减小管壳间温差力任务二学习列管式换热器的结构与类型1固定管板式换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础结构一端管板与壳体采用法兰连接，另一端管板可在壳体内浮动不足结构复杂，造价高；浮头处密封如失效将导致冷、热流体混合，且不易察觉适用适用于两流体温差较大、易结垢，常需要清晰地场合工作管束受热膨胀不受壳体约束，管壳间无温差力；管束可整体从壳体内抽出，便于管内外清洗任务二学习列管式换热器的结构与类型2浮头式换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础结构浮头的外伸管与壳体的滑动接触面处采用填料函密封不足填料函密封受压力、温度和密封口径制约，易产生泄漏适用适用于压力、温度不高，密封口径不大和介质难挥发、非易燃的场合工作填料函密封结构使得管束可在壳体内自由伸缩，管壳间不会产生由于热变形导致的温差力；管束整体从壳体内抽出，便于内、外清洗任务二学习列管式换热器的结构与类型3填料函式式换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础结构换热管被弯制成U形，U形管的两端固定在同一块管板上不足受弯管半径制约，布管量少，管板利用率低；管束中心存在空隙，易形成壳程短路；内层换热管发生泄漏不能更换，报废率高适用适用于两流体温差大，管程流体清洁的高温、高压、介质腐蚀性强的场合工作管束可在壳体内自由伸缩，管壳间无温差力；管束可整体抽出，方便维修时管内外清洗任务二学习列管式换热器的结构与类型4U形管式换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解其它类型换热器 为适应化工生产的多种需要，除了大量使用列管式换热器之外，生产中还采用其它多种形式的换热器，如沉浸式、喷淋式、套管式、螺旋板式、平板式和板翅式等。一、沉浸式换热器将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造缺点是容器内液体湍流程度低，管外给热系数小，为提高传热系数，容器内可安装搅拌器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解其它类型换热器将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下优点是喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多冷却水的蒸发亦带走一部分热量，起到降低冷却水温度，增大传热推动力。因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善 二、喷淋式换热器国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解其它类型换热器用两种尺寸不同的标准管连接形成同心圆套管，管外的叫壳程，管内部的叫管程。每一段套管称为“一程”三、套管式换热器热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体不同程的内管（传热管）借助U形肘管连接，而外管用短管依次连接成排，固定于支架上国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解其它类型换热器四、螺旋板式换热器由两块薄金属板焊接在一块分隔挡板上并卷成螺旋形而成的两块薄金属板在器内形成两条螺旋形通道，在顶、底部上分别焊有盖板或封头冷、热流体分别进入两条通道，在器内作严格的逆流流动国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解其它类型换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换五、平板式换热器与常规的管壳式换热器相比，在相同情况下，其传热系数要高出很多，有取代管壳式换热器的趋势国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础任务三了解其它类型换热器是一种紧凑、轻巧而高效的换热器，主要由板束和封条等构成六、板翅式换热器板束中有若干通道，在每层通道的两平板间放置翅片，并在两侧用封条密封根据流体流动方式不同，冷、热流体通道间隔迭置、排列并钎焊成整体，两流体流动方式有逆流、错流和错流流等国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础列管式换热器列管式换热器常见故障任务四识别换热器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法管束振动管子泄漏管壁积垢一、换热器的常见故障现象及处理方法1.常见故障1横向流动冲击2换热管与折流板间隙过大3壳程流体脉冲流动介质的腐蚀和冲刷介质的腐蚀、冲蚀和结焦国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础 管束振动1）机械胀管2）增加折流板数，调整间隙；管子磨损严重，则更换新管3）设置缓冲装置（挡板、导流筒）。管子泄漏1）堵管：采用锥形金属塞在管子两端敲紧并焊牢。(一根或几根管子泄漏)2）换管：拆除损坏的管子，更换新管并胀接。(接近或超过总管数的10%)管壁积垢1.停工检修。2.彻底清洗，对管壁积垢的清除方法主要有风扫、汽扫、水洗、机械除垢和化学清洗等。任务四识别换热器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法2.故障处理方法国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础国 家 规 划 教 材 化 工 设 备 基 础 1.日常维护任务四识别换热器的常见故障、掌握故障处理及设备维护方法二、换热器