化工设备机械基础(基础知识)

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1、化工设备基础知识

化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 1 化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 由于化工设备的适用场合不同，

由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不 但它们都有一外壳，这一外壳称为容器， 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。 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， 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。 的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。

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、 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。 图 1-1

卧式容器的结构简图

2 、化工容器的分类

不同类型的化工容器虽然服务对象不同、 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， 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，化工容器又称压力容器。 积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器 为了了解各种压力容器的结构特点、 为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设 制造、管理等方面的要求， 计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分 本课程着重介绍中国《 类，本课程着重介绍中国《压力容器安全技术监察规 中的分类方法。 程》中的分类方法

1）.按压力容器的工艺用途分类

（1）反应压力容器（R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压 反应压力容器（ ）：主要用于完成介质的物理、 主要用于完成介质的物理 力容器。 力容器。 代表设备：反应器、分解塔、 代表设备：反应器、分解塔、合成塔 （2）换热压力容器（E）：主要用于介质热量交换的压力容器。 换热压力容器（ ）：主要用于介质热量交换的压力容器。 主要用于介质热量交换的压力容器 代表设备：换热器、余热或废热锅炉、

冷凝器、蒸发器等。 代表设备：换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。 （3）分离压力容器（S）：主要用于介质的流体压力平衡缓冲和气体 分离压力容器（ ）：主要用于介质的流体压力平衡缓冲和气体 净化分离的压力容器。 净化分离的压力容器。 代表设备：分离器、过滤器、缓冲器、干燥器等。 代

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表设备：分离器、过滤器、缓冲器、干燥器等。 （4）储存压力容器（C，球罐B）：主要用于储存或盛装气体、液体、 储存压力容器（ 球罐B）：主要用于储存或盛装气体、液体、 主要用于储存或盛装气体 液化气体等介质的压力容器。 液化气体等介质的压力容器。 代表设备：液化石油气储罐、液氨储罐、球罐、

代表设备：液化石油气储罐、液氨储罐、球罐、槽车等

2）.按压力容器承压等级分类 (1)、内压容器：容器器壁内部的压力高于容器外表面所承受 1)、内压容器： 的压力。 的压力。

低压容器（ 低压容器（L） 中压容器（ 中压容器（M） 高压容器（H） 高压容器（ 超高压容器（ 超高压容器（U） 0.1MPa

≤ P1.6MPa 1.6MPa ≤ P10.0MPa 10.0MPa ≤ P100MPa

P≥100MPa

(2)、外压容器：容器器壁外部的压力大于内部所承受压力。

(2)、外压容器：容器器壁外部的压力大于内部所承受压力。 容器的内压力小于一个大气压(0.1MPa)时称为真空容器 容器的内压力小于一个大气压(0.1MPa)时称为真空容器 (0.1MPa)

3）、按容器壁温分类 ）、按容器壁温分类 按容器壁温 （1）、常温容器 ）、常温容器 （2）、高温容器 ）、高温容器

壁温-20℃～ 壁温-20℃～200℃ 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。 550℃

碳钢420℃;合金钢450℃;奥氏体不锈钢 碳钢420℃;合金钢450℃;奥氏体不锈钢 420℃;合金钢450℃; （3）、中温容器 ）、中温容器 （4）、低温容器 ）、低温容器

指壁温在常温和高温之间的容器； 指壁温在常温和高温之间的容器； 指壁温低于-20℃条件下工作的容器。 指壁温低于-20℃条件下工作的容器。 条件下工作的容器

其中壁温在℃称为浅冷容器 称为浅冷容器。 其中壁温在-20 ℃ ～ -40 ℃称为浅冷容器。 壁温低于-40℃者为深冷容器。

壁温低于-40℃者为深冷容器。 者为深冷容器

4）、按容器壁厚分类 ）、按容器壁厚分类

根据容器器壁的厚度不同，将压力容器又可分为： 根据容器器壁的厚度不同，将压力容器又可分为：薄壁 容器和厚壁容器。 容器和厚壁容器。 判别条件如下： 判别条件如下： （1）、

径比 K= D0/Di ≤ 1.2 为薄壁容器

（2）、 径比 K= D0/Di ＞ 1.2

为厚壁容器

D0 ――容器外径 容器外径

Di ――容器内径 容器内径

5）、按安全综合分类（国家质量监督检验检疫总局） ）、按安全综合分类（国家质量监督检验检疫总局） ）、按安全综合分类 1999年修订颁发《压力容器安全技术监督规程》 1999年修订颁发《压力容器安全技术监督规程》， 年修订颁发 设计压力、

综

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合考虑了设计压力 几何容积、材料强度、 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。 场合和介质危害程度等影响因素。根据容器所受压 等影响因素 力大小、介质毒性和易燃、 力大小、介质毒性和易燃、易爆程度以及压力和体 积乘各的大小将压力容器分为三类。 积乘各的大小将压力容器分为三类。

Ι

Ⅱ

Ⅲ

对容器的设计、制造、检验、 对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈 高。

压力容器类别简易判断表

介质性质 PV值 MPam3 低压 (MPa) 0.1≤p 1.6 中压

(MPa) 1.6≤p 10 换热 分离 储存 反应 换热 分离 储存 反应 三类 容器 二类容器 非易燃 无/轻毒 轻毒 易燃、 易燃、中度毒性 ≥0.5 一类 容器 ≥10 高度、 高度、极度毒性 ≥0.2

高压(MPa) 高压 10≤p100

3.化工生产对化工设备的基本要求 3.化工生产对化工设备的基本要求 许多化工生产过程在高温、高压下进行， 许多化工生产过程在高温、高压下进行，处理的物料也 多为有毒、有害、易燃、易爆的，故为了保证化工生产能安 多为有毒、有害、易燃、易爆的， 全正常的进行，必须要求化工设备具有足够的安全可靠性。 全正常的进行，必须要求化工设备具有足够的安全可靠性。 1）、安全方面的要求:Example:(CNGV) ）、安全方面的要求:Example:(CNGV) 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。 ）、强度：指设备及其零部件抵抗外力破坏的能力。 强度 （2）、刚度：指设备及其零部件抵抗外力作用变形的能力。 ）、刚度：指设备及其零部件抵抗外力作用变形的能力。 刚度 （3）、稳定性：指设备及其零部件在外力作用下维持原有 ）、稳定性： 稳定性 的能力。 的能力。 （4）、耐蚀性：指设备抗腐蚀的能力。 ）、耐蚀性：指设备抗腐蚀的能力。 耐蚀性 （5）、密封性：指设备阻止介质泄漏的能力。 ）、密封性：指设备阻止介质泄漏的能力。 密封性

2）、 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 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。 要求。 （1）、尽量

降低设备成本：通过节约材料、优化加工制造 ）、尽量降低设备成本：通过节约材料、 尽量降低设备成本 工艺等。 工艺等。 （2）、操作维修方便：考虑设备在使用过程中便于拆装、 ）、操作维修方便：考虑设备在使用过程中便于拆装、 操作维修方便 检修、清洗等操作。 检修、清洗等操作。