化工设备基础课件

乐学实践创新项目化工设备基础“十二五”职业教育国家规划教材学习目标：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.分类化工机械化工设备化工设备动设备静设备化工机器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三、化工设备规范标准国家标准行业标准（化工行业）地方标准企业标准强制性推荐性强制性推荐性标准代号GB标准代号GB/T标准代号HG标准代号HG/T工艺标准，生产、经营活动的工作标准等在某一地域统一的标准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工程材料组成金属材料非金属材料复合材料一、工程材料的分类二、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三、金属材料的分类及常用金属1.金属材料的分类金属材料按使用性质分类黑色金属有色金属金属材料按组成成分分类纯金属（简单金属）合金（复杂金属）三、金属材料的分类及常用金属2.铸铁灰铸铁铸铁中的碳大部分或全部以片状石墨形式存在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。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。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一、设备管理的目的意义二、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。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三了解其他反应器一、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2.根据反应器结构形式分类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3．根据操作方法分类反应器间歇式半间歇式连续式4．根据传热方式分类反应器绝热式反应器外热式反应器自热式反应器三、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25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。二、搅拌装置搅拌器轴电机、减速器等搅拌装置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螺带式搅拌器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。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四、轴封装置一、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原因处理方法壳体损坏（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1]1．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