设备电气仪表基础知识培训教材.docx

1、设备电气仪表基础知识培训教材第一章化工设备第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a-At- i-n-r r r -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lO.OMpa (包括真空)，设计温度高于40C低于550C。在

2、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 16Mn R,20R,有时用0Cr18Ni9Ti 以及复合钢板。(2)封头：常见的压力容器的封头又称

3、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，另外是十字架固定升高位置，其中

4、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，用以支承塔盘。塔板通过螺

5、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；一般塔径为 2002400mm时采用单流式；当塔径在 2000mm以上时可用双流式。塔的结构简图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形，塔盘板之间也可用 M10螺钉直接相

6、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，气流没有拐弯，压降也较小，塔板上无障碍物，液面

7、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，但它对压力容器的器壁削弱较小

8、 , 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 700F ( 3

9、70C)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28.7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 730780F,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 由于原料进入低压的

10、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。1DA-2135急冷油塔该塔的

12、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mmT-T长度mm塔板塔板作用特点1 10波纹塔精馏新型塔板，区域明确，枝状进DA21356200/66029650/裙板盘油产出料管，18#与19#塔板间有升气059001118波纹塔板急冷油产出管板。1922波纹塔板DA101660023100/裙1 15浮伐精馏中段:传统塔板，指状进料管无升气66001625折流板急冷油产出管板。从外形上看，两塔塔径相同，不过 DA2135上部6200mm段塔径小400mm从高度上看，DA2135比 DA101 高 5

13、850mm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。2DA-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mm1-1长度mm 塔板 特点 DA21404600/64008150/18400裙 6300110波纹塔板1118波纹塔板新型

14、塔板，塔釜有 V形挡板将油水分离。DA1045000/68003700/14200裙 3100T 5填料6- 14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，DA214 0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DA10 4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

15、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