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    盤(pán)點(diǎn)化工常用設備
    發(fā)布日期:2019-11-11

    化工生產(chǎn)中為了將原料加工成一定規格的成品,往往需要經(jīng)過(guò)原料預處理、化學(xué)反應以及反應產(chǎn)物的分離和精制等一系列化工過(guò)程,實(shí)現這些過(guò)程所用的機械稱(chēng)為化工設備。

    化工設備一般分為靜設備和動(dòng)設備兩大類(lèi)。

    1 靜設備

    靜設備是指安裝后處于靜止狀態(tài)即可在生產(chǎn)操作過(guò)程中無(wú)需動(dòng)力傳動(dòng)的設備。靜設備被廣泛地應用與生產(chǎn)中的傳質(zhì)、傳熱、介質(zhì)加熱、化學(xué)反應等各種工藝過(guò)程以及儲存物料。如各種容器、塔器、反應器、換熱器等。

    靜設備部分的投資大約占全廠(chǎng)設備總投資的50%-60%。

    1.1 精餾塔

    蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異將其分離的化工單元操作,按照蒸餾方式可以分為簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾、精餾以及特殊精餾等多種方式。


    如果進(jìn)行多次部分氣化或部分冷凝,最終可得到較純的輕、重組分,這稱(chēng)為精餾。精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置,有板式塔與填料塔兩種主要類(lèi)型。

    板式塔由圓筒形塔體和按一定間距水平裝在塔內的若干塔板組成;填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質(zhì)設備,塔內填充適當高度的填料,以增加兩種流體間的接觸表面。兩者主要區別如下:

    (1)填料塔操作范圍較小,對于液體負荷的變化特別敏感。當液體負荷較小時(shí),填料表面不能很好地潤濕,傳質(zhì)效果急劇下降;當液體負荷過(guò)大時(shí),容易產(chǎn)生液泛。板式塔具有較大的操作范圍;

    (2)填料塔不宜處理含固體懸浮物的物料,而某些類(lèi)型的板式塔(如大孔徑穿流板塔)可以有效地處理這種物系,板式塔的清洗亦比填料塔方便;

    (3)填料塔的壓降比板式塔的小,因而對真空操作更為適宜。板式塔因為每塊塔板的開(kāi)孔率為5%-10%,又有25-50mm清液層,故壓降大,各塊理論板壓降約為1Kpa;壓降小是填料塔的主要優(yōu)點(diǎn),規整填料約0.15Kpa壓降;

    (4)對于真空精餾和常壓精餾,填料塔的效率優(yōu)于板式塔,其原因在于填料充分利用了塔內空間,提供了大的傳質(zhì)面積,使得氣液兩相可以充分接觸傳質(zhì);

    (5)板式塔較填料塔投資較小。


    在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,精餾操作可分為間歇精餾和連續精餾兩種。對于石油化工等大型生產(chǎn)過(guò)程,主要是采用連續精餾。

    1.2 換熱器

    換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備。石化裝置常用的是管殼式換熱器、U型管換熱器等,精細化工常用碟片式冷凝器、螺旋板冷凝器等。


    管殼式換熱器適應性最大,使用最廣泛。在中等壓力(4.0Mpa以下)情況下,采用管殼式換熱器最為合適。U型管換熱器適用于高壓下操作。

    1.3 空冷器

    空冷器是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì),使管內高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設備,一般布置在裝置的最頂層。它與水冷相比,其優(yōu)點(diǎn)是節省了大量的冷卻用水,減少了工業(yè)地區水的污染問(wèn)題;第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是節省了工廠(chǎng)的投資和維修費用。它的缺點(diǎn)是占地面積大,造價(jià)較高。


    圖7 空冷器

    1.4 加熱爐

    管式加熱爐是將爐管中通過(guò)的物料加熱至所需溫度,然后進(jìn)入下一工藝設備進(jìn)行分餾、裂解或反應等。常用的管式加熱爐按其外形結構型式分為圓筒形加熱爐、臥管立式加熱爐、立管立式加熱爐等。


    管式加熱爐一般由輻射段和對流段組成。在輻射段內,高溫煙氣主要以輻射的方式將加熱量傳給輻射管。煙氣上升進(jìn)入對流段,在對流段中煙氣主要以對流的方式將熱量傳給對流管。為了提高加熱爐的熱效率,普遍采用余熱回收系統,并采用集中排煙的高煙囪以減少環(huán)境污染。

    1.5 儲罐

    儲罐是用于儲存液體或氣體的鋼制密封容器即為鋼制儲罐,按結構分類(lèi)可分為固定頂儲罐、浮頂儲罐、球形儲罐等。50m3以上為大型儲罐多為立式儲罐;50m 3以下的為小型儲罐多為臥式儲罐,通常用于生產(chǎn)環(huán)節或加油站。


    1.5.1 固定頂儲罐

    固定頂儲罐是指罐頂為球冠狀、罐體為圓柱形的一種鋼制容器,制造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉,所以在國內外許多行業(yè)應用最為廣泛,最常用的容積為 1,000 -10,000m 3。

    固定頂罐頂部留有一定容量的氣相空間,氣相空間大會(huì )使罐內儲存油品的蒸發(fā)損失變大,所以固定頂罐不適宜輕質(zhì)油品和原油的儲存,主要用于儲存閃點(diǎn)>60℃的各種餾分、燃料油、煤油、低揮發(fā)性及重質(zhì)油品。


    1.5.2 浮頂儲罐

    浮頂儲罐是由漂浮在介質(zhì)表面上的浮頂和立式圓柱形罐壁所構成。浮頂隨罐內介質(zhì)儲量的增加或減少而升降,浮頂外緣與罐壁之間有環(huán)形密封裝置,罐內介質(zhì)始終被內浮頂直接覆蓋,減少介質(zhì)揮發(fā)。浮頂儲罐分為外浮頂和內浮頂兩種形式。

    1.5.2.1 外浮頂儲罐

    外浮頂儲罐適宜建造大容積儲罐,建造大容積儲罐不僅可以節省單位儲油容積的鋼材耗量和建設投資,而且可以減少罐區的占地面積,節省油罐附件和罐區管網(wǎng)。

    但是外浮頂儲罐的浮頂直接暴露在大氣下,儲存的油品容易被雨雪、灰塵玷污,故而外浮頂罐多用來(lái)儲存原油、乙烯原料,較少用于儲存成品油。

    外浮頂儲罐最大容積為150,000m。

    1.5.2.2 內浮頂儲罐

    內浮頂儲罐是在拱頂儲罐內部增設浮頂而成,罐內增設浮頂可減少介質(zhì)的揮發(fā)損耗,外部的拱頂又可以防止雨水、積雪及灰塵等進(jìn)入罐內,保證罐內介質(zhì)清潔。這種儲罐主要用于儲存輕質(zhì)油,例如汽油、航空煤油等。

    內浮頂最大容積為30,000m。

    1.6 反應器

    反應器是實(shí)現反應過(guò)程的設備,是化工生產(chǎn)流程中的中心環(huán)節。反應器按結構大致可分為管式、釜式、塔式、固定床和流化床等類(lèi)型,精細化工中常用反應釜。


    固定床是裝填有固體催化劑或固體反應物用以實(shí)現多相反應過(guò)程的一種反應器。固體物通常呈顆粒狀,粒徑2~15mm左右,堆積成一定高度(或厚度)的床層。床層靜止不動(dòng),流體通過(guò)床層進(jìn)行反應,主要用于實(shí)現氣固相催化反應,如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類(lèi)蒸汽轉化爐等。

    流化床是一種利用氣體或液體通過(guò)顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動(dòng)狀態(tài),并進(jìn)行氣固相反應過(guò)程或液固相反應過(guò)程的反應器。在用于氣固系統時(shí),又稱(chēng)沸騰床反應器。

    2 動(dòng)設備

    動(dòng)設備是指有驅動(dòng)機帶動(dòng)的轉動(dòng)設備,如泵、壓縮機、風(fēng)機、電機以及成型機、包裝機、攪拌機等。

    2.1 泵

    泵是輸送液體或使液體增壓的機械,它是將電機的機械能或其他外部能量傳送給液體,使液體能量增加。石油化工裝置用泵主要分三大類(lèi),即離心泵、往復泵和旋轉泵。


    2.1.1 離心泵

    石油化工廠(chǎng)多采用離心泵,約占工藝用泵總量的80%-90%。離心泵的操作費用最省,維修工作量小。

    2.1.2 往復泵

    往復泵有前后移動(dòng)的柱塞,以置換液體迫使液體由出口嘴子留出。往復泵包括活塞泵、柱塞泵(計量泵)、隔膜泵。


    圖20 活塞泵

    2.1.3 旋轉泵

    旋轉泵用以輸送較重或粘度較大的物料,如潤滑脂、瀝青、重燃料油等。旋轉泵包括齒輪泵、螺桿泵等。


    2.2 風(fēng)機

    風(fēng)機是依靠輸入的機械能,提高氣體壓力并排送氣體的機械。通常所說(shuō)的風(fēng)機包括:引風(fēng)機,鼓風(fēng)機等。


    圖22 引風(fēng)機、鼓風(fēng)機

    2.3 壓縮機

    壓縮機將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動(dòng)的流體機械?;どa(chǎn)裝置中常用離心式壓縮機、往復式壓縮機等。

    在離心式壓縮機中,氣體從軸向進(jìn)入,由于葉輪的旋轉,氣體被離心力告訴甩出葉輪,然后進(jìn)入流通面積逐漸擴大的擴大器中,將動(dòng)能轉化成壓力能。


    圖23 壓縮機

    3 總結

    自控設計人員應了解化工生產(chǎn)中常用設備的基本原理和常見(jiàn)的形式,有助于了解項目工藝生產(chǎn)流程,掌握典型設備的控制方案等。


    40年

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