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化工设备基础知识1. 引言化工设备是化学工业生产过程中的核心部分，它们扮演着将原料转化成产品的重要角色。
了解化工设备的基础知识对理解化学工业生产过程以及维护和管理化工设备都十分关键。
本文将介绍化工设备的基本概念、常见类型以及其工作原理和应用。
化工设备是指用于进行化学反应、混合物分离、质量传递或能量传递的设备。
它包括了各种容器、管道、反应器、分离器、换热器以及其他配套设备。
化工设备通常由耐腐蚀的材料制成，如不锈钢、玻璃钢和塑料等。
3.1 反应器反应器是进行化学反应的核心设备，可以用于合成新化合物、转化原料或达到其他化学目的。
常见的反应器类型包括：•批量反应器：适用于小规模实验室研究以及小批量生产。
•连续流动反应器：适用于大规模连续生产，具有高效性和稳定性。
•固定床反应器：反应物在固定的催化剂床上进行反应。
•搅拌式反应器：通过搅拌装置将反应物混合并提供充分的反应接触。
3.2 分离器分离器用于将混合物中的组分分离出来。
常见的分离器类型包括：•蒸馏塔：利用不同组分的沸点差异，通过蒸馏将混合物分离成纯组分。
•萃取塔：利用不同组分在溶剂中的溶解度差异，通过溶剂的流动将混合物分离。
•结晶器：通过调节温度和压力，使溶液中的某些组分结晶从而分离出来。
•过滤器：通过过滤设备将固体颗粒从流体中分离出来。
3.3 换热器换热器用于将热能从一个介质传递到另一个介质。
常见的换热器类型包括：•管壳式换热器：具有管束和外壳两部分，通过管道将热能传递给另一个介质。
•板式换热器：由一系列平行的金属板组成，通过板间流动的介质进行热量交换。
•空气冷却器：利用空气对介质进行冷却，常用于冷却剂回收或冷却过程中的热量排放。
4. 化工设备的工作原理和应用化工设备的工作原理和应用与其类型密切相关。
以下是一些常见化工设备的工作原理和应用举例。
4.1 批量反应器的工作原理和应用批量反应器是一种适用于小规模化学反应的设备。
它的工作原理是将反应物加入到反应器中，然后进行反应，最后将产物取出。
化工设备基本知识目录1. 化工设备概述 (2)1.1 化工设备的定义与分类 (2)1.2 化工设备在化工生产中的重要性 (4)1.3 化工设备的发展趋势 (4)2. 常用化工设备 (6)2.1 反应设备 (8)2.1.1 反应釜 (9)2.1.2 搅拌器 (10)2.1.3 传质设备 (12)2.2 储存设备 (12)2.2.1 液体储罐 (14)2.2.2 气体储罐 (14)2.3 过滤设备 (16)2.3.1 过滤器 (17)2.3.2 离心分离器 (19)2.4 蒸发设备 (20)2.4.1 蒸发器 (21)2.4.2 冷却器 (22)3. 化工设备材料 (23)3.1 常用材料及其特性 (25)3.2 材料选择原则 (26)3.3 材料的腐蚀与防护 (27)4. 化工设备安全与环保 (28)4.1 设备安全操作规程 (29)4.2 设备的安全防护措施 (30)4.3 化工废弃物的处理与环保 (31)5. 化工设备的维护与检修 (32)5.1 设备的日常检查与维护 (35)5.2 设备的故障诊断与排除 (36)5.3 设备的检修与保养 (37)6. 化工设备的管理与操作 (38)6.1 设备管理的重要性 (40)6.2 设备操作人员的培训与管理 (41)6.3 设备运行的监控与调整 (43)1. 化工设备概述化工设备是化工行业生产核心设施，指用于进行化工反应、分离、提纯、混合等操作的专门设备。
它们广泛应用于各种化工生产领域，包括石油化工、肥料、农药、医药、电子化学品等。
化工设备种类繁多，主要包括反应器、分离器、输送设备、加热、冷却设备等。
每个设备都具有独特的结构设计和工作原理，旨在满足特定化工生产工艺的需求。
化工设备的安全性、可靠性、节能效率、环境友好性等方面都对其应用品质至关重要。
随着化工工艺不断发展，对化工设备性能的要求也越来越高，例如更高的工作压力、更低的能量消耗、更强的抗腐蚀性能等。
第五章设备基础5.1化工设备图5.1.1 概述在石油化工业的生产中，使用如容器、反应罐、热交换器及塔器等各种设备，以进行如加热、冷却、吸收、蒸馏等各种化工单元操作，这些设备通常称为化工设备。
化工设备的设计、制造以及安装、检修和使用，均需通过图样来进行。
因此，石化工业的技术人员必须具有绘制及阅读化工设备图样的能力。
完整成套的化工设备施工图样，通常包括化工设备的装配图、部件图、零件图等。
本章所述的化工设备图是化工设备装配图的简称。
化工设备图用来表示一台设备的结构形状、技术特性、各零部件间的装配联接关系，以及必要的尺寸等。
与机械装配图一样有一组图形、必要的尺寸、零部件序号、技术要求、明细表及标题栏等内容，另外还有两项内容：1)接管口序号和管口表。
设备上所有的接管口均用英文字母顺序编号，并用管口表列出各管口的有关数据及用途等内容。
2)设备技术特性表。
用表格形式列出设备的设计压力、设计温度、物料名称、设备容积等设计参数，用以表达设备的主要工艺特性。
5.1.2 化工设备的视图化工设备的视图表达方法要适应化工设备的结构特点，因此在叙述表达方法前，首先必须了解化工设备的基本结构及特点。
5.1.2.1化工设备的结构特点不同种类的化工设备其构造不同，选用的零部件也不完全一致，但不同设备的结构却有若干共同的特点。
现以图5—1所示的容器为例说明如下：1) 设备主壳体以回转体为主，且尤以圆柱体居多，如图1中所示的6号筒体。
2) 设备主体上有较多的开孔和接管口，为联接管道和装配各种零部件。
如图1中所示，容器顶盖的2号人孔和5号接管口，筒体上则有l号液面计的4个接管口。
3) 设备中的零部件大量采用焊接结构。
如图1中简体由钢板弯卷后焊接成形，筒体与封头、接管口、支座、人孔等的连接也都采用焊接结构。
4) 常采用较多的通用化标准化零部件。
如图1中的8号封头、4号法兰、是标准化的零部件。
常用的化工零部件的结构尺寸可在相应的手册中查到。
炼油化工设备基础知识第一章液体输送设备第一节概述在石油和化工生产装置中，流体输送是必不可少的单元操作。
做功以完成输送任务的机械或设备称为“流体输送设备”。
流体输送设备是石油、化工和其它领域最常用的机械设备。
生产上对流体输送的要求差别很大，输送的流体流量和扬程各不相同；流体种类繁多、性质千差万别；温度、压力等操作条件也有较大的差别。
为了适应生产上各种不同的要求，所以输送设备的型式种类是多种多样的，规格更是十分广泛，常见的如泵、风机、压缩机等。
泵通常是指为液体提供能量的流体输送设备。
泵的种类很多，其中离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵是工业生产中应用最为广泛的一种液体输送设备。
除了在高压小流量或计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵。
据统计，在石油、化工生产装置中，离心泵的使用量占泵总量的70%〜80%。
第二节泵的分类及特点离心泵的类型很多：按叶轮数目可分为单级泵（只有一个叶轮）和多级泵（有两个以上的叶轮，级数越多，扬程越高）；按叶轮进液方式可分为单吸式（液体从一侧进入叶轮）和双吸式（液体从叶轮两侧吸入，吸入性能较好，多见于大流量的离心泵）；按泵壳剖分形式可分为水平剖分泵和垂直于泵轴剖分泵；按泵壳的结构还可分为蜗壳式泵（具有像蜗牛壳形状的泵壳）和透平式泵（在叶轮外围安装有几个固定叶片的泵，用于多级泵）。
此外，按泵扬程的大小分为低压泵（扬程小于20米水柱）、中压泵（20〜160米水柱）和高压泵（高于160米水柱）；按泵转速的高低分为普通离心泵和高速离心泵；桉输送介质不同又分为水泵、轻烃泵、油泵以及耐腐蚀泵等；按用途可以分为进料泵、循环泵、回流泵、塔底泵或重沸器泵、产品泵等;按密封形式分为屏蔽泵、磁力泵和外加密封泵等。
2.1离心泵的分类按离心泵的结构分类，见表1.2.1图1.2.1单级单吸卧式泵图1.2.2双吸泵1－泵盖；2－泵壳；3－叶轮；4－轴；5－密封环6－轴套；7－密封组件；8－轴承图1.2.3多级泵1－吸入段；2－中段；3－平衡盘；4－轴；5－轴承；6－首级叶轮；7－密封环；8－末级叶轮；8－密封组件图1.2.4液下泵按离心泵的工作介质分类，见表1.2.2。
常用化工设备种类及简介一、动设备动设备定义、种类（1）石油化工动设备定义石油化工动设备是指在石油化工生产装置中具有转动机构的工艺设备。
（2）石油化工动设备种类石油化工动设备种类可按其完成化工单元操作的功能进行分类，一般可分成流体输送机械类、非均相分离机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、结晶与干燥设备等。
动设备（容积泵、离心泵、往复式压缩机、离心式压缩机等）的结构及工作原理（1）容积泵的结构及工作原理容积泵又称“正位移泵”。
通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等。
1）往复泵往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称，它是容积式泵中应用比较广泛的一种。
按驱动方式，往复泵可分为机动泵（电动机驱动）、直动泵（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵三大类。
往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的液体输送机械。
①活塞泵活塞泵的主要部件是泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。
泵缸内活塞与阀门间的空间为工作室。
②计量泵计量泵又称比例泵，其装置特点是通过改变柱塞的冲程大小来调节流量，当要求精确输送流量恒定的液体时，可以方便而准确地借助调节偏心轮的偏心距离，改变柱塞的冲程来实现。
有时，还可通过一台电机带动几台计量泵的方法将几种液体按比例输送或混合。
③隔膜泵当输送腐蚀性液体或悬浮液时，可采用隔膜泵。
隔膜泵实际上就是柱塞泵。
隔膜式计量泵可用来定量输送剧毒、易燃、易爆和腐蚀性液体。
2）转子泵转子泵又称回转泵，属正位移泵，它们的工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排液的。
石油化工中较为常用的有齿轮泵和螺杆泵。
①齿轮泵目前石油化工中常用的外啮合齿轮泵的结构泵壳内有两个齿轮，其中一个为主动轮，它由电机带动旋转；另一个为从动轮，它是靠与主动轮的相啮合而转动。
两齿轮将泵壳内分成互不相通的吸入室和排出室。
当齿轮旋转时，吸入室内两轮的齿互相拨开，形成低压而将液体吸入；然后液体分两路封闭于齿穴和壳体之间随齿轮向排出室旋转，在排出室两齿轮的齿互相合拢，形成高压而将液体排出。
设备基础知识竞赛参考题及答案一、机械基础部分1、金属材料的机械性能包括那些？答：强度、硬度、塑性、脆性、韧性、疲劳和蠕变。
2、材料受载荷作用的形变形式有那几种？答：拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲五种。
3、化工常用材料分几类，分别举例说明：4、化工常用静止设备有哪几种？答：容器、塔器、换热器和反应器等。
5、零件圆柱尺寸为Φ25 ，请问该零件基本尺寸是多少？上偏差是多少？下偏差是多少？公差是多少？答：基本尺寸是直径25mm；上偏差是0.015mm；下偏差是0.05mm；公差是0.065mm。
6、零件的配合有哪几种？答：有间隙配合、过渡配合、过盈配合。
7、三视图的投影规律是什么？答：主俯长对正、主左高平齐、俯左宽相等。
8、说明阀门型号J41H-16D 80中各符号的含义？答：①J-截止阀，4-阀兰连接，1-直通式，H-阀座密封面材料为合金钢，16-公称压力为1.6MPa②D 80是公称直径为80mm。
9、简述离心泵的工作原理？答：在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。
在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。
液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。
可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。
10、我公司为什么要对阀门传动丝杆、设备螺栓进行润滑或防锈处理？答：传动丝杆和设备连接螺栓长期暴露在空气当中，由于空气里含有水分等，长期不使用，不润滑易腐蚀，所以需要润滑或防锈处理。
11、泵轴密封的作用是什么？答：泵的轴密封是用来阻止泵内液体向外泄漏，同时也防止空气进入泵腔。
12、离心泵流量不足的原因有那些？答：①吸入管或泵的进口堵塞，吸入管阻力过大。
②叶轮吸入口口环磨损，间隙过大。
③泵的转向不对或叶轮装反。
④出口阀未打开或开度太小。
13、离心泵振动大的原因是什么？答：①泵转子或驱动机转子动平衡不合要求。
②连轴器找正不合要求。
③轴承磨损、间隙过大。
④地脚螺栓松动。
⑤基础不牢固。
⑥轴弯曲。
⑦支架不牢固引起管道振动。
⑧泵体内部磨损。
⑨转子零件松动或破损⑩叶轮中有杂物。
14、轴承温度高的原因有那些？答：①轴承间隙过大或过小。
②轴承安装不正确。
③轴承磨损或松动。
④轴承缺油、加油过多或油质不良。
⑤轴承内有杂物。
15、轴承温度的允许值是多少？答：滑动轴承：＜80℃；滚动轴承：＜95℃。
16、离心式鼓风机由那些部件组成？答：机壳、转子组件（叶轮、主轴）、密封组件、轴承、润滑装置及其他辅助零部件组成。
17、罗茨风机风量不足、风压降低的原因？答：①叶片磨损间隙增大。
②传递带松动达不到额定转数。
③密封或机壳漏气。
④管道阀兰漏气。
18、对于有机械密封的泵类设备启动或停止泵运行时应注意什么？答：因机械密封动、静环之间的运动依靠液体润滑和冷却在启动泵之前，需要打开入口阀，让液体充满空间形成良好的润滑；停止转动后在关闭阀门，防止无冷却润滑液体磨损。
19、无缝钢管：“Φ159×4×6000”各符号表示什么意思？答：Φ159-无缝钢管外径159mm；4-无缝钢管厚度4mm；6000-无缝钢管长度6000mm。
20、材料在加工或使用过程中所受的外力叫载荷，按其作用性质不同可分为哪三种载荷？答：①静载荷。
②冲击载荷。
③交变载荷。
21、碳素钢按含碳量分为哪几类，其含碳量的范围？答：碳素钢按含碳量分为3类，低碳钢（含碳量为0.05～0.25%）；中碳钢（含碳量为0.3～0.55%）；和高碳钢（含碳量为大于0.6%）22、说明“20g”、“45”、“1Cr18ni9Ti”、“HT200”、“T13A”、“GCr15SiMn”表示什么材质？答：“20g”低碳锅炉钢、“45” 中碳钢、“1Cr18ni9Ti”金属不锈钢、“HT200”灰口铸铁、“T13A”碳素工具钢、“GCr15SiMn”滚动轴承钢。
23、阀门是用来开启、关闭和控制化工设备和管路中介质流动的机械装置，阀门的基本参数是什么？答：公称压力、公称通径、工作温度和介质的性能。
24、“D371F—10 DN500” 表示什么意思？答：“D” 表示蝶阀，“3”表示蜗轮传动，“7” 表示对夹式，“1” 表示垂直板式，“10” 表示公称压力1.0MPa ，“DN 500” 表示公称通径500mm。
25、在机械零件图里表示什么意思？答：表示零件表面的光洁程度，用表面粗糙度表示，其最大允许值为3.2μm。
26、为什么冬季不允许阀门管道内流体存在死区，应该怎样解决？答：因为冬季气温较低，管线内部流体如果不流动会冷冻膨胀体积增大，导致管线阀门冻裂。
为了防止此现象发生，则需保温或保持介质少量流动。
27、离心泵怎样正确启动？答：①离心泵启动时为了避免电动机超载，出口阀不可全开；②入口阀全开，泵腔中充满液体（避免口环、轴封等磨损）③运行当中通过调节出口阀开度而得到离心泵性能范围内的所需流量和扬程。
28、金属材料的硬度有哪几种，表示符号是什么？答：布氏硬度（HB）洛氏硬度（HRC）维氏硬度(HV)29、常见的型钢有哪几种？答：①角钢②工字钢③槽钢④圆钢⑤方钢⑥元角钢⑦钢管⑧钢板30、齿轮传动的正确啮合条件是什么？答：渐开线齿轮的正确啮合条件是模数相等，压力角相同。
31、铸铁分为哪几种类？答：白口铸铁、灰铸铁HT、可锻铸铁KT和球墨铸铁QT。
32、按照泵的工作原理可以分为那几类？并举例说明。
答：可分为两类：①叶片式。
如：单级离心泵、双级离心泵等。
②容积式。
如：活塞泵、齿轮泵、螺杆泵、水环真空泵等。
33、多级离心泵的轴向力是怎样平衡的？答：是通过平衡盘的端面平衡轴向力的。
34、为什么大型压缩机、风机转子运行几年后要定期做动平衡？答：①因为压缩机、风机转子长期在受力工作情况下运行易发生微小变形。
②压缩机、风机转子局部受到磨损进行定期动平衡效验，可确保转子使用寿命、消除振动。
35、现场常用的压力测量仪表有哪几种？答：弹性式压力表、液柱式压力表、活塞式压力表和压力（压差）变送器四种。
36、运行人员应经常对电动机的运行情况进行监视的主要内容有哪些？答：1）电动机的电流是否超过允许值。
2）检查轴承的润滑及温度是否正常。
3）注意电动机的声音有无异常。
4）对直流电动机和电刷经常压在滑环上运行的绕组式转子电动机，应注意电刷是否冒火。
5）注意电动机及其周围的温度。
6）由外部用管道引入空气冷却的电动机，应保持管道清洁畅通；对大型密闭式冷却的电动机，应检查其冷却水系统运行是否正常。
7）按现场规定的时间，记录电动机表计的数值、电动机的启停时间及原因，并记录所发生的一切异常现象。
37、水泵的基本性能参数哪些：答：流量、扬程、轴功率、效率。
38、按离心泵能量损失实质的不同，能量损失可分为哪三种？答：机械损失、容积损失、流动损失。
39、水泵的容积损失主要发生在哪几个部位？答：叶轮入口处、平衡轴向力装置处、多级泵的级间泄漏、密封间隙泄漏。
40、水泵发生汽蚀的有哪些危害性？答：1）造成材料破坏2）产生振动和噪声3）使泵的性能下降。
41、运行中防止或消除泵汽蚀的措施有哪些？答：1）泵应在规定的转速下运行；2）在小流量下运行时，打开再循环门，保证泵入口的最小流量，并限制最大流量，从而保证泵在安全工况区运行。
3）运行中避免用泵入口门调节流量；4）按首级叶轮汽蚀寿命定期更换新叶轮。
42、水泵为何会产生轴向推力？答：因为水泵在运行时叶轮两侧所承受的压力不相等。
43、水泵运行中，应注意做好哪几方面的维护工作？答：1）定时观察并记录水泵的进出口压力、电流、轴承温度；2）经常用听针倾听水泵内部声音；3）经常检查轴承的润滑情况和温升（轴承温度和环境温度之差）；4）检查水泵填料密封处滴水情况是否正常；5）检查水泵轴承振动不超过规定值。
44、设备管理的主要内容有哪些？答：答：设备管理的主要内容有：1）设备的检修与运行管理2）设备评级管理3）设备缺陷管理4）设备技术管理5）设备的技术改造45、设备缺陷可分为哪三类？答：1）一类设备缺陷。
它是指不需要停止主设备，可随时消除的设备缺陷。
2）二类设备缺陷。
它是指需要停止主要设备运行才能消除的设备缺陷。
3）三类设备缺陷。
它是指需结合设备大修工程、改进工程进行，占用时间长、技术较为复杂的设备缺陷。
46、什么是设备完好率？答：完好设备与参加评级设备总数之比称为设备完好率。
47、供热蒸汽管道投运前的检查准备工作有哪些？答：投运前应检查检修工作已全部结束，管道保温完整，管道支吊架齐全，现场卫生合格。
联系有关人员将供热抽汽电动门送电并调试正常，联系热工人员试验抽汽止回阀开关正常。
开启供热蒸汽管道上的放水门，放完水后关闭；开启供热蒸汽管道的所有疏水门。
48、供热蒸汽压力下降的原因有哪些？答：1）供热机组出力下降或调整不当。
2）压力调节装置失灵。
3）热用户用汽量增加。
4）供热管道有较大的泄漏。
49、试述聚四氟乙烯塑料的耐蚀性能。
答：聚四氟乙烯塑料英文简写PTFE，它是塑料中化学性能最稳定的一种材料，能耐沸腾的盐酸、硫酸（浓度98%及发烟硫酸稍差）、硝酸和王水，也能耐浓碱和各种有机溶剂，所以有塑料王之称。
适用温度－200~260℃,分解温度为415℃。
50、水环压缩机（水环真空泵）的工作原理是什么？答：水环压缩机（水环真空泵）泵体中装有适量的水作为工作液。
当叶轮高速旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。
水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。
此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。
如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。
因此水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，它属于变容式真空泵。
由于水环压缩机（泵）中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体。
我公司烧碱氢气压缩、聚氯乙烯乙炔压缩均采用水环压缩机。
51、机械密封发生泄露主要有哪些方面的原因？答：机械密封发生泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大或操作、维护不当引起的。
（1）抽空、气蚀或较长时间憋压，导致密封破坏；（2）对泵实际输出量偏小，大量介质泵内循环，热量积聚，引起介质气化，导致密封失效；（3）回流量偏大，导致吸人管侧容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，损坏密封；（4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘连而扯坏密封面；（5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质增多；（6）环境温度急剧变化；（7）工况频繁变化或调整；（8）突然停电或故障停机等。
