情境一认识化工设备

情境一认识化工设备知识目标：了解化工设备的类型及在化工生产中的应用掌握化工设备常用钢材的性能及应用了解压力容器相关标准规范能力目标：能够比较熟悉地应该有关标准规范能够根据工艺要求对不同用途的设备合理的选材素质目标：养成自学的学习习惯，严谨细致的工作作风树立工程概念第一节化工设备的应用、类型及基本要求化工设备的应用●典型炼油、化工生产装置所需的化工设备序号生产装置名称所需的主要设备1常减压加热炉、分馏塔、换热器空气冷却器、各种油泵2催化裂化加热炉、反应器、沉降器、再生器、旋风分离器、分馏塔、空气冷却器、离心式鼓风机、各种油泵、各类容器序号生产装置名称所需的主要设备3催化重整加热炉、分馏塔、反应器、抽提塔、各种换热器、各种油泵4溶剂脱沥青加热炉、抽提塔、蒸发器、丙烷压缩机、各种油泵5润滑油脱蜡加热炉、各类塔器、转鼓式真空过滤机、套管结晶器、离心式空气压缩机、各种泵6合成氨加热炉、反应器、分馏塔、压缩机、换热设备、各种泵7丁烯氧化脱氢生产丁二烯反应器、各种塔器、蒸发器、空气压缩机、混合器、废热锅炉、各种泵8乙烯催化水合生产乙醇加热炉、反应器、压缩机、分馏塔、洗涤塔、各种泵●化工设备的应用化工设备不仅用于化工和炼油生产中，而且在轻工、医药、食品、冶金、能源、交通等工业部门也有着广泛的应用。●化工设备的特点＊功能原理多样化＊外壳多为压力容器＊化工—机械—电气一体化＊设备结构大型化化工设备的类型＊加热设备＊换热设备＊传质设备＊反应设备＊塔设备＊储存设备储存压力容器液氨储罐高位储罐球形储罐反应压力容器高压反应器合成塔吸收塔换热压力容器列管式换热器大型集成换热器蒸发器废（余）热锅炉分离压力容器双介质过滤器旋膜式除氧器案例一：重质油加氢裂化工艺进程：原料油、循环油、氢气混合质加热进入后反应器，发生化学反应；产物由反应器外部排出，再经换热，冷却后关入高压分离器由高压分离后产物经减压送入高压分离器，由高压分离后产物压后再送入低压分离器，最后加热后送分镏塔。指出其中的化工设备有：加热炉（换热器）、反应器、高（低）压分离器、分馏塔（分离器）。引出典型的化工设备。需解决的问题：认识典型设备的应用情况，了解设备基本功能和作用分析问题：1、主要使用的设备各有何作用，工作介质的主流程？2、各设备所属容器类别，应该如何划定，依据是什么？案例二：合成氨厂一天然气（甲烷）、氮气或富氧空气为原料，利用甲烷燃烧以及甲烷转化反应生成氢和一氧化碳，作为合成氨原料气的工艺流程：容器的基本要求化工容器的基本结构由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不同，但它们都有一外壳，这一外壳称为容器，故化工设备又称为化工容器。化工容器的特点：经常在高温、高压场合下工作，内部的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。因此对化工设备要求也比较的严格——属特种设备。化工容器的结构组成化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。卧式容器的结构简图化工生产对化工设备的基本要求设备为工艺服务，同时又属于特种设备，因此工艺性要求（满足生产工艺，有一定效率）安全方面的要求：（1）、强度：指设备及其零部件抵抗外力破坏的能力。（2）、刚度：指设备及其零部件抵抗外力作用变形的能力。（3）、稳定性：指设备及其零部件在外力作用下维持原有的能力。（4）、耐蚀性：指设备抗腐蚀的能力。（5）、密封性：指设备阻止介质泄漏的能力。经济方面要求化工设备除了要满足安全可靠性之外，还需满足经济方面要求。（1）、尽量降低设备成本：通过节约材料、优化加工制造工艺等。（2）、操作维修方便：考虑设备在使用过程中便于拆装、检修、清洗等操作。第二节压力容器分类及质保体系知识目标：熟悉压力容器的分类方法掌握常见的压力容器规范了解压力容器的质量保证体系能力目标：能够正确区分常见的压力容器，指出其所属类别能够根据工程的需要，熟练查阅相关国家标准方法能力：养成自学的学习习惯，严谨细致的工作作风树立工程概念化工容器的结构组成化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。卧式容器的结构简图思考：什么是压力容器是指压力和容积达到一定的数值，容器所处的工作温度使其内部介质呈气态的密闭容器。按中国《压力容器安全技术监察规程》的规定，同时具备下列条件的容器称为压力容器。＊工作压力大于等于0.1MPa（不含液柱静压力）；＊直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于0.15m，且容积大于等于0.025m3；＊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。压力容器的定义不同类型的化工容器虽然服务对象不同、操作条件各异、结构形式多样，但大多是能承受一定压力且容积达到一定数值的密闭容器，本课程着重介绍中国《固定式压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。更进一步：在技术管理和监督监察上区别对待，便于监督和管理。压力容器的定义为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分类。思考：为何要对压力容器进行分类压力容器的分类1.按压力等级分类内压：低压容器（L）0.1MPa≤P1.6MPa中压容器（M）1.6MPa≤P10.0MPa高压容器（H）10.0MPa≤P100MPa超高压容器（U）P≥100MPa外压：容器外部压力大于内部压力时容器的内压力一个大气压(0.1MPa)时称为真空容器2.按用途分类反应压力容器（R）换热压力容器（E）分离压力容器（S）盛装压力容器（C，球罐B）如果同时具备几项作用，按主要作用来划分。1、常温容器壁温-20℃~200℃2、高温容器指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。碳钢420℃;合金钢450℃;奥氏体不锈钢550℃3、中温容器指壁温在常温和高温之间的容器；4、低温容器指壁温低于一20℃条件下工作的容器。其中-20℃~-40℃(浅冷容器)低于-40℃者为(深冷容器)3.按容器壁温1、薄壁容器2、厚壁容器δ/Di≤0.1(K=D0/Di≤1.2)δ/Di＞0.1(K=D0/Di＞1.2)4.按容器壁厚5.按安全综合分类《压力容器安全技术监察规程》，综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。Ι对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈高。ⅡⅢ图A1压力容器分类图——第一组介质《容规》宣贯——第9章附件A《容规》宣贯——附件A图A2压力容器分类图——第二组介质《容规》宣贯——第9章附件A附件A压力容器类别及压力等级、品种的划分A1压力容器类别划分A1.1介质分组压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体以及最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体：(1)第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。(2)第二组介质，除第一组以外的介质。释义：压力容器涉及的易燃介质包括易燃气体和易燃液体。目前尚没有严格的易燃气体定义。国内有关标准规范（如GB5044—85《职业性接触毒物危害程度分级》、HG20660-2000《压力容器化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》等）中，易燃液体的定义差别也较大，难以统一。99版容规易燃介质的定义：气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。其实质是易爆介质的定义。鉴于上述情况，本次修订将易燃介质更名为易爆介质，相当于HG20660标准中的“爆炸危险介质”。液化气体常温下为气体，通过加压、降温液化，即使是非危险介质（如空气、氧气、氮气、CO2等），一经液化存储，其容积率极大，一旦泄漏，会突然改变周围大气状态，造成大面积窒息，也是十分危险的，故将液化气划为第一组介质。《容规》宣贯——第9章附件AA1.2介质危害性介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。A1.2.1毒性程度综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素，极度危害最高容许浓度小于0.1mg/m3；高度危害最高容许浓度0.1～1.0mg/m3；中度危害最高容许浓度1.0～10.0mg/m3；轻度危害最高容许浓度大于或者等于10.0mg/m3。A1.2.2易爆介质指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。A1.2.3介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定按照HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》确定。HG20660没有规定的，由压力容器设计单位参照GB5044—85《职业性接触毒物危害程度分级》的原则，决定介质组别。A1.3压力容器类别划分方法A1.3.1基本划分压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要求选择类别划分图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定压力容器类别：(1)第一组介质，压力容器类别的划分见图A-1；(2)第二组介质，压力容器类别的划分见图A-2。A1.3.2多腔压力容器类别划分多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按照该类别进行使用管理。但是应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。A1.3.3同腔多种介质压力容器类别划分一个压力腔内有多种介质时，按照组别高的介质划分类别。A1.3.4介质含量极小的压力容器类别划分当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当按照其危害程度及其含量综合考虑，由压力容器设计单位决定介质组别。A1.3.5特殊情况的类别划分(1)坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时，按照较高的类别划分级别；(2)本规程1.4条范围内压力容器统一划分为第Ⅰ类压力容器。《容规》宣贯——第9章附件A易燃及有毒介质分类：常见易燃介质：一甲胺，乙烷，乙烯，氯甲烷，环氧乙烷，环丙烷，氢，丁烷，三甲胺，丁二烯，丁烯，丙烷，丙烯，甲烷等。毒性程度举例：※极度危害、高度危害介质：氟，氢氰酸，光气，氟化氢，碳酰氟，氯等；※中度危害介质：二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙烯，甲醇，氧化乙烯，硫化乙烯，二硫化碳，乙炔，硫化氢等，氯化氢；※轻度危害介质：氢氧化钠，四氟乙烯，丙酮等。思考：属几类压力容器容器（设备）及条件一液化石油气储罐，设计压力1.77Mpa,容积20m3一化工介质储罐，介质毒性为中度，非易爆，设计压力4.0Mpa，容积20m3。一塔式容器，工作压力为1.5Mpa,筒体直径4800mm，筒体高度60m，介质为易爆第Ⅱ类三类第Ⅱ类三类第Ⅲ类一类类别（新）类别（老）二、一石化行业反应容器，介质为易爆，设计压力1.5Mpa，容积800m3工作压力0.07Mpa，设计压力P=0.1Mpa，充装系数0.6的反应容器。一反应容器，工作压力0.2Mpa,设计压力0.22Mpa，介质为极度危害，温度为50℃，容积1.0m3一搪玻璃容器，工作压力1.5Mpa,设计压力1.6Mpa，容积5m3压力为10Mpa，容积为800立升的乙烯贮罐工作压力1.2，2000m3丙烯球罐,第Ⅲ类二类无类别无类别第Ⅱ类三类第Ⅱ类三类第Ⅲ类三类第Ⅲ类三类容器零部件的标准化（一）、标准化的意义1.组织现代化生产的重要手段之一2.标准化为组织专业化生产提供了有利条件（二）、压力容器的安全监察不包括核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰加热的容器以及真空容器等外压容器。•意义：•设计——无需计算和制图，按已有标准图选择。•制造——有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。•维修——备件规格尺寸通用，实现互换性。•通商贸易——国内、国际间通用，消除贸易障碍。我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。容器零部件标准化的基本参数公称直径（DN)公称压力(PN)。规定:（1）圆筒体的公称直径：板卷制的——筒体内经；