【正文】 化工設(shè)備與管路知識講座前言本書分兩部分，第一部分主要講解化工設(shè)備知識，第二部分講解化工管路方面的知識，很適合新手學(xué)習(xí)。第一章 設(shè)備概論與分類第二章 壓力容器第一節(jié) 各種反應(yīng)罐第二節(jié) 各種常用換熱器第三節(jié) 各種常用塔器第四節(jié) 幾種常用的蒸餾塔填料第三章 壓力容器的安全附件第四章 泵與風(fēng)機第一節(jié) 離心泵第二節(jié) 隔膜式計量泵第三節(jié) 自吸泵第四節(jié) 螺桿泵第五節(jié) 隔膜泵第六節(jié) 屏蔽泵第五章 化工轉(zhuǎn)動設(shè)備的潤滑與保養(yǎng)第六章 化工管道工程基礎(chǔ)第一節(jié) 管道的設(shè)計壓力和設(shè)計溫度第二節(jié) 公稱直徑、外徑及壁厚第七章 管道器材及選擇第一節(jié) 管子第二節(jié) 管件第三節(jié) 閥門本帖地址：手機瀏覽器掃描二維碼，直接訪問海川與作者互動交流第一章 設(shè)備概論與分類設(shè)備概論（一）什么是設(shè)備？設(shè)備是人們在生產(chǎn)或生活上所需的機械、裝置和設(shè)施等可供長期使用，并在使用中基本保持原有實物形態(tài)的物質(zhì)資料。（二）設(shè)備是企業(yè)的主要生產(chǎn)工具，也是企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。（三）設(shè)備是固定資產(chǎn)的重要組成部分?；ぴO(shè)備的特性216。 化工生產(chǎn)過程一般具有高溫、高壓、低溫或真空的特點。216。 化工生產(chǎn)所處理的物料品種復(fù)雜，大多數(shù)具有易燃、易爆等特性。216。 化工生產(chǎn)過程中的反應(yīng)物和生成物，都離不開酸、堿、鹽介質(zhì)，它們具有不同程度的腐蝕性。216。 化工生產(chǎn)過程是連續(xù)性很強的作業(yè)，任何一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的設(shè)備發(fā)生故障都將影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步化工設(shè)備日趨大型化、自動化和計算機程序控制。化工設(shè)備的分類本帖地址：手機瀏覽器掃描二維碼，直接訪問海川與作者互動交流第二章 壓力容器壓力容器的定義：（1）最高工作壓力 P≥（表壓）；（2）內(nèi)直徑 ≥，且容積≥；（3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體。按壓力分類（1）低壓容器： ≤P＜。（2）中壓容器： ≤P＜10MPa；（3）高壓容器： 10MPa≤P＜100MPa；（4）超高壓容器： P ≥100MPa第一節(jié) 各種反應(yīng)罐一、 反應(yīng)設(shè)備（反應(yīng)釜）化工生產(chǎn)是由原料處理、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品分離/,所以反應(yīng)設(shè)備就成為化工生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。 目前我公司最常見的還是釜式反應(yīng)設(shè)備。因此下面主要認識釜式反應(yīng)設(shè)備。由于化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的類型很多,因此反應(yīng)設(shè)備的類型是多種多樣的, 反應(yīng)設(shè)備還包括管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器及流化床反應(yīng)器。 釜式反應(yīng)器是液液相反應(yīng)或液固相反應(yīng)最常用的一種反應(yīng)設(shè)備。 釜式反應(yīng)器主要由釜體、攪拌器和換熱器三部分組成反應(yīng)釜組成釜體：為圓筒形其高與直徑之比一般為1~3之間。上、下蓋多為橢圓形；釜式反應(yīng)器的材質(zhì)多采用普通碳鋼或不銹鋼。攪拌器：為了使反應(yīng)器的物料混合均勻和傳熱良好，反應(yīng)釜多裝有攪拌器，不同的反應(yīng)要求有不同形狀的攪拌器。換熱器：為了使反應(yīng)釜內(nèi)的物料在最適宜的溫度下反應(yīng)，常常需要對物料進行加熱或冷卻。反應(yīng)釜的換熱裝置最常用的有夾套、蛇管（盤管）和回流冷凝器三種。二、 塔式反應(yīng)器 鼓泡塔反應(yīng)器鼓泡塔反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于液體相也參與反應(yīng)的中速、慢速反應(yīng)和放熱量大的反應(yīng)。例如，各種有機化合物的氧化反應(yīng)、各種石蠟和芳烴的氯化反應(yīng)、各種生物化學(xué)反應(yīng)、污水處理曝氣氧化和氨水碳化生成固體碳酸氫銨等反應(yīng)，都采用這種鼓泡塔反應(yīng)器。鼓泡塔反應(yīng)器在實際應(yīng)用中具有以下優(yōu)點：216。 氣體以小的氣泡形式均勻分布，連續(xù)不斷地通過氣液反應(yīng)層，保證了氣、液接觸面，使氣、液充分混合，反應(yīng)良好。216。 結(jié)構(gòu)簡單，容易清理，操作穩(wěn)定，投資和維修費用低。216。 鼓泡塔反應(yīng)器具有極高的儲液量和相際接觸面積，傳質(zhì)和傳熱效率較高，適用于緩慢化學(xué)反應(yīng)和高度放熱的情況。216。 在塔的內(nèi)、外都可以安裝換熱裝置。216。 和填料塔相比較，鼓泡塔能處理懸浮液體。鼓泡塔在使用時也有一些很難克服的缺點，主要表現(xiàn)如下：216。 為了保證氣體沿截面的均勻分布，鼓泡塔的直徑不宜過大，一般在2~3m以內(nèi)。216。 鼓泡塔反應(yīng)器液相軸向返混很嚴重，在不太大的高徑比情況下，可認為液相處于理想混合狀態(tài)，因此較難在單一連續(xù)反應(yīng)器中達到較高的液相轉(zhuǎn)化率。216。 鼓泡塔反應(yīng)器在鼓泡時所耗壓降較大。簡單鼓泡塔（上圖）1塔體；2夾套；3氣體分布器；4塔體；5擋板；6塔外換熱器；7液體捕集器；8擴大段　　主要由塔體和氣體分布器組成。塔體可安裝夾套或其它型式換熱器或設(shè)有擴大段、液滴捕集器等；塔內(nèi)液體層中可放置填料；塔內(nèi)可安置水平多孔隔板以提高氣體分散程度和減少液體返混?！　『唵喂呐菟?nèi)液相可近似視為理想混合流型，氣相可近似視為理想置換流型?！　∽罴芽账馑賾?yīng)滿足兩個條件：（1）保證反應(yīng)過程的最佳選擇性；(2）保證反應(yīng)器體積最小?！　∮绊憘髻|(zhì)的因素：　　，氣體分布器的結(jié)構(gòu)就決定了氣體的分散狀況、氣泡的大小，進而決定了氣含率和液相傳質(zhì)系數(shù)的大小。　　，氣體分布器的結(jié)構(gòu)無關(guān)緊要。此時的氣泡是靠氣流與液體間的沖擊和摩擦而形成，氣泡大小及其分布狀況主要取決于氣體空塔氣速。氣體升液式鼓泡塔（上圖）1筒體；2氣升管；3氣體分布器　　塔內(nèi)裝有氣升管，引起液體形成有規(guī)則的循環(huán)流動，可以強化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，并有利于固體催化劑的懸浮。　　特點：在這種鼓泡塔中氣流的攪動比簡單鼓泡塔激烈得多。簡單鼓泡塔中氣體空塔速度不超過1m/s，氣體升液式鼓泡塔中氣升鼓泡管內(nèi)氣體空管速度可高達2m/s，換算至全塔截面的空塔氣速可達1m/s，其液體循環(huán)速度可達1～2m/s。鼓泡塔的傳遞特性：鼓泡塔的流體力學(xué)特性　　鼓泡塔的最基本現(xiàn)象：氣體以氣泡形態(tài)存在?！　』咎匦裕簹馀莸男螤睢⒋笮〖捌溥\動狀況直接影響宏觀反應(yīng)過程?！　」I(yè)鼓泡塔反應(yīng)器通常在兩種流動狀態(tài)下操作，即安靜區(qū)和湍動區(qū)?！　∷^安靜區(qū)操作，即鼓泡塔中的氣體流量較小，氣泡大小比較均勻，規(guī)則地浮升，液體攪拌并不顯著。在安靜區(qū)操作，既能達到一定的氣體流量，又可避免氣體的軸向返混，很適用于動力學(xué)控制的慢反應(yīng)?！　∷^湍動區(qū)操作，在氣體流量較大時，氣泡運動呈不規(guī)則現(xiàn)象，液體作高度地湍動，塔內(nèi)物料強烈混合，氣泡作用的機理比較復(fù)雜，這種情況稱為湍動區(qū)。在湍動區(qū)氣泡大小不均勻，大氣泡上升速度快，小氣泡上升速度慢，停留時間不等，加之無定向攪動，不僅呈極大的液相返混，也造成氣相返混?！　馀莸拇笮≈苯雨P(guān)系到氣液傳質(zhì)面積。在同樣的空塔氣速下，氣泡越小，說明分散越好，氣液相接觸面積就越大?！　≡诎察o區(qū)，因為氣泡上升速度慢，所以小孔氣速對其大小影響不大，主要與分布器孔徑及氣液特性有關(guān)。在湍動區(qū)，氣泡是靠氣流與液體之間的噴射、沖擊和摩擦而形成。因此在這種鼓泡塔內(nèi)，氣泡的形狀、大小和運動是各式各樣的，是瞬息萬變的，是隨機的，形成大小不一的氣泡群?！　夂实暮x是氣液混合液中氣體所占的體積分率，可用下式表示：　　　　式中εG——氣含率；　　　　VG——氣體體積，m3；　　　　VL——液體體積，m3；　　　　VGL——氣液混合物體積，m3?！　A柱形塔來說，由于橫截面一定，因此氣含率的大小意味著通氣前后塔內(nèi)充氣床層膨脹高度的大小。對于傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)來講，氣含率非常重要，因為氣含率與停留時間及氣液相界面積的大小有關(guān)?！　∮绊憵夂实囊蛩刂饕性O(shè)備結(jié)構(gòu)、物性參數(shù)和操作條件等。一般氣體的性質(zhì)對氣含率影響不大，可以忽略。而液體的表面張力σL、粘度μL與密度ρL對氣含率都有影響。溶液里存在電解質(zhì)時會使氣液界面發(fā)生變化，生成上升速度較小的氣泡，使氣含率比純水中的高15%～20%?？账馑僭龃髸r，εG也隨之增加，但μOG達到一定值時，氣泡匯合，εG反而下降。εG隨塔徑D的增加而下降，但當D＞，D對εG無影響。當μOG＜，εG與塔徑D無關(guān)。（，只有當μOG＜，才可取小塔徑?！　庖罕认嘟缑娣e是指單位氣液混合鼓泡床層體積內(nèi)所具有的氣泡表面積，α的大小直接關(guān)系到傳質(zhì)速率，是重要的參數(shù)，α值測定比較困難，人們常利用傳質(zhì)關(guān)系式NA=kLαΔcA直接測定kLα之值進行使用?！　」呐菟?nèi)的氣體阻力由兩部分組成：一是氣體分布器阻力，二是床層靜壓頭的阻力。返混　　鼓泡塔內(nèi)液相存在返混，所以通常工業(yè)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)液相視為理想混合。塔內(nèi)氣體的返混一般不太明顯，常假設(shè)為置換流，其計算誤差約為5%。但要求嚴格計算時，尤其是當氣體的轉(zhuǎn)化率較高時，需考慮返混。鼓泡塔的傳質(zhì)　　鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)過程中，一般氣膜傳質(zhì)阻力較小，可以忽略，而液膜傳質(zhì)阻力的大小決定了傳質(zhì)速率的快慢?！　‘敼呐菟诎察o區(qū)操作時，影響液相傳質(zhì)系數(shù)的因素主要是氣泡大小、空塔氣速、液體性質(zhì)和擴散系數(shù)等；而在湍動區(qū)操作時，液體的擴散系數(shù)、液體性質(zhì)、氣泡當量比表面積以及氣體表面張力等，成為影響傳質(zhì)系數(shù)的主要因素。鼓泡塔的傳熱　　鼓泡塔中的傳熱，通常以三種方式進行：利用溶劑、液相反應(yīng)物或產(chǎn)物的汽化帶走熱量；采用液體循環(huán)外冷卻器移出反應(yīng)熱，（；采用夾套、蛇管或列管式冷卻器?！　」呐荽仓杏捎跉馀莸倪\動，床層中的液體劇烈擾動。流體對換熱器壁的給熱系數(shù)比自然對流給熱系數(shù)大10余倍之多，通常它不成為熱交換中的主要阻力。鼓泡塔的總傳熱系數(shù)通常為 694～915W/(m2K)。　　半連續(xù)鼓泡塔　　半連續(xù)操作的鼓泡塔反應(yīng)器是指液體一次性加入，氣體連續(xù)通入反應(yīng)器底部，以氣泡形式通過床層，最后從頂部逸出，直到液相中組成達到要求時停止送氣且將液體作為成品排出反應(yīng)器。在這種反應(yīng)器中，氣體是連續(xù)投料，液體是間歇投料，故稱半連續(xù)操作的鼓泡塔反應(yīng)器。與均相間歇反應(yīng)器一樣，每個操作周期由反應(yīng)時間τ 與輔助時間τ39。組成。三、 填料塔反應(yīng)器填料塔反應(yīng)器是廣泛應(yīng)用于氣體吸收的設(shè)備，也可用作氣、液相反應(yīng)器，由于液體沿填料表面下流，在填料表面形成液膜而與氣相接觸進行反應(yīng)，故液相主體量較少。適用于瞬間反應(yīng)、快速和中速反應(yīng)過程。例如，催化熱堿吸收CO水吸收NOX形成硝酸、水吸收HCl生成鹽酸、吸收SO3生成硫酸等通常都使用填料塔反應(yīng)器。填料塔反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降下、易于適應(yīng)各種腐蝕介質(zhì)和不易造成溶液起泡的優(yōu)點。填料塔反應(yīng)器也有不少缺點。首先，它無法從塔體中直接移去熱量，當反應(yīng)熱較高時，必須借助增加液體噴淋量以顯熱形式帶出熱量；其次，由于存在最低潤濕率的問題，在很多情況下需采用自身循環(huán)才能保證填料的基本潤濕，但這種自身循環(huán)破壞了逆流的原則。盡管如此，填料塔反應(yīng)器還是氣液反應(yīng)和化學(xué)吸收的常用設(shè)備。特別是在常壓和低壓下，壓降成為主要矛盾時和反應(yīng)溶劑易于起泡時，采用填料塔反應(yīng)器尤為適合。規(guī)整填料塔