化工厂常用化工设备简介
化工设备是指化工生产中静止的或者配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。
化工设备通常按以下方式分类。
1.按照结构特征和用途分为：容器，塔器，热换器，反应器（包括
反应釜，固定床或流化床和管式炉等）、分离器、储存器。
2.按照材料分为：金属设备（碳钢，合金钢，铸铁，铝，铜等），非
金属设备（内衬橡胶，塑料，耐火材料和搪瓷等），其中碳钢设备最常用。
3.按受压情况分为：外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压
设备又分为常压设备（操作压力<=）低压设备（MPA （p>100MPA） 4.按设备静止与否分为：静设备和动设备。静设备（塔、釜、换热 器、干燥器、储罐等）动设备（压缩机、离心机、风机、泵、固体粉碎机械、） 三、化工容器结构与分类 1、基本结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物 料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合 釜，反应器，合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。 化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成. 1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接（焊接）两种，可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。 4）开孔与接管化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。 5）支座化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种；以鞍式支座应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。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≤p< MPa； 中压（代号M）容器≤p< MPa； 高压（代号H）容器≤p<100 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。①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。 ②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。 ③分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体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。 ④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 时称为薄壁容器，大于时称厚壁容器。 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，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。 ①高压容器； ②中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）； ③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) ④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≥ MPa .m3）； ⑤低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积≥ MPa m3）； ⑥高压、中压管壳式余热锅炉； ⑦中压搪玻璃压力容器； ⑧使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540 MPa ）的材料制造的压力容器； ⑨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； ⑩球形储罐（容积大于等于50m3）；⑾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。①中压容器；②低压容器（仅 限毒性程度为极度和高度危害介质）；③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）；④低压管壳式余热锅炉；⑤低压搪玻璃压力容器。 （3）、第一类压力容器除上述规定以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 ⅰ、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。ⅱ、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。ⅲ、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。 ⅳ、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。ⅴ、常用填料的特性①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。②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，压降可降 低，传质效率能提高20％左右。③、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 ①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4~8mm，共有3~5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60～80％。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。 ②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20～30％，小孔直径为3～15mm，它的安装位置离填料表面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～1)，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。 ③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。 ④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600~800mm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 ①生产能力大，比泡罩塔板约提高20～40％，与筛板塔相近。 ②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7～9。 ③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。 ④液面梯度小，蒸汽分配比较均匀，塔板压降比泡罩塔小。⑤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、①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、套管式和其他型式的热交换器。②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。③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 第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量 Ａ组 B组： 第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围 第三章 内压薄壁容器的应力分析 四、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力 σσ θ 和m 。 MP S PD m 6384100824=??==σ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 634== σ θ 2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。 α cos 2,:21D A R R = ∞=点 MP S PD m 58.14866 .01041010 5.0cos 4=???== ασ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 16.29866 .01021010 5.0cos 2=???== ασ θ 0,:21=∞=R R B 点 0==σ σθ m 3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。B 点处坐标x=600mm 。 25051010==b a 标准椭圆形封头 b b b y x A a R a R 2 2 21,:),0== ==点（ MP S Pa m 5.5020 10101=?== =θσσ MPa sb P B b a x a m 3.43)(2 2 2 2 4 =--= σ点： MPa b a x a a sb P b a x a 7.27)(2)(2 222442 22 4 =?? ????-----= θσ :)0,(==y a x C 点 MPa S Pa m 25.25202101012=??== σ MPa S Pa 5.5020 10101-=?-=-=σ θ 五、 工程应用题 1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ 和m 。 【解】 P= D=816mm S=16mm 化工厂常用化工设备简介 化工设备是指化工生产中静止的或者配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。 化工设备通常按以下方式分类。 1.按照结构特征和用途分为：容器，塔器，热换器，反应器（包括 反应釜，固定床或流化床和管式炉等）、分离器、储存器。 2.按照材料分为：金属设备（碳钢，合金钢，铸铁，铝，铜等），非 金属设备（内衬橡胶，塑料，耐火材料和搪瓷等），其中碳钢设备最常用。 3.按受压情况分为：外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压 设备又分为常压设备（操作压力<=0.7MPA）低压设备（0.1 MPA 釜，反应器，合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。 化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成. 1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接（焊接）两种，可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。 常用化工设备结构手册 离心泵 (5) 齿轮泵 (8) 磁力泵 (10) 屏蔽泵 (13) 水环真空泵 (16) 转子泵 (18) 无油立式真空泵 (21) 蠕动泵 (24) 多级离心泵 (26) 离心机 (29) 干燥机 (34) 引风机 (37) 鼓风机 (40) 三相异步电动机 (42) 板式塔 (45) 填料塔 (47) 蒸馏塔 (49) 空压机 (51) 冷冻机 (53) 深冷机组 (58) 反渗透 (62) 压滤机 (64) 旋转浓缩器 (67) 环锤破碎机 (69) 导热油锅炉 (71) 锅炉烟气分离返料器 (74) 压力表 (76) 膜盒压力表 (78) 电接点压力表 (80) 气动程控阀 (83) 气动调节阀 (85) 气动切断阀 (88) 双金属温度计 (90) 热电偶 (92) 热电阻 (95) 差压液位计 (97) 雷达液位计 (99) 玻璃转子流量计 (101) 超声波流量计 (103) 磁浮子式液位计 (105) 电磁流量计 (107) 金属转子流量计 (109) 孔板流量计 (111) 涡街流量计 (113) 机械磅秤 (116) 电子汽车衡 (120) 电子台秤 (124) 电子天平 (127) 压力变送器 (131) 电容式变送器 (133) 电动执行器 (135) 电导率仪 (137) 数字显示调节仪表 (139) 氨乙炔分析仪 (141) 可燃气体探测器 (143) 在线氢气、一氧化碳分析仪 (145) 化工设备“四懂三会”OPL教育卡 设备名称离心泵教育对象一线设备操作人员结构 卧式单级单吸离心泵卧式单级双吸离心泵液下泵 卧式多级离心泵自吸式离心泵 管道泵立式离心泵 第一章 化工设备材料及其选择 本章重点：材料的力学性能及化工设备材料的选择 本章难点：材料的性能 建议学时：4学时 第一节 概述 一、化工设备选材的重要性和复杂性 1、 操作条件的限制 2、 制造条件的限制 设备在制造过程中，要经过各种冷、热加工使它成型，例如下料、卷板、焊接、热处理等，要求材料的加工性能要好。 3、 材料自身性能的限制 二、选材要抓住主要矛盾，遵循适用、安全和经济的原则。 (1)材料品种应符合我国资源和供应情况； (2)材质可靠，能保证使用寿命； (3)要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质能耐腐蚀； (4)便于制造加工，焊接性能良好； (5)成本低。 第二节 材料的性能 一、力学性能 材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破坏的能力，叫做材料的力学性能。主要包括强度、塑性、韧性和硬度，这是设计时选用材料的重要依据。 1、强度 强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的强度指标有屈服点和抗拉强度等。 （我们先看两个实例，再作总结） 压力 温度 介质 (从高真空到几千大气压,故有强度要求) (-250℃~2000℃，材料受冷、热) 酸碱（腐蚀）、核反应堆中子照射（变脆) [实例1]常温拉应力下20号钢的拉抻试验 [实例2]高碳钢T10A 的拉伸试验 (1)屈服点（s σ） 金屑材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现象，习惯上称为“屈服”。发生屈服现象时的应力．即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”，用s σ(MPa)表示。它即代表材料抵抗产生塑性变形的能力。 条件屈服点（2.0σ）工程中规定发生0.2％残余伸长时的应力，作为“条件屈服点” (2)抗拉强度（b σ） 金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。由于外力形式的不同，有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。抗拉强度是压力容器设计常用的性能指标， (3) 蠕变极限（n σ） （3）注意： δ的大小与试件尺寸有关； ψ的大小与试件尺寸无关。 （试件计算长度为试件直径5倍时，用5δ表示） 2、韧性 (韧性是表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能力，也就是材料抵抗裂纹扩展的能力。我们常用冲击韧性来表示材料承受动载荷时抗裂纹的能力，用缺口敏感性表示材料承受静载荷时抗裂纹扩展的能力。) （1）冲击韧性：材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。用冲击吸收功A K 或冲击韧度表示αK 表示。 目录 一、容积设备 .......................................................................................... - 1 - （一）反应釜 ...................................................................................... - 1 - （二）精馏塔 ...................................................................................... - 2 - （三）列管式换热器........................................................................... - 6 - （四）膜过滤器 .................................................................................. - 7 - （五）储罐 .......................................................................................... - 8 - 二、动设备 .............................................................................................. - 8 - （一）离心泵 ...................................................................................... - 8 - （二）齿轮泵 .................................................................................... - 12 - （三）液环泵 .................................................................................... - 13 - （四）WLW型往复真空泵 .............................................................. - 15 - （五）罗茨真空泵............................................................................. - 17 - （六）喷射器 .................................................................................... - 18 - （七）减速机 .................................................................................... - 19 - 三、仪表 .................................................................................................. - 21 - （一）液位计 .................................................................................... - 21 - （二）温度计 .................................................................................... - 23 - （三）压力变送器............................................................................. - 24 - （四）流量计 .................................................................................... - 25 - 四、阀.................................................................................................... - 27 - （一）气动调节阀............................................................................. - 27 - （二）气动切断阀............................................................................. - 28 - （三）截止类 .................................................................................... - 28 - （四）止回类 .................................................................................... - 32 - （五）安全类 .................................................................................... - 32 - （六）分流类 .................................................................................... - 33 - 化工设备和管道的材料选择 许多因素影响到材料的选择：工艺的设计条件，材料的经济性，维修方面，材料的可加工性，材料的是否方便供应，对最终产品的污染，工艺安全方面的考虑，材料特性（mechanical properties）, 但是对于化工装置，很多时候主要的考虑因素是抗腐蚀。 A. 材料特性 具体而言，以下是最重要的一些特性在设计阶段是需要考虑的。 1. 材料的机械特性 抗拉强度(strength) ，刚度（抵抗变形的能力,stiffness），韧性(toughness),硬度（hardness, wear resistance）, 抗疲劳性（fatigue resistance），抗蠕变性(creep resistance) 等。 2. 在高温和低温下，材料的机械特性的变化。 3. 抗腐蚀性。 4. 一些所需要的特别性质: 比如，热传导性，电阻，磁性等。 5. 材料的易加工性 6. 材料是否有标准尺寸 7. 价钱 对于上面第二点，展开来讲，一般说来，随着温度的上升，钢材的强度和刚度会随之降低。在这方面，不锈钢的表现要好于碳钢。如果材料在高温下会暴露于高应力下，那么材料的抗蠕变性就很重要。特殊的合金钢ALLOY, 比如Inconel, 就常常被选为加热炉的炉管材料. 在低温下,钢材会出现脆的现象, 这种发脆的现象常常是由于钢材中的结晶结构的变化.对于那些低温场合 (cryogenic plant, liquefied-gas storages), 奥氏体不锈钢(fcc: face-centred-cubic) 或者铝合金（ aluminum alloys (hex)）常常被选为用材。（对于LPG 的场合，因为常温下是气体，当设备失去压力的时候，液化气会气化，由于焦耳汤姆逊效应，气化吸收了大量的热，导致温度急剧下降，因此，液化气场合的选材常常要考虑低温的要求，防止出现失压低温的时候，钢材脆化） 对于第三点，抗腐蚀性。常见的类型有，介质造成的均匀腐蚀，电偶腐蚀（由于不同的金属材料相接触）（galvanic corrosion），点蚀(pitting)，晶间腐蚀（intergranular corrosion）, 应力腐蚀（stress corrosion）, 冲蚀，腐蚀疲劳，高温氧化（high temperature oxidation）, 氢脆。 从本质上讲，金属的腐蚀是电化学的过程。形成这个过程四个要素必不可少： 1. 阳极 2. 阴极 3. 导电介质（电解液） 4. 通过介质形成电路展开来讲： 均匀腐蚀 对于这种腐蚀，其腐蚀速度是可以通过试验来预测的。最终的选择，要考虑到装置的设计年限，材料的经济性，使用频率，工艺安全等。腐蚀速率常常取决于流体的温度和浓度。一般来讲，随着温度的上升，腐蚀速度也随之上升，但也并不都是这样的。另外，也有其他因素影响到腐蚀速率，比如流体中氧含量 (oxygen solubility). 常见到的例子有，用来传热的循环流体. 膨胀罐如果使用氮封，防止溶氧，就会减轻管道的腐蚀。 电偶腐蚀 当不同的金属接触在一块的时候，那么作为阳极的那一方的腐蚀速率就会增加。如果不同的金属的接触不可避免，那么可以用保温隔热来断开电路的形成。（insulated）. 或者，如果阳极一方作出牺牲，增厚阳极一方的腐蚀余量。常见的地下管道，比如消防水管，采用阳极牺牲保护法来减轻消防水管的腐蚀。 点蚀 《化工设备与材料》课程教学大纲 一、课程的基本情况 课程中文名称:化工设备与材料 课程英文名称：Chemical Equipment and Material 课程代码： 2202047 课程类别：专业基础课 课程性质：必修课 课程学分：2.5 总学时：46 讲课学时：46 实验学时：0 授课对象：应用化工技术专业专科二年级学生 前导课程：大学物理机械制图机械设计基础 二、教学目的 《化工设备与材料》是应用化工技术类专业一门综合性的机械类技术基础课，包括工程力学、化工设备材料与焊接和化工容器设计三大部分。其任务是使学生具备基本工程力学知识，了解化工设备的选材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工设备的设计计算方法和过程及典型设备的结构设计与计算，强化化工类专业专科生对化工设备的机械知识和设计能力。 三、教学基本要求 第一章物体的受力分析及其平衡条件 1.1 力的概念和基本性质 1.2 力矩与力偶 1.3 物体的受力分析及受力图 1.4 平面力系的平衡方程 基本要求：了解力、力矩与力偶的概念。掌握力的平移定理、常见典型约束性质与约束反力的确定、物体和简单物体系统受力图的画法、平面力系平衡的必要与充分条 件。 重点与难点：几种典型约束的约束反力；物体的受力分析及受力图的绘制 第二章直杆的拉伸和压缩 2.1直杆的拉伸和压缩 2.2拉伸和压缩时材料的机械性质 2.3拉伸和压缩的强度条件 基本要求：掌握以下内容：1. 轴向拉伸和压缩的概念；2. 轴向拉伸与压缩时直杆横截面上的内力和应力、许用应力、强度条件、应力集中的概念；3. 轴向拉伸或压缩时 的变形、拉伸和压缩时材料的力学性能。 重点与难点：轴向拉伸和压缩的受力特点和变形计算 第三章直梁的弯曲 3.1梁的弯曲实例与概念 3.2梁横截面上的内力 -- 剪力与弯矩 3.3弯矩方程与弯矩图 3.4梁弯曲时横截面上的正应力及其分布规律 3.5梁弯曲时的强度条件 西安化工厂是全国重点氯碱化工企业，始建于１９５８年，经过多年不懈的努力，现已发展成为全国最大的电石生产企业和西北地区规模最大的氯碱化工生产基地。工厂占地３８.５万平方米，资产总额６.１亿元，职工３３００人（其中管理技术人员６００）。 主要产品年生产能力：烧碱７万吨、电石１２万吨聚氯已烯权脂４.２万吨（其中糊树脂１.２万吨）、液氯２.５万吨、盐酸７万吨（其中高纯盐酸２万吨）。主要产品均获得化工部陕西省、西安市优质产品称号，“唐城”牌工业用液体氢氧化钠（烧碱）和工业用合成盐酸为陕西省名牌产品。 本厂地处关中平原腹地的历史名城－－西安，交通便利，工艺先进，设备精良，技术力量雄厚，管理经验丰富。主要生产装置和关键生产技术从国外引进，引进的密闭式电石炉和离子膜烧碱装置均具有九十年代中期国际先进水平。１９９７年１２月４万吨／年离子膜电解装置正式送电开车。国内工艺最先进，西北地区规模最大的离子膜烧碱装置全部建成投运，产品已供应市场。 西安化工厂产品畅销全国二十六个省市、自治区、并远销日本、东南亚各国，为国内外８００余家用户提供产品服务。 陕西兴化集团公司的前身是陕西省兴平化肥厂。始建于1965年，是我国60年代第一个以重油气化生产合成氨的厂家，主导产品为硝酸铵，1970年投产。“十五”期间，兴化累计投入3亿多元资金，实施二次创业，使兴化在扩大生产规模、调整产品结构、实现规模经济上取得了跨越式发展。标志企业生产能力的合成氨已达18万吨/年，主导产品硝酸铵能力为33万吨/年。建厂40年来，兴化已发展成为拥有合成氨、硝酸铵、纯碱、氯化铵、复混肥、羰基铁粉、浓硝酸、系列特气、塑料编织、“908”等30余种化工、化肥、军工产品的综合性大型一档企业，企业主导产品硝酸铵的实际产销量位列全国第一。多年来，兴化为国家的工业、农业、国防、航天事业做出了重要贡献。 编辑本段发展简史 1997年8月，兴化整体改制为“兴化集团有限责任公司”。总资产近10亿元人民币。以集团公司为母公司，下辖两个全资子公司、两个控股公司、三个参股公司。集团公司的主要生产单位是兴化联碱分厂，目前规模为12万吨/年纯碱、6万吨重质碱、12万吨/年氯化铵的生产能力。集团下辖的659分厂是国家“908”产品唯一生产单位，目前已形成“一点两套” 化工设备基础知识 第一章轴轴的主要作用是用来支撑和固定旋转传动零件，常见的轴有直轴和曲轴两种。一、直轴的分类：根据承受荷载的情况不同，直轴可分为心轴、转轴和传动轴三类。 1、心轴：心轴工作时主要用来支撑转动零件，承受弯矩而不传递运动，也不传递动力。心轴随零件转动的（如火车轮轴）称为活动心轴，不随零件一起转动的（如自行车轴、滑轮轴）称为固定心轴，它们承载时均产生弯曲变形。 2、转轴：转轴既要支承旋转零件还要传递运动和动力，如机床主轴、减速机齿轮轴、搅拌轴等。这类轴在外力作用下将产生弯曲变形和扭转变形。 3、传动轴主要用来传递扭矩，它不承受或承受较小的弯矩，如汽车、拖拉机变速箱与后轮轴间的传动轴。 轴的材料：选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素，除满足强度、刚度、耐磨性外，还要求对应力集中敏感性小，常用碳素钢、合金钢的锻件和轧制圆钢做为轴的毛坯。 碳素钢对应力集中的敏感性较小，其机械性能可通过热处理进行调整，比合金钢价廉，所以应用最广，常用30、40、45、50 号钢，其中45 号钢最常用。对于非重要或受载荷较小的轴可用Q235、Q237 等普通碳素结构钢。 合金钢可淬性好，且具有较高的机械性能，常用于传递较大功率并要求减小尺寸和重量以及提高轴颈耐磨性的场合。 合金铸铁和球墨铸铁也常用来做轴的原因是铸造成型容易得到较复杂且更合理的形状，铸造材料吸振性高，并可用热处理的方法提高耐磨性，对应力敏感性较低，且价廉。但铸造质量不易控制，可靠性较差，需慎用。 二、轴的结构 轴的外形通常作成阶梯形的圆柱体。轴上供安装旋转零件的部位叫轴头，轴与轴承配合部分叫轴颈，轴的其他部分叫轴身轴的设计与选择要考虑很多因素的影响，在满足不同截面的强度和刚度要求的同时，还要便于轴上零件的固定、定位、拆装、调整，尽可能减小应力集中以提高轴整体的疲劳强度，以及轴本身的加工工 艺性。 旋转零件一般要随轴旋转传递运动和动力，零件在圆周方向和轴线方向都需要确定他们之间的相对位置以保证各零件正常的工作关系。 在化工生产过程中，因为各种缘由，设备和管线中都会发生如：聚合物、结焦、油尘垢、水垢、沉积物、腐蚀产品等尘垢。这些严重影响了设备的运用，因而进行化工设备清洗十分重要。现介绍几种常用化工设备的清洗方法！ 化工设备清洗的重要性 1．开车前清洗的必要性 过去认为新安装的化工生产设备不需要在开车前进行化学清洗，但实践证明，开车前进行化学清洗对提高生产效率，避免污垢对生产的影响十分必要。因此目前新建化工设备投产前必须进行开车前清洗。 化工生产过程中涉及多种化工原料并要使用催化剂。对某些原料和催化剂的纯度要求极高，因而在生产过程中对装置设备及管道的清洁度有很高的要求，任何杂质的介入都会导致催化剂中毒，副反应的产生直至破坏整个工艺过程。此外装置中的某些设备及附件的精度要求很高或对杂质的破坏作用十分敏感，因此任何机械杂质的介入都极有可能破坏精密部件的质量而影响正常生产。 任何新装置的设备和管道在制造、运输、贮存及安装过程中都不可避免地产生轧制鳞片、油污泥纱、焊渣、表面浮层及各种氧化物等污垢， 因此在新装置开车前要进行清洗将各种污垢杂质去除，使装置达到合乎要求的清洁度，为正常生产创造良好的条件。 2．开工后清洗的必要性 化工设备在长时间使用的情况下，会产生如：聚合物、结焦、油尘垢、水垢、沉积物、腐蚀产品等尘垢，这些严重影响了化工设备的运用，对化工设备进行及时清洗，可以延伸设备使用寿命、提高使用效率、确保安全，削减经济丢失。 所以，不管是开车前还是使用一段时间后，都应该对设备进行清洗，这是日常必不可少的保养维护工作。 化工设备清洗技术化工设备清洗包含在线清洗和离线清洗两种。 在线清洗：利用循环水系统中的凉水塔作为加药箱，往系统里面加药，进行自然循环。优点：设备不用停机，不影响正常生产使用。缺点：清洗效果相对于离线清洗还说不是很好。清洗时间长，对设备的腐蚀危害大等。 离线清洗又可以分为物理清洗和化学清洗。 物理清洗：利用高压流水对设备进行清洗。需要高压清洗设备。 化学清洗：把换热器单独拿出来，把循环水的进出口管路连接到清洗车上，进行循环。优点：减少了药剂的使用量，清洗效果好。缺点： 化工设备设计中材料的选择和有效运用 发表时间：2019-09-16T09:52:31.753Z 来源：《房地产世界》2019年5期作者：谭朝晖 [导读] 随着我国经济技术的不断发展，社会对于化工设备的设计质量要求越来越高，这就使得相关的企业要提高重视，加强对于化工设备的质量管理。 谭朝晖 中泰化学(集团)公司华泰重化工有限责任公司热电厂发电部新疆乌鲁木齐市 830001 摘要：随着我国经济技术的不断发展，社会对于化工设备的设计质量要求越来越高，这就使得相关的企业要提高重视，加强对于化工设备的质量管理。具体到化工设备的设计中，就是要选择最合适的设计材料和设计工艺，以保证化工设备的质量和安全，同时企业在具体的生产环节，也要根据具体的情况合理应用化工设备，进而促进企业生产的效率。 关键词：化工设备；材料选择；设备设计 引言 我国经济的快速发展，推动了各行各业的迅猛成长。化工行业也在国家经济的推动下，快速成长起来。化工行业最重要的设施就是机械设备，它在化工生产中占有很重要的地位,所以机械设备的维护和保养是化工生产中最重要的环节。化工工艺链中设备管道接触到大量的强酸、强碱、高浓度氯离子以及电石渣循环浆液等粗糙介质，存在强腐蚀、强磨损的恶劣的化学物理环境，主要针对化工设备设计中的材料选择和应用进行分析和研究，从而在设备材料方面不会再发生影响设备正常运行的问题。 1化工设备的材料选择 1.1选择载荷类型的材料 选择载荷类型材料的优势是，它可以避免发生机械设计的部分元件失效的现象。经过对机械设备设计的研究发现，在设计环节中，机械材料外载荷性能很容易引发机械设计的部分元件发生失效的现象。从此可以看出失效零部件的性能和材料的外载荷性能之间的矛盾问题，所以在机械材料的选择上，一定要考虑材料的载荷性，要根据材料的载荷性选择机械设备。通过对载荷性能的分析，在选择时需要注意两个方面：第一个方面是如果在化工生产中机械需要受到载荷力，那么就要选择低碳性的钢渗碳，或者是选择中碳性的钢调质方式来对材料进行加工作业，这样的选择方式主要是因为零部件如果在外载荷力的作用下发生了扭转的现象，而应力又大多集中在材料的表层上，那么就说明材料的表面性能直接决定着零部件之间的控制效果。这样的举措，主要是要保障产品的质量达到标准。第二个方面是如果是外载荷力作用在零件的横截面，促使横截面的应力达到了均衡，那么在设计时，就要选择能够承受压缩的或者是能够承受拉伸的，而且其性能分布也较为均匀的材料，这样的举措，主要是为了保障机械设计在加工和生产环节中能够对材料进行较高效的工作。 1.2对合金钢材料和碳素钢材料的分析 在材料的选择上，也可以采用合金钢材料和碳素钢材料，但在两者的选择上也要依据实际的情况进行选择。合金钢是一种合成的材料，是在碳素钢的基础上改进而来的，它是在碳素钢内加入合金而形成的合金钢。此改善的措施，主要是针对碳素钢的缺点，碳素钢存在着韧性差和强度差的特点，中等以上的形状材料，不能达到完全淬透的状态，这就影响了碳素钢的充分利用。合金钢的特点则是满足了这一点，其淬透性和韧性以及强度都得到了大力的提升，而且还增加了另一个特点，其耐磨性也得到了提升。虽然合金钢弥补了碳素钢的缺点，但是也不是任何条件下都可以用合金钢。经过研究和分析，只有在零横截面较大和材料外载荷应力很大的情况下，以及需要对材料进行完全淬透的情况下才能利用合金钢材料，其他的情况下要选择碳素钢材料，碳素刚材料拥有的优势是价格低廉，稳定性能高。 1.3选择可循环利用和回收的材料 在材料使用上，选择可循环利用和回收的材料的好处是，可以节省成本，还可以达到国家的环保节能要求。通过分析和研究，要达到循环利用和回收的材料只有单一性的合金系材料，主要是合金系的构成元件很少，从而不会对环境造成污染，所以能够提升对合金的回收和循环利用。以往的机械设计中，经常存在着不同种类的材料都堆放在了一起，不能达到对材料进行分类的要求。通过调查，可以得到的是金属材料的种类太多，钢材材料就有上百种，如果不能对这些种类的材料进行分类，就无法达到回收利用的目的。 2化工设备设计中材料的选择与应用需要注意的问题 2.1关于生产成本 在具体使用化工设备进行生产的过程中，一定要把控好生产的成本。一方面也对于产生的环境进行检测，评估其可能会对于生产设备造成的损害。一般来说，化工设备的价格较高，而对于设备的损害也是企业生产的无形的成本，企业可以对设备的损害进行预测，并将其算入投资的成本，然后预算生产的收益，比较二者之间是否合理，如果成本与收益相同或者成本大于收益，企业就要考虑改善生产的环境，尽可能的降低生产过程中对于设备所造成的损害。 2.2关于生产环境 由于不同化工设备的设计材料有所不同，其对于各类环境的耐受力也不一样，因此在具体使用化工设备的过程中，一定要对于生产的环境进行检测与分析，比如环境中气体的活性、是否存在腐蚀性、温度等，根据具体的生产环境选择不同化工设备进行操作，一方面可以有效避免危害环境对于化工设备的损害；另一方面也可以选择最合理的设备，进而保证生产的质量和效率，实现企业的经济效益。 2.3关于设计工艺 为了使得设备达到最好的质量和效果，在具体设计中，要严格遵守效果设计工艺，避免由于工艺的差错而影响设备价值。一是要平衡好材料的价格和设备的性价比之间的关系，避免为了追求设备的高性能，比如抗腐蚀性和耐高温，而选择使用非常昂贵的设计材料。二是在具体的设备设计环节，要严格的遵守相关工艺的技艺标准和规范，合理的进行操作，避免因为技艺的操作不当而影响化工设备设计的质量，要尽可能的将相关材料的价值发挥到最大，制作出性能优异的化工设备，为企业的生产提供动力。 2.4达到经济性能和实用性能相统一的要求 各行各业的健康发展，都离不开对成本的有效控制，这样才能增加企业的经济效益。化工机械设备的材料选用上也要遵循这一原则， 第一章化工设备材料及其选择 一. 名词解释 A组： 1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变 形的现象。 2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。 3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。 4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。 5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及 时和迅速塑性变形的能力。 6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。 7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。 8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。 9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。 10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。 B组： 1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把FeO中的氧还原出来，生 成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。 2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自 脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不 同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。 3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。 4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。 5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。 6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。 7.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。 8.铁素体：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。 9.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。 10.马氏体：钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来，得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。 C. 1.热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理,化学与机械性能， 这样的加工工艺称为热处理。 2.正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退 火快，因而晶粒细化。 3.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接近平衡状态组织的 热处理方法。 4.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一 种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。 5.回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使 组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。 6.调质：淬火加高温回火的操作。要求零件的强度、韧性、塑性等机械性能都较好时，一般采用调质处理。 常用化工设备标准 第一部分： 1 《压力容器安全技术监察规程》 2 《压力管道安全管理与监察规定》 3 钢制压力容器（GB150-1998） 4 钢制管壳式换热器（GB151-1999） 5 钢制化工容器设计基础规定（HG20580-1998） 6 钢制化工容器材料选用规定（HG20581-1998） 7 钢制化工容器强度计算规定（HG20582-1998） 8 钢制化工容器结构设计规定（HG20583-1998） 9 钢制化工容器制造技术要求（HG20584-1998） 10 钢制低温压力容器技术规定（HG20585-1998） 11 塔器设计技术规定（HG20652-1998） 12 钢制压力容器焊接工艺评定（JB4708-2000） 13 钢制压力容器焊接规程（JBT4709-2000） 14 钢制塔式容器（JB/T4710-2005） 15压力容器涂敷与运输包装（JB4711-2003） 16 压力容器无损检测（JB4730-2005） 17 钢制卧式容器（JB/T4731-2005） 18 钢制焊接常压容器（JBT4735-1997） 第二部分 1 机械搅拌设备（HG/T20569-94） 2 塔盘制造安装技术条件（JB/T1025-2001） 3 钢制管法兰及垫片选用规定（HG20593-98） 4 不锈钢－硫酸铜腐蚀试验方法（GB4334.5-1990） 第三部分 1 化工管道设计规范（HG20695-1986） 2 化工装置管道布置设计规定（HG/T20549-1998） 3 化工设备、管道外防腐设计规定（HG/T20679-1990） 4 管架标准图（HG/T21629-1999） 5 石油化工企业设备和管道隔热设计规范（SH3010-2000） 6 化工装置设备布置设计规定（HG20546-92） 7 石油化工管道布置设计通则（SH3012-2000） 8 石油化工企业蒸汽伴管及夹套管设计规范（SHJ40-91） 9 石油化工企业管架设计规范（SH3055-93） 10 管道常用数据表（TC42A1-93） 第8章 化工设备常用金属材料与非金属材料 本章重点要讲解内容： （1）掌握金属的主要晶格结构及其特点。 （2）掌握压力容器与化工设备常用金属材料的种类、牌号及主要性能 （3）熟悉金属的腐蚀与防护。 （4）了解金属热处理的种类及方法。 第一节 材料的性能 材料的性能主要有：力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。 1、力学性能 该性能决定许用应力，主要的指标如：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。 （1）强度 设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。利如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。例如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。但在设计中，为了保证强度而盲目的加大结构尺寸是不合理的，因为会造成材料的极大浪费，增加运输及安装费用。 常温强度指标：[]0 /n σσ=，屈服强度和抗拉(压)强度；蠕变极限σn 疲劳极限σr 。 （2）硬度 局部抵抗能力，是弹性、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 σb =0.36 HB ◆ 高碳钢 σb =0.34 HB ◆ 灰铸铁 σb =0.1 HB （3）塑性 （在第二章中已经详细讲过，在此让学生复习一下） （4）冲击韧性 冲击韧度αk ，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αk 值不得低于30J/cm 2 2、物理性能 密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。 3、化学性能 ◆ 耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力； ◆ 抗氧化性 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度，选耐热材料。 4、加工工艺性能 (1) 可铸性：收缩与偏析； (2) 可锻性； (3) 焊接性； (4) 可切削加工性。 化工企业简介_企业简介 化工企业简介 xx化工公司是国内大型磷铵生产企业中惟一一家上市公司，具有良好的发展前景。而作为中国磷复肥行业的重点企业的掌门人，xxx高瞻远瞩，把敏锐的目光和深邃的思想锁定在更高的目标上。对此，xxx认为，企业竞争，文化制胜，必须建设企业快速发展期的特色企业文化，推动企业跨越发展。 2003年底，xxx率先提出三讲五心(讲感恩、讲服从、讲奋斗，忠诚心、责任心、上进心、团结心、奉献心)文化核心理念，由此揭开了快速发展期企业文化建设的红盖头。公司从视觉文化入手，导入了CI识别系统，规范公司标识、标准字和标准色，体现公司让大地充满绿色的永恒追求、与客户互惠互利、共同发展的和谐关系。三年累计投资1000多万元进行环境综合整治，绿化美化司容，改善办公条件，修建文化亭和文化石。良好的视觉文化为员工创造优美、舒适、温馨、人文的工作环境和人性化的管理氛围，使员工在相互关爱、相互理解、相互促进的环境中达到员工与员工的和谐、员工与企业的共赢。在行为文化刚性推进过程中，xxx 大力推行人性化管理，做到刚柔相济。公司党群部门通过组织人性化标语征集，强化以人为本的管理理念，达到员工行为的统一、员工与企业的统一;开展不文明行为 漫画展，将员工身边不文明行为以漫画形式巡回展览，在员工产生了共鸣，促进了各项管理制度在执行中做到令行禁止。 对于理念文化的诠释，xxx说:讲感恩，就是培养做人的道理，要有勇于回报的思想;讲服从，就是要服从于企业的制度和原则、服从于企业的文化;讲奋斗，就是通过个人奋斗实现岗位成才，体现个人价值。五心是指对企业的忠诚心、对同志的团结心、对事业的责任心、对工作的进取心、对祖国和社会的奉献心。倡导五心， 数字化工厂 142020002周刚 数字化制造技术作为先进制造技术的重要发展方向,已经成为国内外先进制造技术研究的热点,数字化工厂是数字化制造中关键环节之一,数字化工厂技术最主要的是解决产品设计和产品制造之间的鸿沟,降低设计到生产制造之间的不确定性,提高系统的成功率和可靠性,缩短从设计到生产的转化时间. 根据在范围、阶段、视角上的关注点存在差异，对于数字化工厂也有不同提法。基于三维模型的数字化协同研制，基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂和基于制造过程管控与优化的数字化车间是比较典型的三类提法。 基于三维模型的数字化协同研制：由于航空航天领域在产品设计、材料成本、成型技术和制造精度方面具有相对更苛刻的要求，所以其在加工和装配制造工艺上整体领先于其他行业，这为基于三维模型的数字化协同研制奠定了基础。 当前，世界先进的飞机制造商已逐步利用数字化技术实现了飞机的“无纸化”设计和生产，美国波音公司在波音777和洛克希德·马丁公司在F35的研制过程中，基于三维模型的数字化协同研制和虚拟制造技术，缩短了2/3的研制周期，降低研制成本50% 。数字化产品的数据从研制工作的上游畅通地向下游传递，还有助于大幅减少飞机装配所需的标准工装和生产工装。 数字化工厂技术技术已在航空航天、汽车、造船以及电子等行业得到了较为广泛的应用，特别是在复杂产品制造企业取得了良好的效益，据统计，采用数字化工厂技术后，企业能够减少30%产品上市时间；减少65%的设计修改；减少40%的生产工艺规划时间；提高15%生产产能；降低13%生产费用。 在我国，面对传统产业转型升级、工业与信息化融合的战略发展要求，大力开展对于数字化车间技术系统的研究、开发与应用，有利于推动实现制造过程的自动化和智能化，并可望有效带动整体智能装备水平的提升。 现在数字化工厂技术技术成功的运用于航空航天、汽车、造船这些大的领域，如何将其推广到小的领域，被更多的公司使用，也是我们需要考虑的。《化工设备机械基础》习题解答
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