化工设备应用基础模块PPT文档格式.ppt

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炼油、制药、橡胶、食品等。

过程工业过程工业是加工制造流是加工制造流程性材料产品的现代国民经济的支柱产业之一。

程性材料产品的现代国民经济的支柱产业之一。

n成套过程装置成套过程装置通常是由一系列的过程机器和过程设备，通常是由一系列的过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必要的控制仪表和设备，立的密闭连续系统，再配以必要的控制仪表和设备，即能平稳连续地把以流体为主的各种流程性材料，让即能平稳连续地把以流体为主的各种流程性材料，让其在装置内部经历必要的物理化学过程，制造出人们其在装置内部经历必要的物理化学过程，制造出人们需要的新的流程性材料产品需要的新的流程性材料产品n单元过程设备（如塔、换热器、反应器、储罐等）与单元过程设备（如塔、换热器、反应器、储罐等）与单元过程机器（如压缩机、泵、分离机等）二者的统单元过程机器（如压缩机、泵、分离机等）二者的统称为过程装备。

称为过程装备。

工作任务一：

了解合成氨工艺流程，分析其中主要的单元设备和机械的作用和分类。

氨合成工艺简图合成氨工艺流程n以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:

n造气-半水煤气脱硫-压缩机1，2工段-变换-变换气脱硫-压缩机3段-脱硫-压缩机4，5工段-铜洗-压缩机6段-氨合成-产品NH3n采用甲烷化法脱硫除原料气中CO.CO2时,合成氨工艺流程图如下:

n气-半水煤气脱硫-压缩机1,2段-变换-变换气脱硫-压缩机3段-脱碳-精脱硫-甲烷化-压缩机4,5,6段-氨合成-产品NH3n主要设备:

（1）造气炉

（2）压缩机（3）铜洗（4）合成塔主要设备:

（1）造气炉

（2）压缩机（3）铜洗（4）合成塔合成氨工艺流程n第一生产过程：

造气工段n造气实际上是炭与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风（风机）和制气（煤气发生炉）。

将原料煤、含氮空气，水蒸气一起生成半水煤气，进入洗气塔降尘。

合成氨工艺流程n第二生产过程：

脱硫工段n利用脱硫剂将煤中所含的硫化氢去除知识点：

化工设备及其应用知识点：

化工设备及其应用n一、过程设备和容器的概念一、过程设备和容器的概念n1、过程设备、过程设备-用于传质、传热和化学反应等过程的用于传质、传热和化学反应等过程的装置装置n容器容器-设备外部壳体的总称设备外部壳体的总称n*过程设备为过程的实现服务，因此过程设备的设计必过程设备为过程的实现服务，因此过程设备的设计必须满足过程的要求，没有相应的设备，过程也无法实现。

须满足过程的要求，没有相应的设备，过程也无法实现。

n举例：

合成氨工艺过程及相应设备举例：

合成氨工艺过程及相应设备n*设备是静止的，没有相对运动的机构（有些静止设备设备是静止的，没有相对运动的机构（有些静止设备上带有运动的传动装置，如夹套反应釜），如储存设备、上带有运动的传动装置，如夹套反应釜），如储存设备、换热设备、塔设备、反应设备等。

换热设备、塔设备、反应设备等。

n机器有相对运动的机构，如泵、压缩机、离心机等。

机器有相对运动的机构，如泵、压缩机、离心机等。

二、化工设备的应用二、化工设备的应用nb、液态氢储存容器（储存设备）、液态氢储存容器（储存设备）nc、超高压食品杀菌釜（高压设备）、超高压食品杀菌釜（高压设备）nd、核反应堆（反应设备）、核反应堆（反应设备）ne、超临界流体萃取、超临界流体萃取a、加氢反应器（反应设备）、加氢反应器（反应设备）n装置（传质、传热、反应）装置（传质、传热、反应）1.2化工设备的特点化工设备的特点n1、非标设备，功能原理多样化、非标设备，功能原理多样化n2、机电一体化、机电一体化-过程工艺、设备、控制紧过程工艺、设备、控制紧密结合密结合n3、外壳一般为、外壳一般为压力容器压力容器n4、化工设备设计的规范性和能动性、化工设备设计的规范性和能动性1.3化工设备的基本要求化工设备的基本要求n为防止容器在使用过程中发生破坏或失效，在设计时应根据外载荷进为防止容器在使用过程中发生破坏或失效，在设计时应根据外载荷进行容器的应力计算及校核，并综合考虑材料、制造方法、检验方法等行容器的应力计算及校核，并综合考虑材料、制造方法、检验方法等因素，进行容器的合理设计，保证容器在运行中的安全。

因素，进行容器的合理设计，保证容器在运行中的安全。

n合理设计合理设计-安全安全经济经济n容器选择与设计的基本原则：

在保证安全的前提下，尽可能做到经容器选择与设计的基本原则：

在保证安全的前提下，尽可能做到经济。

济。

n设备的基本要求：

设备的基本要求：

na、安全可靠、安全可靠n强度、韧性强度、韧性n耐腐蚀性（材料与介质相容）耐腐蚀性（材料与介质相容）n刚度和抗失稳能力刚度和抗失稳能力n密封性能密封性能nb、满足过程要求、满足过程要求n功能要求功能要求n寿命要求寿命要求nc、综合经济性好、综合经济性好n生产效率高（单位生产能力高）、消耗系数低生产效率高（单位生产能力高）、消耗系数低n单位生产能力单位生产能力-单位时间、单位设备容积（面积）处理的物单位时间、单位设备容积（面积）处理的物料量或所得产品的数量。

料量或所得产品的数量。

n消耗系数消耗系数-生产单位重量或体积产品所消耗的资源（原材料、生产单位重量或体积产品所消耗的资源（原材料、能量、燃料、水、电、蒸汽等。

能量、燃料、水、电、蒸汽等。

n结构合理、制造方便结构合理、制造方便n便于安装和运输便于安装和运输nd、易于操作、维护和控制、易于操作、维护和控制n操作简单操作简单n易于维护、修理易于维护、修理-安全、正常地运转，维修周期长安全、正常地运转，维修周期长n便于控制便于控制ne、优良的环境性能、优良的环境性能n泄漏、环境污染、环境失效泄漏、环境污染、环境失效n以上各方面要求在设备设计时应综合考虑、具体分析，采以上各方面要求在设备设计时应综合考虑、具体分析，采用工程观点来解决主要矛盾。

用工程观点来解决主要矛盾。

1.4压力容器的结构与分类压力容器的结构与分类n1.4.1压力容器的结构压力容器的结构n1.4.2压力容器分类压力容器分类1、按承压性质分2、按安全技术监察规程分n分为一类容器：

n二类容器：

n三类容器：

课堂练习：

分分析各种典型设备属于哪一类容器1、P=0.5MP的液氨储罐；

2、P=1.6MP的精馏塔；

3、PV=0.6MPM3，p=0.5mp的氮气储罐；

GB5044职业性接触毒物危害程度分级

（1）极度危害10mg/m3,氢氧化钠、丙酮等一类容器一类容器n1.非易燃或低毒的低压反应容器和储存容器非易燃或低毒的低压反应容器和储存容器;

n2.有毒和有危害的低压容器有毒和有危害的低压容器化工设备行业所用标准压力容器标准是全面总结压力容器生产、设压力容器标准是全面总结压力容器生产、设计、安全等方面的经验，不断纳入新科技计、安全等方面的经验，不断纳入新科技成果而产生的。

它是压力容器设计、制造、成果而产生的。

它是压力容器设计、制造、验收等必须遵循的准则。

压力容器标准涉验收等必须遵循的准则。

压力容器标准涉及设计方法、选材及制造、检验方法等。

及设计方法、选材及制造、检验方法等。

v

（一）国内标准：

（一）国内标准：

v19891989我国压力容器标准化技术委员会制我国压力容器标准化技术委员会制订了订了GB150-89GB150-89钢制压力容器钢制压力容器v19981998年修订成年修订成GB150-1998GB150-1998，使标准更加，使标准更加完善。

完善。

GB150GB150钢制压力容器钢制压力容器vGB150GB150钢制压力容器钢制压力容器内容包括：

内容包括：

压力容器板壳元件计算压力容器板壳元件计算容器结构要素的确定容器结构要素的确定密封设计密封设计超压泄放装置的设置超压泄放装置的设置容器的制造与验收的要求等容器的制造与验收的要求等国外主要规范国外主要规范国外的规范主要有四个：

国外的规范主要有四个：

美国美国ASMEASME规范，规范，英国压力容器规范（英国压力容器规范（BSBS），），日本国家标准（日本国家标准（JISJIS），），德国压力容器规范（德国压力容器规范（ADAD）。

）。

会进行化工设备材料选择、压力容器分类及会进行化工设备材料选择、压力容器分类及安全管理安全管理会根据标准进行设备标准件的会根据标准进行设备标准件的选型，会分析典型设备结构选选型，会分析典型设备结构选型型会进行压力容器设计会进行压力容器设计计算、会进行设备安计算、会进行设备安全校核全校核以职业能力为依据，确定能以职业能力为依据，确定能力目标力目标学生对目标的学生对目标的感觉是感觉是“可摸可摸到，可做到，到，可做到，可量化可量化”化工设备说课化工设备说课营造真实氛营造真实氛围，灌输化围，灌输化工行业安全工行业安全意识意识本门课程能力金字塔：

情境一情境一情境一情境一情境二情境二情境三情境三情境四情境四情境五情境五压力容压力容器基础器基础知识知识压力容器安压力容器安全校核全校核设备零部设备零部件标准选件标准选用用典型设备典型设备结构分析结构分析选型选型设备制造设备制造检验安装检验安装岗岗位位核核心心领领域域载体：

化载体：

化工工设备设备简简单单复杂复杂化工设备化工设备学习情境设计学习情境设计化工设备说课化工设备说课塔塔器器能力模块一：

化工设备应用基础能力学习单元二：

化工设备选材工作任务二：

n某化工厂欲设计一台石油分离工程某化工厂欲设计一台石油分离工程中的乙烯精馏塔，已知塔的内径为中的乙烯精馏塔，已知塔的内径为600mm,设计压力为设计压力为2.2MPa，工，工作温度为作温度为-20-3，若准备材料为，若准备材料为20R、16MnR及及16Mn，试作出比，试作出比较方案。

较方案。

n能力模块一：

化工设备选材n任务准备工作：

（相关知识学习）n1、工程材料的分类；

n2、金属材料的物理性能和加工性能；

n3、碳素钢与合金钢的区别；

n4、化工设备对金属材料的要求；

知识点学习：

一、过程设备用材的基本要求n一）力学性能1.强度：

确定许用应力的依据，S，b2塑性：

反应材料可塑性指标，5=1020%3韧性：

抵抗缺陷扩展能力指标，K=4060J/cm24硬度：

抵抗外物侵入的能力5材料在高温和低温下的力学性能1、强度是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力常温强度指标：

屈服强度和抗拉（压）强度屈强比适当蠕变极限n疲劳极限r,r=min/max,应力循环系数或应力比-1,以106-107次不被破坏的应力碳钢力学性能随温度的变化2、硬度局部抵抗能力弹性、强度与塑性的综合性能指标压入硬度：

布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC、HRB）和维氏硬度（HV）低碳钢b=0.36HB高碳钢b=0.34HB灰铸铁b=0.1HB3、塑性延伸率断面收缩率化工设备材料一般要求5=10%-20%4、冲击韧性冲击韧度k，使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积低温容器所用钢板k值不得低于30J/cm2n二）化学性能腐蚀n三）加工工艺性1.可焊性：

少的焊接缺陷2可锻性：

不发生热脆3可塑性：

优良的塑性加工性能4机械加工性能：

保证好的切削性11、耐腐蚀性、耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力22、抗氧化性、抗氧化性高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度选耐热材料选耐热材料n（四）、材料的物理性