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1、 化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。 2、分类 从不同的角度对化工容器及设备有各种不同的分类方法， 常用的分类方法有以下几种。 1）按压力等级分 按承压方式分类，化工容器可分为内压容器与外压容器。内压容器又可按设计压力大小分为四个压力等级，具体划分如下： 低压（代号L）容器 0.1MPap1.6 MPa； 中压

2、（代号M）容器 1.6MPap10.0 MPa； 高压（代号H）容器 10.0MPap100 MPa； 超高压（代号U）容器 p 100Mpa。 外压容器中， 当容器的内压小于一个绝对大气压时又称为真空容器。 2）按原理与作用分 根据化工容器在生产工艺过程中的作用， 可分为反应容器、 换热容器、 分离容器、 储存容器。 反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器，如反应器、 反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。 换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式余热锅炉、 热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。 分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体

3、压力平衡缓冲和气体净化分离的 容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。 储存容器（代号C,其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、液体、液化 气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。 在一台化工容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程的主要作用来划分品种。 3）按相对壁厚分 按容器的壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器，当筒体外径与内径之比小于或等于 1.2mm 时称为薄壁容器，大于1.2mm 时称厚壁容器。4）按支承形式分 当容器采用立式支座支承时叫立式容器，用卧式支座支承时叫卧式容器。 5）按材料分 当容器由金属材料制成时叫金属容器；用非金属材料制成时，

4、叫非金属容器。 6）按几何形状分 按容器几何形状，可分为圆柱形、球形、椭圆形、锥形、矩形等容器。 7）按安全技术管理分 上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况， 还不能综合反应压力容器面临的整体危害水平。 例如储存易燃或毒性程度中度以及上危害介质的压力容器，其危害性要比相同几何尺寸、储存毒性程序轻度或非易燃介质的压力容器大得多。压力容器的危害性还与其设计压力p和全容积V的乘积有关， pV值愈 大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。为此，压力容器安全技术监察规程采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及

5、容器品种的综合分类方法，有利于安全技术监督和管理该方法将压力容器分为三类。 （1）、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pV乘积大于等于10 MPam3） 中 压 反 应 容 器 （ 仅 限 易 燃 或 毒 性 程 度 为 中 度 危 害 介 质 ， 且 pV 乘 积 0.5 MPa .m3）； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积 0.2 MPa m3）； 高压、中压管壳式余热锅炉； 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

6、下限大于等于540 MPa ） 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、 低温液体） 罐式汽车 液 、 化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车 和 罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等； 球形储罐（容积大于等于50m3）； 低温液体储存容器（容积大于5 m3）。（2）、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； 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程度为中度危害介质）； 低压管壳式余热锅炉； 低压搪玻璃压力容器。（3）、第一类压力容器 除上述规定以

7、外的低压容器为第一类压力容器。 四、化工塔设备的分类和结构 （一）塔设备的分类 1、按操作压力分类 :加压塔,减压塔；常压塔。 2、按化工单元操作分类:精馏塔； 吸收塔和解吸塔；萃取塔；反应塔；再生塔；干燥塔 3、按气液接触的基本构件分类: 填料塔；板式塔 （二） 塔设备的结构 1、塔设备的基本部件:支座； 液体出口；填料支承；卸料孔；塔体；填料；液体再分布器:喷淋装置1）塔体 塔体是塔设备的主要部件，大多数塔体是等直径、等壁厚的圆筒体，顶盖以椭圆 形封头为多。但随着装置的大型化，不等直径、不等壁厚的塔体已逐渐增多。塔体除满足工艺条件对它提出的强度、刚度要求外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所带

8、来的影响，以及吊装、运输、检验、开停工等情况。 塔体材质常采用的有：铸铁、碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢（复层、衬里）等。 2）塔体支座 塔设备常采用裙式支座。它应当具有足够的强度和刚度，来承受塔体操作重量、 风力、地震等引起的载荷。 塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。 3）塔体附件接管；人孔和手孔；吊耳；吊柱;平台和爬梯。 2、填料塔 1裙座； 2裙座人孔； 3塔底液体出口； 4裙座气孔； 5塔体； 6人孔； 7蒸汽入口； 8塔板； 9回流入口； 10吊柱； 11塔顶蒸汽出口； 12进料口填料塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一， 在塔内设置填料使气液两相能 够达到良好传质所需的接

9、触面积。填料塔具有结构简单，便于用耐腐蚀材料制造，适应性较好。 填料塔广泛的应用在蒸馏、吸收和解吸操作，而在大型装置中，填料塔的使用范围正在扩大。六十年代后期，直径超过3米的填料塔已十分普遍。目前，填料塔不仅可以大型化，而且在某些方面超过了板式塔的规模。所以，近代化学、石油工业中， 填料塔的地位变得日益重要。近来，由于塔内采用接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料，经实践证明，已克服大型填料塔的不足，显示出效率高，处理量大，压力降小等优点。 1）填料 、填料的选择 填料塔操作的好坏与选用填料的正确与否有很大关系。选择填料的原则如下：单位体积填料的表面积要大；使气液相接触的自由体积要大；对气相阻

10、力要小，即空隙截面积大；重量要轻；机械强度要高；耐介质腐蚀，经久耐用；价格低廉。填料的选择， 应根据操作压力和介质来选择填料的材质， 根据操作工艺要求， 选择填料的型式， 根据填料塔径选择填料尺寸。 、填料的分类 工业用填料大致分为实体填料和网体填料两大类。 、填料材质 选择填料要根据被处理物料的腐蚀性及操作压力，确定使用填料的材质。 、填料尺寸选择填料尺寸选定与塔径尺寸有关，一般要求塔径与填料直径之比不能太小，否则， 填料与塔壁的间隙过大，易使液体沿塔壁空隙流下，使截面上液体分布不均。 、常用填料的特性 拉西环 拉西环使用历史悠久，各种参数比较完整；设计与操作经验丰富，外形简单、制造方便；取

11、材容易、造价低廉，适用于非金属耐腐蚀材料制造等优点。但拉西环由于表面积利用率低，因而使塔的生产能力降低，阻力较大，加上自身的形状决定了它沟 流和壁流严重，使气液分布不均匀，气液接触不良。 鲍尔环 鲍尔环除钢制外，还有用陶瓷和塑料制成的。具有如下优点： 对于同样的空隙率而言， 阻力比拉西环小， 因而可提高气速， 生产能力可以提高。 由于小窗叶片向环中心弯， 液体分布较为均匀， 所以沟流和壁流情况比拉西环好。 开小窗后表面积比拉西环要大，且环内表面得以充分利用，以进行气液传质，而拉西环内表面利用率较低。 操作弹性范围大。 在一般情况下，当同样压降时，处理量比拉西环大50以上；在同样处理量时， 压降

12、可降低，传质效率能提高20左右。 、鞍形填料 鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形两种。 此种填料常用于吸收操作，处理腐蚀性介质较为适宜，且成本低。近来，又对矩鞍形填料予以改进。它是目前瓷制填料中处理量大，效率较高的一种。 2）塔设备喷淋装置 在塔顶部装设喷淋装置，可使塔顶引入的液体能沿塔截面均匀分布进入填料层， 避免部分填料得不到湿润，降低填料层的有效利用率，影响传质效果。喷淋装置的类型很多，常用的如下表： 管式喷淋型 莲蓬头式 盘式 溢流式 槽式 喷淋装置类型 反射板式 冲击式 宝塔式 离心式 机械式 管式喷淋器 小直径的填料塔（300mm以下）可以采用管式喷淋器，。该结构的优点是结构简单，缺点是喷

13、淋面积小而且不均匀。 管式喷淋器：直管；弯管；多孔直管式 对于直径稍大的填料塔（1200mm以下），可以采用多孔环管喷淋器，。环状管的下面开有小孔，小孔直径为48mm，共有35排，小孔面积总和约与 管截面积相等， 环管中心圆直径一般为塔径的6080。 这种喷淋器优点是结构简单，制造及安装方便，但缺点是喷淋面积小，不够均匀，而且液体要清洁，否则小孔易堵塞。莲蓬头式喷淋器 这种结构是应用最普遍的一种喷淋装置， 结构简单， 喷淋较均匀。 莲蓬头可以作成半球形、 碟形或杯形， 它悬于填料上方中央处， 液体经小孔分股喷出， 莲蓬头直径一般为塔径的2030， 小孔直径为315mm， 它的安装位置离填料表面

14、 此种结构的缺点是容易堵塞， 液体分布情况与压头有关， 的距离一般约为（0.51）， 所以适用于料液清洁且料液压头不变或变化不大的情况，一般用于直径600mm以下的 塔设备。 溢流型喷淋器 盘式分布器是常用的一种溢流型喷淋装置，液体经过进液管加到喷淋盘内，然后从喷淋盘内的降液管溢流，喷淋到填料上。降液管一般按等边三角形排列，焊接在喷淋盘的分布板上。 冲击型喷淋器 反射板式喷洒器为冲击型的一种， 利用液流冲击反射板（可以是平板、凸板或锥形板）以飞溅分布液体。最简单的结构为平板，液体循中心管流下，冲击后分成液滴并向各方飞溅。 3）液体再分布装置 由于工艺条件的要求，需要的填料层总高度较大，当喷淋液

15、体喷到填料表面后， 液体有流向塔壁造成“壁流”的倾向，称为“干锥体”现象，使液体分布不均，降低了填料塔的效率。为避免产生“干锥体”现象，必须在塔结构上采取措施，即沿填料层每隔一段距离，装设液体再分布器，使其在整个高度的填料层内部都得到喷淋液的均匀分布。分配锥是最简单的一种结构，适用塔径在600800mm的塔，槽形液体再分配器，器上的通孔是增加气体通过的截面积，使气体通过再分配器时，速度变化不大，该分布器适用塔径600mm以上的塔。4）填料的支承结构 填料的支承结构不但要有足够的强度和刚度，而且须有足够的自由截面积，否则会增大塔的压力降，使在支承处不致首先发生液泛。 在工业填料塔中，最常用的填料

16、支承是栅板，它是用竖扁钢制成， 5）除沫器 除沫器是用来捕集夹带在气相中液滴的装置，装在塔内顶部，它能起到保证传质效率，降低物料损失，改善塔后压缩机或真空泵的操作状况以及减少对环境污染的作用。 小型除沫器常见的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及丝网除沫器，其中丝网除沫器采用最多，它适用于分离5微米的液滴，其除沫率可达99%。丝网由一定规格编织成的丝网带卷制成盘状物，再用支承板加以固定，丝网带可用金属或非金属材料制成，丝网支承栅板的自由截面积应大于90%。适用于洁净气体。若在气液中含有粘结物时，则易堵塞网孔，影响塔的正常操作。 三、板式塔 板式塔因空塔速度比填料塔高，所以生产强度比填料塔大。板式塔

17、的塔板结构有多种，它是决定塔特性的主要因素。 1、塔板的主要部件有： 1）降液管 降液管的作用是使液体由上一层塔板流到下一层塔板。 2）出口堰 出口堰具有维持板上液层高度及使液流均匀的作用。 3）入口堰 其作用是使上一层板流入的液体能在板上均匀分布，并减少进入处液体水平冲 出。 降液管与下层塔板至入口堰处称为受液盘，这种结构便于液体的侧线抽出。在低液流量时，仍能造成正液封，具有改变液体流向的缓冲作用。 塔板塔板有整块式或分块式两种。 （1）整块式塔板 此种塔板一般用于塔径小于800mm，人不便进入安装和检修的塔内。塔体由若干塔节组成，塔节与塔节之间用法兰连接。塔板与塔板之间用管子支承。塔板与塔

18、壁间隙用填料来密封。（2）分块式塔板 分块式塔板用于塔径在900mm以上，人可以进入的塔内。塔体为一焊制整体圆筒， 不分塔节， 而塔板是分成数块， 通过人孔送入塔内， 装到焊在塔内壁的塔板固定件上。 为了进行塔内清洗和检修，在塔板中央设置一块内部通道板，通道板应为上、下 均可拆的。 塔板上的鼓泡构件型式很多，常用鼓泡构件为泡罩、浮阀等。下节分别叙述。 （3）泡罩塔板 泡罩塔板所用的泡罩有圆形和条形两类，其主要特点是鼓泡元件各具有升气管。 上升气体经升气管由泡罩齿缝吹入液层，两相接触密切，加之板上液层较高，两相接触时间较长，分离效果较好。但由于气体通过泡罩的路线曲折及液层较高，导致压降及雾沫夹带

19、增高等缺点。同时，由于塔板上液面梯度较大，气相分布不均，影响传质效率，这也是泡罩结构所造成的。 （4）浮阀塔板及特点 生产能力大，比泡罩塔板约提高2040，与筛板塔相近。 操作弹性大，在较宽的气速变化范围内，板效率变化较小，其弹性范围（即最 大负荷与最小负荷之比）为79。由于气液接触状态良好，以及气体为水平方向吹出，雾沫夹带量小，因此塔板效率高，比泡罩塔效率可提高15左右。 液面梯度小，蒸汽分配比较均匀，塔板压降比泡罩塔小。 塔板结构简单，安装容易。 浮阀塔板结构与泡罩塔板类同。操作时气流自下而上吹起浮阀，从浮阀周边水平 方向吹入塔板上液层，进行两相接触。液体则由上一层塔板的降液管流入，经进口

20、堰 均布， 再横向流过塔板与气相接触传质后， 再经溢流堰进入降液管， 流入下一层塔板。 五、化工换热设备的结构和分类 1.化工换热设备是在化工生产过程中即化学反应物中实现热能传递的设备， 使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流体。 在化肥、化工、炼油工业生产中，常常进行着各种不同的换热过程，特别是近年开发的各种化工工艺，充分进行了热能的综合利用，各种型式的高效、节能换热设备不断推出，应用到不同的冷换操作单元中。例如：加热或冷却、蒸发或冷凝。换热设备就是在生产过程即化学反应或物理反应中实现热能传递的设备， 使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流体。根据生产工艺的不同，为达到热量的充分

21、利用和满足工艺参数，换热设备可以是热交换器（如两流体介质相互换热）、冷凝器（如用水蒸汽冷凝）、加热器（如高温工艺气加热水）、冷却器（如水或液体氨作冷载体）等。在化工生产中，换热设备不但作为一个单独的化工设备，而且在其他设备中也常 附有换热设备或换热部分，如蒸馏设备中的回流冷凝器，蒸发设备中的加热，高低变炉和氨合成塔中触媒的换热等，均为重要的不可缺少的化工操作设备。 2.化工生产流程中，用于汽液、汽气、气气、液液之间的换热设备，按热量的授受方式可分为、 表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和

22、其他型式的热交换器。蓄热式换热器是借助于由固体构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，蓄热体与高温流体接触一定时间，接受和储蓄了一定热量，然后与低温流体接触一定时间，把热量释放给低温流体。蓄热式换热器有用在一段炉对流段上的旋转换热器，回收烟气温度用于预热燃烧空气；还有阀门切换式换热器等。 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体热交换器和低温流体之间循环，在高温流体换热器接受 热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 直接接触式热交换器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如：冷水塔、气体冷凝器等。换热器按用途还可分为： 加热器把

23、流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 预热器预先加热流体，为后序操作提供标准的工艺参数； 过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态； 蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。四、化工装置常用换热设备结构、性能和特点 1、管壳式换热器 管壳式换热器的类型和优缺点 常用的管壳式换热器有固定管板式、浮头式和“U”形管式。 固定管板式换热器结构简单，造价低，制造容易，管程清洗检修方便。壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在，当冷热两流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料热膨胀系数相差较大、热应力超过材质的许用应力时，在壳体上应设膨胀节，由于膨胀节不能承受

24、较大内压，所以换热器壳程压力不能太高。 固定管板式换热器适用于两种介质温差不大（一般应低于30），或温差较大但 壳程压力不高的复条件。2.浮头式换热器的优点是壳体和管束的温差不受限制，管束清洗和检修较为方便， 管程、壳程均容易清扫。缺点是结构杂，密封要求较高，一旦泄漏在线处理较为困难。一般在温差较大的化工单元操作中设置浮头式换热器。 U形管式换热器，克服了固定管板式和浮头式换热器的缺点，但在U形拐弯处很难清洗干净，更换管子较为困难，特别是管板中心部的U形管，泄漏后只能堵管，要想更换管子必须从管板处全部切除，造成很大浪费。U形管换热器适用于两种流体温差较大，且壳程易结垢的条件。 管壳式换热器的结

25、构特点 、固定管板式换热器 固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成，如图112 所示。其结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定 在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起。管束内根据换 热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器，管程可以用隔板分成任何程数。应用极为广泛。近年来，也有设计开发出固定管板的挠性管板，即薄管板式换热器，这是根据弹性薄圆板理论， 在均匀载荷作用下周边固定支承的圆平板产生的挠度可被看作在管板布管区的变形，无论是热应力还是管壳温差应力挠

26、性变形薄管板均能承受，它 的应用比常规的固定管板式换热器更具有优点。 3. 薄管板换热器用于中压、大直径换热设备上更有满意的效果。薄管板的结构一般 有三种型式，如图113。 图113薄管板结构 （a）凸面薄管板；（b）平面薄管板；（c）凹面薄管板 、浮头式换热器 浮头式换热器主要由壳体、浮动式封头管箱、管束等部件组成，如图114所示。 它的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，也就是壳体和管束热膨胀可自由，故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头设计成可拆卸结 构，使管束可自由地抽出和装入。浮头式换热器的浮头也有不同的结构型式，常用的 如图115所示，它是用钳形环和螺栓使

27、浮头和管板密封贴合，以使管内和管间流体 互不渗漏。这种结构现在用的不多了。根据设计规范，采用了图116所示结构，即 浮头盖法兰直接和钩圈用螺栓紧固，使浮头法兰和活动的管板密封贴合，虽然减少了 管束的有效传热面积，但密封性可靠，整体也较紧凑。、“U”形管式换热器 U形管式换热器的结构特点是换热管做成U形，两端固定在同一块管板上，由于壳体和管子分开，可以不考虑热膨胀，管束可以自由伸缩，不会因为流体介质温差而产生温差应力。U形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。管束可以自由抽出和装入，方便清洗。由于换热管均做成半径不等的U形弯， 最外层损坏后可更换外，其余的管子损坏只有堵管。同时和固定管板式换热器相比， 它的管束的中心部分存有空隙，流体很容易走短路，影响了传热效果，管板上排列的管子也比固定管板式换热器少，体积有些庞大。由于U形管曲率半径不一样，也增加了制造程序，加上切管长短不一，流体流动状态下的分布也不均匀，堵管后更减少了换热面积。 图1-15浮头结构之一 图1-16浮头结构之二 图1-17 U形管式换热器 1吊耳； 2盖板； 3法兰； 4接管； 5接管； 6隔板； 7接管；8短管； 9壳体；10折流板； 1