PMI培訓(xùn)資料：通用設(shè)備-靜設(shè)備

通用設(shè)備—靜設(shè)備一、管式加熱爐1.1概述“管式加熱爐”，是石油煉制、石油化工和化學(xué)、化纖工業(yè)中使用的工藝加熱爐，它具有其他工業(yè)爐所沒有的若干特點(diǎn)。管式加熱爐的特征是：（1）被加熱物質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，故僅限于加熱氣體或液體。而且這些氣體或液體通常都是易燃易爆的烴類物質(zhì)，同鍋爐加熱水或蒸汽相比，危險(xiǎn)性大，操作條件要苛刻得多。（2）加熱方式為直接受火式。（3）只燒液體或氣體燃料。（4）長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不間斷操作。管式加熱爐一般由輻射室、對(duì)流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器及通風(fēng)系統(tǒng)五部分組成。1.2分類管式加熱爐可按爐型進(jìn)行分類，管式爐的爐型通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)外形、輻射盤管形式、燃燒器布置和主要傳熱方式來(lái)劃分。按結(jié)構(gòu)外形分類，有圓筒爐、箱式爐、立式爐等。按輻射盤管形式分類，有立管式、水平管式、螺旋管式、U型管式、倒U形管式式等。按燃燒器的布置方式分類，有底燒、頂燒和側(cè)燒，側(cè)燒還可分為側(cè)墻側(cè)燒、端墻側(cè)燒和分層側(cè)燒等。按主要傳熱方式分類，有輻射爐、輻射-對(duì)流型爐和雙面輻射爐等。幾種常見的加熱爐見圖1-1

圖1-1典型的加熱爐爐型圖1-2為典型的燃燒器布置方式。

圖1-2典型的燃燒器布置（豎向投影）圖1-3表示出了加熱爐的主要部件。注：（1）人孔門；（2）爐頂；（3）尾部煙道；（4）橋墻；（5）燃燒器；（6）殼體；（7）對(duì)流段；（8）折流轉(zhuǎn)；（9）轉(zhuǎn)油線；（10）管子；（11）擴(kuò)面管；（12）回彎頭；（13）彎頭箱；（14）輻射段；（15）遮蔽段；（16）看火門；（17）爐管架；（18）耐火襯里；（19）管板；（20）柱墩；（21）煙囪；（22）平臺(tái)圖1-3加熱爐結(jié)構(gòu)1.3典型爐型現(xiàn)在廣泛使用的是圓筒爐、立式爐和箱式爐。（1）圓筒爐顧名思義，輻射室為圓筒形的管式爐叫圓筒爐，對(duì)流室和煙囪布置在輻射室的上部，燃燒器布置在爐底，向上燒火。其輻射室爐管排列有立管和螺旋管兩種，見圖1-4。對(duì)流室爐管一般是水平布置的。螺旋管適用于介質(zhì)有固相沉淀的管式爐，如白土精制爐。當(dāng)熱負(fù)荷很小時(shí)，一般不帶對(duì)流室，只作成純輻射圓筒爐。隨著加熱爐的大型化，近年來(lái)國(guó)內(nèi)已建成多臺(tái)雙輻射室單對(duì)流室大型圓筒爐，熱負(fù)荷70～80MW。（2）立式爐立式爐的輻射室截面為較狹長(zhǎng)的矩形，燃燒室布置在爐底，向上燒火。當(dāng)輻射爐管水平布置時(shí)，一般在輻射室的上部切出斜肩，避免煙氣流出現(xiàn)死角，如圖1-5所示。這種立式爐稱為臥管立式爐，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于火焰和煙氣流向與爐管垂直相交，便于將高溫、圖1-4圓筒爐介質(zhì)易裂解和易結(jié)焦的爐管避開爐內(nèi)高溫區(qū)，因此特別適用于潤(rùn)滑油型減壓爐、焦化爐和瀝青爐等。當(dāng)管內(nèi)介質(zhì)要求不苛刻且流路又較多時(shí)，輻射室爐管可立式布置。這既可減少高合金的爐管支撐件，又便于多流路布置。這樣的立式管稱為立管立式爐。立管立式爐已經(jīng)與后面講的大型箱式爐類似，同樣可以滿足大型化的要求。國(guó)內(nèi)已建成80MW的立管立式爐，該爐用作年處理1000萬(wàn)噸原油的常壓爐還有富裕。（3）大型箱式爐大型箱式爐是適應(yīng)管式爐熱負(fù)荷的大型化而產(chǎn)生的。其輻射室的外形為箱狀六面體，輻射爐管可水平布置，但大多立式布置，也有U形或倒U形布置的。燃燒器布置有爐底向上燒火、爐頂向下燒火或端（側(cè)）墻對(duì)燒等三種。常見的大型箱式爐如圖1-6所示，其最大的特點(diǎn)是充分地利用爐膛空間，并能按“積木組合式”放大，因此特別適用于大型爐。圖1-5立式爐圖1-6箱式爐1.4結(jié)構(gòu)管式加熱爐一般由輻射室、對(duì)流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器及通風(fēng)系統(tǒng)五部分組成。在輻射室和對(duì)流室內(nèi)裝有爐管；在輻射室底部或側(cè)壁裝有燃燒器；在煙囪內(nèi)裝有煙道擋板。一個(gè)比較先進(jìn)的加熱爐還應(yīng)配備煙氣的余熱回收系統(tǒng)；空氣和燃料比的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1-7。

圖1-7管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)（1）輻射室

輻射室是通過(guò)火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行輻射傳熱的部分。這個(gè)部分直接受到火焰沖刷，溫度最高，必須充分考慮所用材料的強(qiáng)度、耐熱性等。這個(gè)部分是熱交換的主要場(chǎng)所，全爐熱負(fù)荷的70-80％是由輻射室擔(dān)負(fù)的，它是全爐最重要的部位。烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐等，其反應(yīng)和裂解過(guò)程全都用輻射室來(lái)完成?？梢哉f(shuō)，一個(gè)爐子的是優(yōu)是劣主要看它的輻射室性能如何。（2）對(duì)流室對(duì)流室是靠由輻射室出來(lái)的煙氣進(jìn)行對(duì)流換熱的部分，但實(shí)際上它也占有部分輻射熱交換，而且有時(shí)輻射換熱還占有頗大的比例。所謂對(duì)流室不過(guò)是指“對(duì)流傳熱起交換作用”的部位。對(duì)流室內(nèi)密布多排爐管，煙氣以較大速度沖刷這些管子，進(jìn)行有效的對(duì)流換熱。它一般擔(dān)負(fù)全爐熱負(fù)荷的20～30％。對(duì)流室吸熱量的比例越大，全爐的熱效率越高，但究竟占多少比例合適應(yīng)根據(jù)管內(nèi)流體同煙氣的溫度差和煙氣通過(guò)對(duì)流管排的壓力損失等，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的比值。對(duì)流室一般都布置在輻射室之上，與輻射室分開，單獨(dú)放在地面上也可以。為了盡量提高傳熱效果，多數(shù)爐子在對(duì)流室采用了釘頭管和翅片管。（3）預(yù)熱回收系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)是從離開對(duì)流室的煙氣中進(jìn)一步回收余熱的部分。一般有兩種回收方法。一種是靠預(yù)熱燃燒用空氣（配送風(fēng)機(jī)）來(lái)回收熱量，這些熱量再次返回爐中。另一種是采用同爐子完全無(wú)關(guān)的其它流體回收熱量。前者稱為“空氣預(yù)熱方式”，后者因?yàn)槌３Ｊ褂盟厥毡环Q為“廢熱鍋爐方式”?？諝忸A(yù)熱方式又有直接安在對(duì)流室上面的固定管式空氣預(yù)熱器和單獨(dú)放在地上的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器?；剞D(zhuǎn)式（見下圖1-8）回收熱量大，屬于低速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，需用煙、風(fēng)道與爐體聯(lián)接，適合于煙氣量大，要求達(dá)到很高的熱效率時(shí)選用。固定管式空氣預(yù)熱器由于低溫硫化氫腐蝕和積灰，不能指望長(zhǎng)期保持太高的熱效率，它的優(yōu)點(diǎn)是同爐體結(jié)合成一體，設(shè)計(jì)和制造比較簡(jiǎn)便，適合于熱回收量不大時(shí)選用。廢熱鍋爐一般多采用強(qiáng)制循環(huán)方式，盡量放到對(duì)流室頂部。目前，爐子的余熱回收系統(tǒng)以采用空氣預(yù)熱方式為多，通常只有高溫管式爐(如烴蒸汽轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐)和純輻射爐才使用廢熱鍋爐，因?yàn)檫@些爐子的排煙溫度太高。安設(shè)余熱回收系統(tǒng)后，整個(gè)爐子的總熱效率能達(dá)到88-90％。（4）燃燒器燃燒器是一種將燃料和空氣按照所需混合比和流速在湍流條件下送入爐內(nèi)，確保圖1-8回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和維持點(diǎn)火及燃燒條件的部件。它對(duì)加熱爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，熱效率，爐管的熱強(qiáng)度，受熱的均勻性和加熱爐長(zhǎng)周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，有著直接的十分重要的關(guān)系。一個(gè)完整的燃燒器通常包括燃燒噴咀、配風(fēng)口和燃燒道三個(gè)部分。由于燃燒火焰猛烈，必須特別重視火焰與爐管的間距以及燃燒器間的間隔，盡可能使?fàn)t膛受熱均勻，使火焰不沖刷爐管并實(shí)現(xiàn)低氧完全燃燒。為此，要合理選擇燃燒器的型號(hào)，仔細(xì)布置燃燒器。（5）通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)的任務(wù)是將燃燒用空氣導(dǎo)入燃燒器（送風(fēng)作用），并將廢煙氣引出爐子排放（引風(fēng)作用），它分為自然通風(fēng)方式和強(qiáng)制通風(fēng)方式兩種。前者依靠煙囪本身的抽力，不消耗機(jī)械功。后者要使用風(fēng)機(jī)，消耗機(jī)械功。

過(guò)去，絕大多數(shù)爐子因爐內(nèi)煙氣側(cè)阻力不大（爐子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)模?。?，都采用自然通風(fēng)方式，煙囪通常安在爐頂，煙囪高度只要足以克服爐內(nèi)煙氣側(cè)阻力就可以了。但是隨著石油化工廠爐子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、優(yōu)化爐內(nèi)燃燒、煙氣排放要求高、余熱回收系統(tǒng)投用等因素，使?fàn)t內(nèi)煙氣側(cè)阻力很大，工業(yè)爐均采用強(qiáng)制通風(fēng)，分別配置了送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。送風(fēng)機(jī)作用是利用動(dòng)力吸收煙氣中的余熱、優(yōu)化燃燒器的配風(fēng)，安裝在爐子附近，流程如下：大氣

風(fēng)機(jī)空氣預(yù)熱器

燃燒器；引風(fēng)機(jī)的作用是把煙氣從尾部煙道引至煙囪排放，安裝在空氣預(yù)熱器以后的尾部煙道與煙囪之間。二、塔器

塔器是用于氣－液與液－液相間進(jìn)行質(zhì)、熱交接的設(shè)備，它廣泛地用于食品、醫(yī)藥、石油、化工工業(yè)中的蒸餾、吸收、萃取、洗滌、傳熱等單元操作中。在石油化工行業(yè)中塔設(shè)備占工藝設(shè)備總投資的20%～30%，可見其重要性。

作為主要用于傳質(zhì)過(guò)程的塔設(shè)備，首先必須使氣（或汽）液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，塔設(shè)備還得考慮以下各項(xiàng)要求：1）生產(chǎn)能力大；2）操作穩(wěn)定、彈性大；3）流體流動(dòng)的阻力??；4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗量小、制造和安裝容易；5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。但對(duì)于任何一種塔型，都不可能完全滿足上述的所有要求，僅僅是在某些方面具有獨(dú)到之處。塔器按其內(nèi)件結(jié)構(gòu)可分為兩大類：板式塔和填料塔。板式塔：如圖2-1所示，塔內(nèi)設(shè)有一層層相隔一定距離的塔盤，每層塔盤上液體與氣體互相接觸傳熱傳質(zhì)后又分開，氣體繼續(xù)上升到上一層塔盤，液體繼續(xù)流到下一層塔盤上。依照塔盤的結(jié)構(gòu)形式，板式塔可分為圓泡帽塔、槽形塔盤塔、S形塔盤塔、浮閥塔、噴射塔、篩板塔等，板式塔常用做分餾塔和抽提塔。在板式塔中，兩相的組份、濃度沿塔高呈階梯式變化。填料塔：如圖2-2所示，內(nèi)充填有各種形式的填料，液體自上而下流動(dòng)，在填料表面形成許多薄膜，使自下而上的氣體，在經(jīng)過(guò)填料空間時(shí)與液體具有較大的接觸面積，以促進(jìn)傳質(zhì)傳熱作用。填料塔的結(jié)構(gòu)比板式塔簡(jiǎn)單，而填料的形式繁多，常用的填料有：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、蜂窩填料、鞍形填料和絲網(wǎng)填料等。填料塔常用做吸收塔、解吸塔和洗滌塔。在填料塔中，兩相的組份、濃度沿塔高呈連續(xù)變化。

圖2-1板式塔結(jié)構(gòu)圖2-2填料塔結(jié)構(gòu)

2.1板式塔2.1.1工作原理煉化廠應(yīng)用最廣的是各種形式的板式塔，其中大部分是分餾塔，現(xiàn)以原油常壓分餾塔為例來(lái)說(shuō)明塔設(shè)備的基本工作原理。原油是由各種分子量不同的碳?xì)浠衔锝M成的混合物，各組分沸點(diǎn)是不同的，例如汽油沸點(diǎn)＜130℃，煤油沸點(diǎn)為130~250℃，柴油沸點(diǎn)為250-350℃，蠟油沸點(diǎn)為350-520℃，渣油沸點(diǎn)為＞520℃。分餾塔就是利用各組分沸點(diǎn)不同的特性進(jìn)行分餾的。如圖2-3所示，在加熱爐中加熱到350℃左右的原油進(jìn)入常壓塔后，分子量較小沸點(diǎn)低汽油、煤油、柴油等組分蒸發(fā)成為油氣，分子量較大沸點(diǎn)高的組分仍是液體。高溫的油氣上升經(jīng)過(guò)一層層塔盤，在每層塔盤上與往下流動(dòng)溫度較低的液體相接觸，氣相中沸點(diǎn)較高的組分會(huì)冷凝成液體從油氣中分離出來(lái)，同時(shí)塔盤上的液體被加熱，其中沸點(diǎn)較低的組分會(huì)被汽化，從液體中分離出來(lái)。經(jīng)過(guò)每層塔盤都會(huì)有這種質(zhì)量和熱量的傳遞，于是油氣越往上就變得輕組分增多，重組分減少，到塔頂部就是汽油成分，抽出后經(jīng)冷凝便得到液體的汽油產(chǎn)品，將其中的一部分再打回到塔頂?shù)乃P上去，就形成了塔盤下流液體，這叫塔頂回流。下流的液體每經(jīng)過(guò)一層塔盤就發(fā)生和汽相相

反的變化，越往下變得重組分越多，輕組分越少，到某一層塔盤便成為煤油組分，抽出一部分經(jīng)冷卻便得到了煤油產(chǎn)品，其余的繼續(xù)下沉。到更下面的某一層塔盤便成為柴油組分，塔底出來(lái)的重組分成為常壓重油。從塔側(cè)線抽出的液體組分不僅僅是產(chǎn)品，有時(shí)也是其它裝置的原料，如減壓餾分油作為催化裂化原料。塔內(nèi)上升的油氣一方面是由進(jìn)

料中的氣相形成，另一方面是由塔底通入過(guò)熱汽提蒸汽或把塔底部分重油經(jīng)過(guò)加熱釜加熱汽化形成的。對(duì)分餾塔，一般把進(jìn)料口以上部分叫精餾段，用來(lái)提濃汽相中的輕組分，進(jìn)料口以下部分叫提餾段，用來(lái)提濃液相中的重組分。2.1.2塔盤塔盤也稱塔板，是塔設(shè)備的重要部件，其基本技術(shù)要求是分餾效率高，生產(chǎn)能力大，操作穩(wěn)定，壓降小和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由塔的工作原理可知，塔盤要提供汽液兩相之間的接觸界面，它應(yīng)包括以下幾個(gè)功能：(1)氣體上升的通道；(2)液體下降的降液板或降液管；(3)供氣液兩相充分接觸的構(gòu)件?，F(xiàn)以圓泡帽塔盤為例來(lái)說(shuō)明塔盤的工作情況：圖2-4表示圓泡帽塔盤的結(jié)構(gòu)，在塔盤上開有許多圓孔，每孔焊一個(gè)圓管，稱升氣管；管上再罩一個(gè)帽子，叫泡帽；泡帽下部圓周方向開有許多矩形豎直開口，稱為氣縫。液體從上一層塔盤的降液管流下，

流經(jīng)該塔盤面并由該塔盤的降液管繼續(xù)流至下一層塔盤。為使塔盤上保持一定厚度的液層，使泡帽的氣縫完全淹沒在液層內(nèi)，在降液管上部裝有溢流堰。氣體從升氣管上升，拐彎通過(guò)升氣管與泡帽的環(huán)形空間，從氣縫噴散而出，形成鼓泡現(xiàn)象，使氣液兩相充分接觸，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)。一般來(lái)講，鼓泡越細(xì)越激烈，兩相接觸就越好，分餾效率也就越高。

2.1.2.1常見塔盤：（1）舌形塔盤：如圖2-5所示，舌片由鋼板上沖出并按一定角度朝一個(gè)方向翹起，在塔盤上呈三角形排列。氣休從舌片下的孔中吹出，與液層攪拌接觸。液體流動(dòng)方向與氣流方向一致，故塔板上的液面落差較小，全塔盤鼓泡較均勻。氣體斜噴再折而向上，所以霧沫夾帶較少，氣體流量可提高，塔盤上只有降液管，沒有溢流堰，因此塔盤上壓力降較小，塔盤金屬耗量較小，且制造安裝方便。。

2）浮閥塔盤：它可分為兩大類,一類是盤狀浮閥，如圖2-6所示，即浮閥呈圓盤形，塔板上開孔是圓孔，按其在塔扳上固定的方法又可分為用三條支腿固定浮閥升高位置的F1型浮閥和用十字架限定升高位置的十字架型浮閥；另一類是條狀浮閥，浮閥是帶支腿的長(zhǎng)條片，塔板上開的是長(zhǎng)條孔，長(zhǎng)條片面上有的還開有長(zhǎng)條孔或凹槽等，形式多樣。由于浮閥的操作彈性大、霧沫夾帶少、全塔盤鼓泡均勻、效率較高、壓降小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以得到非常廣泛的應(yīng)用。目前，煉化廠最廣泛采用的是Fl型盤狀浮閥，現(xiàn)以F-1型浮閥為例說(shuō)明其工作情況：圓盤浮閥靠三條支腿插在塔板上三角形排列的圓孔內(nèi)，當(dāng)氣體通過(guò)圓孔上升時(shí)，靠氣流的動(dòng)能把閥片頂起，氣體就吹入塔板上的液層內(nèi)進(jìn)行鼓泡。閥片上的三條支腿，起到限制閥片的運(yùn)動(dòng)和開度的作用，并且，F(xiàn)1型浮閥的周邊有三個(gè)起始定距片，即使浮閥完全關(guān)閉，閥片與塔板之間仍能保持一定距離（2.5mm—6mm左右），這樣即使在小氣量時(shí)，氣體也能通過(guò)所閥片均勻鼓泡。因而可以得到較寬的穩(wěn)定操作范圍。同時(shí)，由于閥片與塔板之間的點(diǎn)接觸，可以避免閥片與塔板粘住，使浮閥在氣量增大時(shí)能平穩(wěn)升起。

2.1.2.2其它新型的塔盤1）ADV微分浮閥塔盤：如圖2-7所示，與傳統(tǒng)F1浮閥塔盤相比，ADV浮閥塔盤從浮閥結(jié)構(gòu)、降液管結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了改進(jìn)：（a）ADV微分浮閥在閥頂開小閥孔，充分利用浮閥上部的傳質(zhì)空間，使氣體分散更加細(xì)密均勻，汽液接觸更加充分；（b）局部采用帶有導(dǎo)向作用的ADV微分浮閥，消除了塔板上的液體滯留現(xiàn)象，提高了汽液分布的均勻度；（c）采用鼓泡促進(jìn)器使整個(gè)塔板鼓泡均勻并降低液面梯度，從而提高傳質(zhì)效率；（d）適當(dāng)改進(jìn)降液管，增加鼓泡區(qū)的面積；（e）閥腿采用新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使浮閥安裝快捷方便，操作不易轉(zhuǎn)動(dòng)或脫落。與F1浮閥相比：微分浮閥的塔板效率提高了10％--20％，處理能力提高了40％。目前該類型塔盤已在煉化化工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。圖2-7ADV微分浮閥2）導(dǎo)向浮閥塔板：導(dǎo)向浮閥也稱條形閥（氣體從浮閥的兩側(cè)流出，氣體流出的方向垂直于塔板上的液體流動(dòng)方向，可減少液體返混現(xiàn)象），只不過(guò)在閥片上開有一個(gè)和兩個(gè)導(dǎo)向孔（開口方向與液流方向相同），具有一個(gè)導(dǎo)向孔的閥布置在塔板中間，具有兩個(gè)導(dǎo)向孔的閥布置在兩側(cè)弓形區(qū)（以加速該區(qū)域的液體流動(dòng)，從而消除塔板上的液體滯留區(qū)）。其目的是一部分氣流從導(dǎo)向孔吹出，使閥蓋上的氣液兩相并流，氣相推動(dòng)液體流動(dòng)，從而減少液面落差Δ與液體的滯留時(shí)間，壓降減小，通量增大。更重要的是這類浮閥解決了傳統(tǒng)浮閥上端存在傳質(zhì)死區(qū)的不足，板效率大大提高，而且導(dǎo)向浮閥在操作中不旋轉(zhuǎn)，浮閥不易磨損脫落，為浮閥的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。3）BJ浮閥塔板：BJ浮閥也是一種導(dǎo)向浮閥，它在條形浮閥的前閥腿上開一矩形孔，氣流在水平通過(guò)閥體兩側(cè)的同時(shí)，增加了一個(gè)向前吹出的氣流動(dòng)力（體流通面積增大），導(dǎo)引液體向前流動(dòng)。它不但可以改善閥與閥之間的鼓泡狀態(tài)，還有利于克服液體滯留與返混現(xiàn)象，減少液面落差，這對(duì)于降低塔板壓降和提高塔板效率都有季節(jié)的作用。與F1浮閥相比：塔板壓降降低約200-250kpa，塔板泄漏約低10％，塔板效率提高約10％。與導(dǎo)向浮閥塔板相比：進(jìn)一步降低了在閥片上開導(dǎo)向孔對(duì)效率與霧沫夾帶的不良影響。上述這兩種浮閥，都開設(shè)導(dǎo)向孔，從而產(chǎn)生一定的導(dǎo)流力，這對(duì)均布液體，改善塔板壓降是有利的，但對(duì)霧沫夾帶和塔板效率（從導(dǎo)向孔流出的氣體的氣液兩相接觸稍差）有一定的影響。但在閥腿上開導(dǎo)向孔可以降低這種弊病。同時(shí)，導(dǎo)流力在兩種情況下對(duì)塔板的性能有不利影響：一是液體負(fù)荷較小時(shí)；二是氣體流速較高時(shí)。故應(yīng)視操作工況條件的不同來(lái)選擇是普通浮閥還是導(dǎo)向浮閥，對(duì)導(dǎo)流力應(yīng)該辯證的認(rèn)識(shí)。4）梯形浮閥：屬于條狀浮閥，它將傳統(tǒng)的矩形閥蓋進(jìn)化為梯形，閥蓋短邊一側(cè)朝向降液管。它的特點(diǎn)是氣體從梯形閥體兩側(cè)斜邊吹出，因此氣流方向與液流方向呈銳角，故氣體對(duì)液體的作用力可分解成兩個(gè)方向，一個(gè)分力垂直于液體流向，起著分散均布液體的作用；另一個(gè)則同于液體流向，具有導(dǎo)流作用，有利于克服液體滯留與返混現(xiàn)象，減少液面落差，提高傳質(zhì)效率等。故其性能提高。上述各種常用塔盤形式各有其利弊，在選擇塔盤形式時(shí)，要全面綜合地考慮工藝過(guò)程的特點(diǎn)和要求。塔盤有整塊式和分塊式兩種。當(dāng)塔徑在900mm以下時(shí)，采用整塊式塔盤；當(dāng)塔徑在900mm以上時(shí)，人已能在塔內(nèi)進(jìn)行裝拆，可采用分塊式塔盤，而且當(dāng)塔徑較大時(shí)，整塊式塔盤的剛度不良，結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜，制造也困難。塔盤材質(zhì)一般為碳鋼，如有特殊要求也可選用其他材質(zhì)。塔盤的固定、連接常用楔形鐵和龍門板。

2.1.2.3塔盤溢流、受液結(jié)構(gòu)塔盤除了供氣體上升鼓泡用的浮閥、篩孔外，還有供液體下降流通用的溢流堰、降液管及受液盤。液體橫過(guò)塔板的流動(dòng)通常是靠板上的液面落差來(lái)推動(dòng)的，即從受液盤進(jìn)入塔板處的液面比溢流堰處的液面略高。塔板上所設(shè)置的浮閥、篩孔以及氣流上升時(shí)的鼓泡，都會(huì)對(duì)液體流動(dòng)產(chǎn)生阻力，液面落差太大，會(huì)引起塔板上鼓泡嚴(yán)重不勻，影響塔板效率，而降低液面落差的方法之一是將溢流分程，常用的溢流分程方式有：①單溢流型；②雙溢流型；③四溢流型。①單溢流型：如圖2-10(a)所示，液體從塔板一端的受液盤自左向右橫向流過(guò)整個(gè)塔板，在另一端從溢流堰落入塔板降液管中，液體幾乎流經(jīng)整個(gè)塔徑的距離，流道較長(zhǎng)，塔板效率較高，它的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，是常見的流型。

②雙溢流型：如圖2-10(b)所示，這種流型將液體分成兩半，并設(shè)有兩條溢流堰，來(lái)自上一塔板的液體分別從左、右兩降液管進(jìn)入塔板，在該塔板上液體又由兩邊橫向流向中間溢流堰，再進(jìn)入降液管。與同樣直徑的單流型塔板相比，溢流堰單側(cè)的液體流量減少一半，同時(shí)雙溢流型的堰長(zhǎng)增加，會(huì)使堰上的液體厚度響應(yīng)減少，從而使液面落差下降。雙溢流型塔板適用于大型塔和液氣比大的工況場(chǎng)合。③四溢流型：對(duì)特大塔徑或液體流量特大的塔，當(dāng)雙流型仍不能滿足降低液面落差的要求時(shí)，可采用四溢流型塔板。溢流堰通常為帶有鋸齒形的垂直平板，堰長(zhǎng)由塔盤上液體流量和溢流程數(shù)來(lái)確定，堰高決定了塔盤上液層厚度，因此關(guān)系到塔盤上的壓力降和液體在塔盤上的停留時(shí)間。對(duì)于浮閥型塔板，堰長(zhǎng)一般為塔徑的60～80％（單溢流）或50～60％（雙溢流），堰高一般為40～50mm。降液管有圓管形和弓形兩種，見圖2-11。前者適用于液體量小和塔徑小的塔，后者有更大的橫截面積，因而有利于液體下流，故弓形降液管適用于大塔徑或液流量大的板式塔。降液管出口與下層塔盤的受液盤保持一定的距離，一方面要使液體順利地流下，另一方面起到液封作用，以防止上升的氣體沿降液管通過(guò)，這一高度通常為20～40mm。2.1.3板式塔內(nèi)件除了塔盤組件外，還有進(jìn)料口、塔頂破沫網(wǎng)、塔底防渦器等組件。

2.2填料塔填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降小等優(yōu)點(diǎn)。在處理容易產(chǎn)生泡沫的物料以及用于真空操作時(shí)，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。過(guò)去，由于填料及塔內(nèi)件的不完善，填料塔大多局限于處理腐蝕性介質(zhì)或不宜安裝塔板的小直徑塔；近年來(lái)，由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的高效、高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離效率，又保持了壓力降小及性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此填料塔已被推廣到大型氣液操作中，在許多場(chǎng)合下代替了傳統(tǒng)的板式塔。2.2.1工作原理下圖為典型的填料吸收塔。它是一個(gè)直立式圓筒，塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，填料是以亂堆或規(guī)整的放在支承板（要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，足以支承填料及所含液體的重量，而且支承板的自由面積不應(yīng)小于填料的自由截面積，以免增大氣體阻力）上的。液體由塔的頂部加入，通過(guò)液體分布器（非常重要，直接影響到填料表面的有效利用率，要求能提供良好的液體初始分布）均勻分散到填料層的表面上。因液體在填料層中有向塔壁流動(dòng)的傾向，當(dāng)傳質(zhì)需要填料層較高時(shí)，一般將填料層分成幾段，并在兩段之間設(shè)有液體再分布器（以改善液體在填料層中的壁流效應(yīng)，將液體匯聚后再次均勻分布到下層填料）。液體在填料表面分散成薄膜，經(jīng)填料間的縫隙下流，也可成液滴落下。填料層的潤(rùn)濕表面就成了氣液接觸的傳質(zhì)表面。氣體混合物從塔底通入，通過(guò)填料層的支承板（也起一定的氣體分布作用）進(jìn)入填料層，氣體沿填料層的空隙向上流動(dòng)，由于不斷改變方向，造成了氣流的喘動(dòng)，這對(duì)傳質(zhì)是有利的。填料塔中氣、液兩相呈逆流連續(xù)接觸，兩相組成沿塔高呈連續(xù)改變，這與板式塔內(nèi)組成呈階梯式變化是不相同的。

2.2.2常用填料及其特點(diǎn)

填料的品種很多，填料可分為亂堆填料和規(guī)整填料兩大類。最古老的填料是拉西環(huán)；在國(guó)內(nèi)外被認(rèn)為較理想的是鮑爾環(huán)、矩鞍填料和波紋填料等，已被推薦為我國(guó)今后推廣使用的通用型填料。填料的材質(zhì)可為金屬、陶瓷或塑料。2.2.2.1亂堆填料：該類填料具有一定外形結(jié)構(gòu)的顆粒體，安裝形式以亂堆為主。①環(huán)形填料

a、拉西環(huán)是最早出現(xiàn)的填料，是一個(gè)外徑和高度相等的空心圓柱體(圖2-17)，可用陶瓷、金屬、塑料等材料制造。這種填料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，但在隨機(jī)堆砌時(shí)易在外表面間形成積液池，氣液分布較差，影響其通過(guò)能力及傳質(zhì)效率，已較少采用。

b、鮑爾環(huán)是目前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的填料之一，是對(duì)拉丁環(huán)的改進(jìn)，它也是外徑和高度相等的空心圓柱體(圖2-18)，不同的是在圓柱側(cè)壁上沖出上、下兩層交錯(cuò)排列的矩形小窗，沖出的葉片一端連在環(huán)壁上，其余部分彎入環(huán)內(nèi)，圍聚于環(huán)心。鮑爾環(huán)一般用金屬或塑料制造。裝填入塔的鮑爾環(huán)，無(wú)論其方位如何，淋灑到填料上的液體，有的沿外壁流動(dòng)，有的穿過(guò)小窗流向內(nèi)壁，有的沿葉片流向中心。這樣，液體分散度增大，填料內(nèi)表面的利用率提高。彎向環(huán)心的葉片增大了氣體的湍動(dòng)程度，交錯(cuò)

開窗縮小了相鄰填料間的滯止死區(qū)，因此，鮑爾環(huán)的氣液分布較拉西環(huán)均勻，兩相接觸面積增大。此外，鮑爾環(huán)在較寬的氣速范圍內(nèi)，能保持一恒定的傳質(zhì)效率，特別適用于真空蒸餾的操作。c、階梯環(huán)可用金屬、塑料、陶瓷制造，它是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，高度只有鮑爾環(huán)的一半，一端具有錐形擴(kuò)口，見圖2-19。擴(kuò)口的主要作用在于改善填料在塔內(nèi)的堆砌狀況。由于其形狀不對(duì)稱，使填料之間基本上為點(diǎn)接觸，增大了相鄰填料間的空隙，消除了產(chǎn)生積液池的條件。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。

②鞍形填料a、弧鞍填料(圖2-20)為對(duì)稱開式弧狀結(jié)構(gòu)，其形狀如同馬鞍，其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低，填料強(qiáng)度較差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。b、矩鞍填料(圖2-21)一般用陶瓷或塑料制造，矩鞍填料將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。有效地克服了弧鞍填料重疊堆積的缺點(diǎn)，是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的亂堆填料之一。圖2-21矩鞍填料

③鞍環(huán)填料。鞍環(huán)填料(圖2-22)用薄金屬板沖壓而成，綜合了鞍形填料與環(huán)填料的優(yōu)點(diǎn)，既保存了鞍形填料的弧形結(jié)構(gòu)，又具有鮑爾環(huán)的環(huán)形結(jié)構(gòu)和內(nèi)彎葉片的小窗，且填料的剛度比鮑爾環(huán)高。鞍環(huán)填料能保證全部表面的有效利用，并增加流體的湍動(dòng)程度，具有良好的液體再分布性能。因此，它有通過(guò)能力大、壓力降低、滯液量小、容積質(zhì)量輕，以及填料層結(jié)構(gòu)均勻等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于真空蒸餾。

2.2.2.2規(guī)整填料：規(guī)整填料是由具有一定集合形狀的元件，按均勻聚合圖形排列，整齊堆砌，具有規(guī)整氣液通道的填料。在規(guī)整填料中，由于結(jié)構(gòu)的均勻、規(guī)則、對(duì)稱性，規(guī)定了氣液的通道，改善了溝流和壁流現(xiàn)象。與散裝填料相比，在同等容積時(shí)可以提供更多的比表面積；而在相同比表面積時(shí)，填料的空隙率更大。故規(guī)整填料具有更大的通量、更小的壓降、更高的傳質(zhì)傳熱效率。①絲網(wǎng)波紋填料（圖2-23）由若干平行直立放置的波網(wǎng)片組成，網(wǎng)片的波紋方向與塔軸線成一定的傾斜角（一般為30°或45°），相鄰網(wǎng)片的波紋傾斜方向相反。組裝在一起的網(wǎng)片周圍用帶狀絲圈箍住，構(gòu)成一個(gè)圓柱形的填料盤。填料盤的直徑略小于塔內(nèi)徑，填料裝填入塔時(shí)，上、下兩盤填料的網(wǎng)片方向互成90°。絲網(wǎng)波紋填料是用絲網(wǎng)制成的，它質(zhì)地細(xì)薄、結(jié)構(gòu)緊湊、組裝規(guī)整，因而空隙率及比表面積均較大，而且絲網(wǎng)的細(xì)密網(wǎng)孔對(duì)液體有毛細(xì)管作用，少量液體即可在絲網(wǎng)表面形成均勻的液膜，因而填料的表面潤(rùn)濕率很高。

操作時(shí)，液體沿絲網(wǎng)表面以曲折路徑向下流動(dòng)，并均布于填料表面。氣體在兩網(wǎng)片間的交叉通道內(nèi)流動(dòng)，故氣、液兩相在流動(dòng)過(guò)程中不斷地有規(guī)律地轉(zhuǎn)向，從而獲得

較好的橫向混和，這就使得在塔的水平截面上，在兩網(wǎng)片之間的橫向均勻性較好。又因上、下兩盤填料互轉(zhuǎn)90°，故每通過(guò)一盤填料，氣液兩相就作一次再分布，從而進(jìn)一步促進(jìn)了氣液的均布。由于填料層內(nèi)氣液分布均勻，故放大效應(yīng)不明顯，這是波紋填料最重要的特點(diǎn)，也是波紋填料能用于大型填料塔的重要原因。絲網(wǎng)波紋填料可用金屬絲和塑料絲制成。目前使用的金屬絲有不銹鋼、黃銅、磷青銅、碳鋼、鎳、蒙乃爾合金等；塑料絲網(wǎng)材料有聚丙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯等。②板波紋填料。由于絲網(wǎng)波紋填料價(jià)格較高，容易填塞，因此，發(fā)展了板波紋填料。它的價(jià)格較低，剛度大，且可以用金屬、陶瓷及塑料等多種材料制成。（見圖2-24）板波紋填料的單片是具有波紋的薄片，波紋的方向與水平成45°,波紋片上沖有φ0.4mm的小孔，開孔率約為12.6％。組片時(shí)單片豎直安放，并且相鄰單片的波紋方向相互垂直交錯(cuò)，如此疊加組成圓盤或其分塊。填料裝入塔內(nèi)時(shí)，上下填料盤的板片方位相互垂直。金屬波紋填料波紋片的表面都做過(guò)特殊紋路處理，以提高有效的傳質(zhì)表面。目前國(guó)內(nèi)表面強(qiáng)化的方法大致如下：1）表面壓制成規(guī)則的條形紋路；2）表面壓成穿透的φ0.4mm微孔。

金屬板波紋填料液體成膜狀流下，并在上下兩盤填料接觸處進(jìn)行再分配，氣體則連續(xù)、曲折地穿過(guò)填料，通量大、阻力小，而且傳質(zhì)效率高。但是，板波紋填料的缺點(diǎn)是不適合用于易結(jié)垢、析出固體、發(fā)生聚合，以及液體粘度較大的介質(zhì)，而且造價(jià)高，裝卸清理困難。

2.2.2.3填料塔的附屬結(jié)構(gòu)。包括：液體分布器、液體再分布器、填料支撐結(jié)構(gòu)、塔頂破沫網(wǎng)和塔底防渦器等。圖2-24板波紋填料

三、反應(yīng)器設(shè)備反應(yīng)設(shè)備是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生物質(zhì)變化等過(guò)程的場(chǎng)所，是流程性材料產(chǎn)品生產(chǎn)中的核心設(shè)備。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或生物質(zhì)變化等將原料加工成產(chǎn)品，是化學(xué)、冶金、石油、新能源、醫(yī)藥、食品和輕工等領(lǐng)域的重要生產(chǎn)方式。任何一種流程性材料產(chǎn)品的生產(chǎn)流程都可概括為：原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)或生物質(zhì)變化、反應(yīng)產(chǎn)物的分離與提純等。按結(jié)構(gòu)特征反應(yīng)設(shè)備可分為：管式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、移動(dòng)床反應(yīng)器和滴流床反應(yīng)器等幾類。下面就固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和移動(dòng)床反應(yīng)器的特點(diǎn)做簡(jiǎn)要介紹。（1）固定床反應(yīng)器氣體流經(jīng)固定不動(dòng)的催化劑床層進(jìn)行催化反應(yīng)的裝置稱為固定床反應(yīng)器。它主要用于氣固相催化反應(yīng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定、便于控制、易實(shí)現(xiàn)大型化和連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代化工和反應(yīng)中應(yīng)用很廣泛的反應(yīng)器。例如，氨合成塔、甲醇合成塔、硫酸及硝酸生產(chǎn)的一氧化碳變換塔、三氧化硫轉(zhuǎn)化器等。固定床反應(yīng)器有三種基本形式：軸向絕熱式、徑向絕熱式和列管式。軸向絕熱式固定床反應(yīng)器見圖3-1（a），催化劑均勻地放置在一多孔篩板上，預(yù)熱到一定溫度的反應(yīng)。物料自上而下沿軸向通過(guò)床層進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物系與外界無(wú)熱量

交換。徑向絕熱式固定床反應(yīng)器見圖3-1（b），催化劑裝載于兩個(gè)同心圓筒的環(huán)隙中，流體沿徑向通過(guò)催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)。徑向反應(yīng)器的特點(diǎn)是在相同筒體直徑下增大流道截面積，列管式固定床反應(yīng)器見圖3-1（c），這種反應(yīng)器由很多并聯(lián)管子構(gòu)成，管內(nèi)（或管外）裝催化劑，反應(yīng)物料通過(guò)催化劑進(jìn)行反應(yīng)，載熱體流經(jīng)管外（或管內(nèi)），在化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行換熱。圖3-2所示的氨合成塔是典型的固定床反應(yīng)器，N2、H2合成氣由主進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)塔，塔內(nèi)壓力約30MPa，溫度550℃，在觸媒作用下合成為氨。氨的合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，高溫的合成氣及未合成的N2、H2混和氣經(jīng)塔下部換熱器降溫后從底部排出。固定床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是床層的溫度分布不均勻，由于固相粒子不動(dòng)，床層導(dǎo)熱性較差，因此對(duì)放熱量大的反應(yīng)，應(yīng)增大換熱面積、及時(shí)移走反應(yīng)熱，但這會(huì)減少有效空間。如果固體催化劑連續(xù)加入，反應(yīng)物通過(guò)固體顆粒連續(xù)反應(yīng)后連續(xù)排出，這種反應(yīng)器稱為移動(dòng)床反應(yīng)器。

圖3-1固定床反應(yīng)器

圖3-2氨合成塔（2）移動(dòng)床反應(yīng)器移動(dòng)床也是一種有固體顆粒參與的反應(yīng)器，與固定床反應(yīng)器類似，不同之處在于，如圖3-4所示，在反應(yīng)器頂部連續(xù)加入顆粒狀或塊狀固體反應(yīng)物或催化劑，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，固體物料逐漸下移，最后自底部連續(xù)卸出。流體則自下而上（或自上而下）通過(guò)固體床層，以進(jìn)行反應(yīng)。由于固體顆粒之間基本上沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但卻有固體顆粒層的下移運(yùn)動(dòng)，因此，也可將其看成是一種移動(dòng)的固定床反應(yīng)器。若固體顆粒為催化劑，則用提升裝置將其輸送至主反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)流體與顆粒一起流動(dòng)。該類反應(yīng)器適用于催化劑需要連續(xù)進(jìn)行再生的催化、重整反應(yīng)過(guò)程。移動(dòng)床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是控制固體顆粒的均勻下移比較困難。新一代的模擬移動(dòng)床則是固相實(shí)際不動(dòng)，通過(guò)機(jī)電與軟件控制來(lái)切換進(jìn)、出料液口的位置，以模擬移動(dòng)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)流體與顆粒成逆流，因而具有更好的可操作性和反應(yīng)效率。（2）移動(dòng)床反應(yīng)器移動(dòng)床也是一種有固體顆粒參與的反應(yīng)器，與固定床反應(yīng)器類似，不同之處在于，如圖3-3所示，在反應(yīng)器頂部連續(xù)加入顆粒狀或塊狀固體反應(yīng)物或催化劑，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，固體物料逐漸下移，最后自底部連續(xù)卸出。流體則自下而上（或自上而下）通過(guò)固體床層，以進(jìn)行反應(yīng)。由于固體顆粒之間基本上沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但卻有固體顆粒層的下移運(yùn)動(dòng)，因此，也可將其看成是一種移動(dòng)的固定床反應(yīng)器。若固體顆粒為催化劑，則用提升裝置將其輸送至主反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)流體與顆粒一起流動(dòng)。該類反應(yīng)器適用于催化劑需要連續(xù)進(jìn)行再生的催化、重整反應(yīng)過(guò)程。移動(dòng)床反應(yīng)器有如下特點(diǎn)：固體和流體的停留時(shí)間可以在較大范圍內(nèi)改變，返混較少，缺點(diǎn)是控制固體顆粒的均勻下移比較困難，裝置較復(fù)雜。

新一代的模擬移動(dòng)床則是固相實(shí)際不動(dòng)，通過(guò)機(jī)電與軟件控制來(lái)切換進(jìn)、出料液口的位置，以模擬移動(dòng)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)流體與顆粒成逆流，因而具有更好的可操作性和反應(yīng)效率。圖3-3移動(dòng)床反應(yīng)器

（3）流化床反應(yīng)器流體（氣體或液體）以較高的流速通過(guò)床層，帶動(dòng)床內(nèi)的固體顆粒運(yùn)動(dòng)，使之懸浮在流動(dòng)的主體流中進(jìn)行反應(yīng)，并具有類似流體流動(dòng)的一些特性的裝置稱為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器是工業(yè)上應(yīng)用較廣泛的反應(yīng)裝置，適用于催化或非催化的氣-固、液-固和氣-液-固反應(yīng)。在反應(yīng)器中固體顆粒被流體吹起呈懸浮狀態(tài)，可做上下左右劇烈運(yùn)動(dòng)和翻動(dòng)，好像是液體沸騰一樣，故流化床反應(yīng)器又稱沸騰床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式很多，一般由殼體、氣體分布器，換熱裝置、氣-固分離裝置、內(nèi)構(gòu)件以及催化劑加入和卸出裝置等組成。典型的流化床反應(yīng)器如圖3-4所示，反應(yīng)氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)氣體分布板進(jìn)入床層。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有換熱器，氣體離開床層時(shí)總要帶走部分細(xì)小的催化劑顆粒，為此將反應(yīng)器上部直徑增大，使氣體速度降低，從而使部分較大的顆粒沉降下來(lái)，落回床層中，較細(xì)的顆粒經(jīng)過(guò)反應(yīng)器上部的旋風(fēng)分離器分離出來(lái)后返回床層，反應(yīng)后的氣體由頂部排出。流化床反應(yīng)器的最大優(yōu)點(diǎn)是傳熱面積大，傳熱系數(shù)高和傳熱效果好。流化態(tài)較好的流化床，床內(nèi)各點(diǎn)溫度相差一般不超過(guò)5℃，可以防止局部過(guò)熱。流化床的進(jìn)料、出料、廢渣排放都可以用氣流輸送，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。流化床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是：反應(yīng)器內(nèi)物料返混大，粒子磨損嚴(yán)重；通常要有回收和集塵裝置；內(nèi)構(gòu)件比較復(fù)雜；

操作要求高等。圖3-4流化床反應(yīng)器

四、儲(chǔ)罐類

用于儲(chǔ)存液體或氣體的鋼制密封容器即為鋼制儲(chǔ)罐，鋼制儲(chǔ)罐工程是石油、化工、糧油、食品、消防、交通、冶金、國(guó)防等行業(yè)必不可少的、重要的基礎(chǔ)設(shè)施，我們的經(jīng)濟(jì)生活中總是離不開大大小小的鋼制儲(chǔ)罐，鋼制儲(chǔ)罐在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所起的重要作用是無(wú)可替代的。鋼制儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存各種液體（或氣體）原料及成品的專用設(shè)備，對(duì)許多企業(yè)來(lái)講沒有儲(chǔ)罐就無(wú)法正常生產(chǎn)，特別是國(guó)家戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備均離不開各種容量和類型的儲(chǔ)罐。我國(guó)的儲(chǔ)油設(shè)施多以地上儲(chǔ)罐為主，且以金屬結(jié)構(gòu)居多，故本PPT將著重介紹在國(guó)內(nèi)普遍使用的拱頂儲(chǔ)罐、浮頂儲(chǔ)罐以及球形儲(chǔ)罐的一些基礎(chǔ)知識(shí)。（1）拱頂罐拱頂罐可分為自支承拱頂罐和支承式拱頂罐兩種。自支承拱頂罐的罐頂是一種形狀接近于球形表面的罐頂。它是由4mm～6mm的薄鋼板和加強(qiáng)筋（通常用扁鋼）組成的球形薄殼，如圖4-1，拱頂載荷靠拱頂板周邊支承于罐壁上。支承式拱頂是一種形狀接近于球形表面的罐頂，拱頂載荷主要靠柱和罐頂桁架支撐于罐壁上。這類罐可承受較高的飽和蒸汽壓，蒸發(fā)損耗較少。它與錐頂罐相比耗鋼量少，但罐頂氣體空間較大，制作時(shí)需要模具，是國(guó)內(nèi)外廣泛采用的一種儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)最大的拱頂罐容器為3×104m3，國(guó)外拱頂罐的容積已達(dá)5×104m3。

圖4-1自支承拱頂罐見圖

（2）浮頂儲(chǔ)罐浮頂罐可分為外浮頂儲(chǔ)罐和內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐（帶蓋浮頂罐）。1、外浮頂儲(chǔ)罐這種罐的浮動(dòng)頂（簡(jiǎn)稱浮頂）漂浮在儲(chǔ)液面上。浮頂與罐壁之間有一個(gè)環(huán)形空間，環(huán)形空間內(nèi)裝有密封元件，浮頂與密封元件一起構(gòu)成了儲(chǔ)液面上的覆蓋層，隨著儲(chǔ)液上下浮頂，使得罐內(nèi)的儲(chǔ)液與大氣完全隔開，減少介質(zhì)儲(chǔ)存過(guò)程中的蒸發(fā)損耗，保證安全，并減少大氣污染。浮頂?shù)男问接袉伪P式（見圖4-2）、雙盤式、浮子式等結(jié)構(gòu)。一般情況下，原油、汽油、溶劑油等需要控制蒸發(fā)損耗及大氣污染，有著火災(zāi)危險(xiǎn)的液體化學(xué)品都可采用外浮頂罐。2、美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）定義內(nèi)浮盤為鋼盤的浮頂罐稱為“帶蓋的浮頂罐”，而把內(nèi)浮盤為鋁或非金屬盤稱為“內(nèi)浮頂罐”，我國(guó)均統(tǒng)稱為“內(nèi)浮頂罐”。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐是在固定罐的內(nèi)部再加上一個(gè)浮動(dòng)頂蓋。主要由罐體、內(nèi)浮頂、密封裝置、導(dǎo)向和防轉(zhuǎn)裝置、靜電導(dǎo)線、通氣孔、高低液位報(bào)警器等組成，如圖4-3所示。與外浮頂儲(chǔ)罐相比，內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐可大量減少儲(chǔ)液的蒸發(fā)損耗，降低內(nèi)浮盤上雨雪載荷，省去浮盤上的中央排水管、轉(zhuǎn)向扶梯等附件，并可在各種氣候條件下保證儲(chǔ)液的質(zhì)量，因而有“全天候儲(chǔ)罐”之稱，特別適用于儲(chǔ)存高級(jí)汽油和噴氣燃料以及有毒易污染的液體化學(xué)品。

圖4-2單盤式浮頂罐圖4-3內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐

儲(chǔ)罐附件（呼吸閥）。呼吸閥是維護(hù)儲(chǔ)罐氣壓平衡，減少介質(zhì)揮發(fā)的安全節(jié)能產(chǎn)品，是保護(hù)儲(chǔ)罐安全的重要附件。呼吸閥工作原理是利用閥盤的重量，來(lái)控制罐內(nèi)的呼氣壓力和吸入的真空度。當(dāng)罐內(nèi)氣體的壓力超過(guò)油罐的允許壓力值時(shí)，壓力閥即被頂開，混合油氣從罐內(nèi)逸出(呼出)，使罐內(nèi)的壓力不再增高。當(dāng)罐內(nèi)氣體的真空度超過(guò)油罐的允許真空度時(shí)，真空閥即被頂開，吸入空氣(吸氣)維持油罐壓力平衡。（3）球形儲(chǔ)罐（壓力罐）球形儲(chǔ)罐通?？砂凑胀庥^形狀、殼體構(gòu)造方式和支承方式的不同進(jìn)行分類。從形狀看有圓球型和橢圓球型之分；從殼體層數(shù)看有單層球殼和雙層球殼之分；從球殼的組合方案看有桔瓣式、足球式和二者組合的混合式之分；從支座結(jié)構(gòu)看有支柱式支座、筒形或錐形裙式支座之分。圖4-4為圓球型單層殼純桔瓣式赤道正切的球罐。這種球罐由如下幾個(gè)部分組成：罐體（包括上下極板、上下溫帶板和赤道板）、支柱、拉桿、圖4-4赤道正切柱式支承單層殼球罐操作平臺(tái)、盤梯以及各種附件（包括人孔、接管、液面計(jì)、壓力表、溫度計(jì)、安全泄放裝置等）。在有些特殊場(chǎng)合，球罐內(nèi)還設(shè)有內(nèi)部轉(zhuǎn)梯、外部隔熱或保溫層、隔熱或防火水幕噴淋管等附屬設(shè)施。

五、換熱設(shè)備用于在兩種或兩種以上流體間、一種流體一種固體間、固體粒子間或者熱接觸且具有不同溫度的同一種流體間的熱量（或焓）傳遞的裝置稱為換熱設(shè)備。它是化工、煉油、食品、輕工、能源、制藥、機(jī)械以及其它許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。它在石油、化工廠建設(shè)總投資中約占20％，在全廠化工設(shè)備總重量中約占40％。換熱設(shè)備的形式很多，按用途可分為加熱器、冷卻器、冷凝器和重沸器。主要用于加熱物料的叫加熱器；用水等冷卻劑來(lái)冷卻物料的則叫冷卻器，如分餾塔的餾出線冷卻器等；熱的流體是氣態(tài)，經(jīng)過(guò)換熱后被冷凝成為液態(tài)的稱為冷凝器，如分餾塔塔頂汽油冷凝器等；一種液體被加熱而蒸發(fā)成為氣態(tài)的叫重沸器(再沸器)或汽化器。按換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)可分為管式換熱器和板式換熱器。管式換熱器的傳熱面由管子表面構(gòu)成，即冷熱流體之間以管壁做間壁，如管殼式、套管式、翅管式等。板式換熱器的傳熱面由板面構(gòu)成，即冷熱流體之間以板做間壁，如螺旋板式、平板式等。5.1換熱設(shè)備的工作原理

熱量從高溫物體傳送給低溫物體稱為傳熱。傳熱的方式有三種：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。在換熱設(shè)備中主要是以傳導(dǎo)和對(duì)流兩種方式進(jìn)行換熱的，如下圖所示，熱流體（溫度T1）先以對(duì)流傳熱方式將熱量Q（kJ/h）傳給管（板）壁的一側(cè)（溫度為T2），

再以傳導(dǎo)傳熱方式將熱量傳過(guò)管（板）壁（溫度由T2變成T3），最后管（板）壁另一側(cè)又將熱量以對(duì)流傳熱方式傳給了冷流體（溫度為T4）。5.2換熱設(shè)備的分類及其特點(diǎn)5.2.1管殼式換熱器

這類換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備。它的基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示，在圓筒形殼體中放置了由許多管子組成的管束，管子的兩端（或一端）固定在管板上，管子的軸線與殼體的軸線平行。為了增加流體在管外空間的流速并支承管子，改善傳熱性能，在筒體內(nèi)間隔安裝多塊折流板（或其他新型折流元件），用拉桿和定距管將其與管子組裝在一起。換熱器的殼體上和兩側(cè)的端蓋上（對(duì)偶數(shù)管程而言，則在一側(cè)）

裝有流體的進(jìn)出口，有時(shí)還在其上裝設(shè)檢查孔，為安置測(cè)量?jī)x表用的接口管、排液孔和排氣孔等。圖5-1管殼式換熱器

按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)管殼式換熱器可分為固定管板式、浮頭式、填料函式（因與浮頭結(jié)構(gòu)類似，體積大，目前已很少使用）、U型管式和釜式五種，各有其優(yōu)缺點(diǎn)與適用場(chǎng)合。（1）固定管板式換熱器這種換熱器（圖5-2）的特點(diǎn)是殼體與管板直接焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊。在殼體直徑相同時(shí)，排管數(shù)最多。因?yàn)閮晒馨逯g有管子互相支撐，得到了加強(qiáng)，所以管板可以較薄，因此造價(jià)比較便宜，應(yīng)用也較廣。但這種換熱器的管束不能抽出進(jìn)行機(jī)械請(qǐng)洗；有時(shí)為了減少換熱器殼體與管子上在工作時(shí)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，要在殼體上設(shè)膨脹節(jié)，而膨脹節(jié)的強(qiáng)度不高，此時(shí)殼程承受的壓力就不能太大。固定管板式換熱器適用于殼程介質(zhì)不易結(jié)垢，或雖有垢但可進(jìn)行化學(xué)清洗的場(chǎng)合；殼壁與管壁因溫度差而引起的膨脹量之差不大，或膨脹差雖大但殼程壓力不高的情況。（2）浮頭式換熱器浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)見圖5-3，兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，稱為浮頭。浮頭由浮動(dòng)管板、溝圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是管間和管內(nèi)清洗方便，不會(huì)生產(chǎn)熱應(yīng)力；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無(wú)法

圖5-2固定管板式換熱器檢查，制造時(shí)對(duì)密封要求較高，適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。圖5-3浮頭式換熱器（3）U形管式換熱器U形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖5-4所示。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，只有一塊管板，管束有多根U形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于受彎管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低；殼程流體易形成短路，對(duì)傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時(shí)，只有管束外圍處的U形管才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而壞一根U形管相當(dāng)于壞兩根管，報(bào)廢率較高。U形管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場(chǎng)合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不宜結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的物料

（4）釜式重沸器釜式重沸器的結(jié)構(gòu)如圖5-5所示。這種換熱器的管束可以為浮頭式、U形管式和固定管板式結(jié)構(gòu)，所以它具有浮頭式、U形管式、固定管板式換熱器的特性。在結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上部設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸氣品質(zhì)所決定。產(chǎn)氣量大、蒸氣品質(zhì)要求高者蒸發(fā)空間大，否則可以小些。此種換熱器與浮頭式、U形管式換熱器一樣，清洗維修方便、可處理不清潔、易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。圖5-4U形管式換熱器

圖5-5釜式換熱器5.2.2繞管式換熱器這類換熱器是在芯筒與外筒之間的空間內(nèi)將傳熱管按螺旋線形狀交差纏繞而成，相鄰兩層螺旋狀傳熱管的螺旋方向相反，并采用一定形狀的定距件使之保持一定的間距，如圖5-6所示。纏繞管可以采用單根繞制，也可采用兩根或多根組焊后一起繞制。管內(nèi)可以通過(guò)一種介質(zhì)，稱為單通道型繞管式換熱器，如圖5-6（a）所示；也可分別通過(guò)幾種不同的介質(zhì)，而每種介質(zhì)所通過(guò)的傳熱管均匯集在各自的管板上，構(gòu)成多通道型繞管式換熱器，如圖5-6（b）所示。繞管式換熱器適用于同時(shí)處理多種介質(zhì)、在

小溫差下需要傳遞較大熱量且管內(nèi)介質(zhì)操作壓力較高的場(chǎng)合，如制氧等低溫過(guò)程中使用的換熱設(shè)備等。圖5-6繞管式換熱器

5.2.3板式換熱器板式換熱器是有一組長(zhǎng)方形的薄金屬傳熱板片和密封墊片以及壓緊裝置所組成，板片表面通常壓制成為波紋形或槽形，以增加板的剛度、增大流體的湍流程度、提高傳熱效率。兩相鄰板片的邊緣用墊片夾緊，以防止流體泄漏，起到密封作用，同時(shí)也使板與板之間形成一定間隙，構(gòu)成板片間流體的通道。冷熱流體交替地在板片兩側(cè)流過(guò)，通過(guò)板片進(jìn)行傳熱，其流動(dòng)方式如圖5-7所示。圖5-7板式換熱器流動(dòng)示意圖。圖5-7板式換熱器流動(dòng)示意圖

板式換熱器由于板片間流通的當(dāng)量直徑小，板形波紋使截面積變化復(fù)雜，流體的擾動(dòng)作用激化，在較低流速下即可達(dá)到湍流，具有較高的傳熱效率。同時(shí)板式換熱器還具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活、清洗和維修方便、能精確控制換熱溫度等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣。其缺點(diǎn)是密封周邊太長(zhǎng)，不宜密封，滲漏的可能性大，承壓能力低；受密封墊片材料耐溫性能的限制，使用溫度不宜過(guò)高；流道狹窄，易堵塞，處理量??；流動(dòng)阻力大。板式換熱器可用于處理從水到高黏度的液體的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過(guò)程，適用于經(jīng)常需要清洗、工作環(huán)境要求十分緊湊等場(chǎng)合。由于傳統(tǒng)板式換熱器中裝有墊片，限制了其在可壓縮流體（非腐蝕流體）中的應(yīng)用，同時(shí)也使其可承受的操作溫度與壓力不能太高。為了克服以上缺點(diǎn)，出現(xiàn)了一些在一側(cè)或兩側(cè)焊接由換熱板面組合而成的板式換熱器，如圖5-8所示。同時(shí)，為了降低焊接費(fèi)用，這種換熱器的尺寸通常要比裝有墊片的板式換熱器大許多。這種換熱器保留了板式換熱器的諸多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)合理的布置，也可以用于多種流體間的換熱。焊接板式換熱器在四周原來(lái)裝墊片的部位改成焊接形式，增大了其承受高溫與高壓（350℃和4.0MPa）的能力，也可以用于與板材相適應(yīng)的腐蝕性介質(zhì)間的換熱；但也由于焊接，使得換熱器喪失了在焊接側(cè)的拆裝性能。

圖5-8焊接板式換熱器

5.2.4空冷器空冷的基本結(jié)構(gòu)如圖5-9，一臺(tái)空氣冷卻器的基本部件如下：管束：包括管箱、換熱管、管束側(cè)梁及支持梁等組裝件；風(fēng)機(jī)：包括輪轂、葉片、風(fēng)筒、支架及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組裝件；百葉窗：包括窗葉、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及百葉窗側(cè)梁等；構(gòu)架：用于支撐管束、風(fēng)機(jī)、百葉窗及其附屬件的鋼結(jié)構(gòu)；風(fēng)箱：用于導(dǎo)流空氣的組裝件；附件：如蒸汽盤管、梯子、平臺(tái)等。1、管束管束是空冷器的核心部件，空氣橫向掠過(guò)管束以冷卻管內(nèi)的熱流體，達(dá)到換熱目的。管束主要由翅片管、管箱及框架組成。是一個(gè)剛性的、獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)計(jì)成可以完整地在空冷器的構(gòu)架上進(jìn)行裝卸，其造價(jià)約占空冷器主體的60％。翅片管是空冷器的核心和關(guān)鏈部件，其性能優(yōu)劣直接影響空冷器的性能。事實(shí)上，正是由于翅片管的出現(xiàn)，才使空冷器得以發(fā)展。

圖5-9空冷器的基本結(jié)構(gòu)

翅片管型式應(yīng)根據(jù)使用條件來(lái)選擇，目前有各式各樣的翅片管同時(shí)被廣泛使用，常用的有以下幾種。

L型翅片管：在光管外側(cè)纏繞鋁翅片或鋼翅片，由于價(jià)格低廉，得到廣泛的使用，其中在石油化工企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用的有兩種鋼管纏繞鋁翅片管：高翅片管和低翅片管雙L型翅片管傳熱性能和抵抗大氣腐蝕能力高于L型翅片管，可應(yīng)用于濕式空冷器。這種翅片管的翅片根部互相重疊與管壁接觸良好，保證了對(duì)管壁完全覆蓋，可防止大氣對(duì)管子表面的接觸和腐蝕，使用溫度有一定提高。

鑲嵌式翅片管鋁片嵌入鋼管表面被擠壓的深約0.25~0.5mm的螺旋槽中，同時(shí)將槽中擠出的金屬用滾輪壓回翅片根部。這種翅片管的最大優(yōu)點(diǎn)是熱工性能好，工作溫度可達(dá)350-400℃，翅片溫度可達(dá)260℃，缺點(diǎn)是不耐腐蝕，造價(jià)較高，如果壓接不良(槽緣不貼緊鋁翅片)，傳熱性能會(huì)大大降低，

雙金屬軋制翅片管雙金屬軋片管是較為理想的抗腐蝕的管子，完全克服了L型．LL型翅片管的缺點(diǎn)。雙金屬軋片管的內(nèi)外管可以分別選材，內(nèi)管根據(jù)熱流體腐蝕情況和壓力選定，如碳鋼、不銹鋼、合金鋼、黃銅等。外管可選用既有較好的延展性，抗大氣腐蝕能力強(qiáng)，又有良好的傳熱性能的金屬，一般用鋁和銅，經(jīng)過(guò)軋制內(nèi)外管可以完全緊密結(jié)合在一起。雙金屬軋片管除可用于管內(nèi)為高腐蝕性流體外，還可用于濕式空冷器以抵抗管外側(cè)的腐蝕。其缺點(diǎn)是造價(jià)高于L型翅片管，當(dāng)軋制質(zhì)量不佳時(shí)、會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外管接觸不良，使傳熱效果惡化。優(yōu)點(diǎn)是抗腐蝕性能好，使用壽命長(zhǎng)，傳熱效率高，壓降小，翅片整體性和剛度高．由于翅片牢固，不易變形，可用高壓水清洗。

管箱是被冷卻介質(zhì)的集流箱，是空冷器的受壓容器。管箱有如下結(jié)構(gòu)型式：絲堵式管箱：在每根翅片管管端處有一絲堵(即螺塞)，便于裝配時(shí)脹接翅片管，也便于檢修時(shí)清掃。這類管箱因?yàn)橹圃旌?jiǎn)單，被作為基本型式。廣泛應(yīng)用于中、低壓管束，用于汽油、煤油、柴油及其它輕質(zhì)油品，缺點(diǎn)是絲堵及墊因數(shù)量較多，加工量較大。

可卸蓋板式管箱：用于易凝介質(zhì)，其特點(diǎn)是對(duì)翅片管和管箱的清掃方便。制造技術(shù)要求較絲堵式為高?？尚渡w板式管箱由于密封面較大，容易產(chǎn)生泄漏，故其蓋板、法蘭都較厚，用料多，使用壓力較絲堵式低，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用壓力≤2.5MPa。

可卸帽蓋式管箱：可卸帽蓋式管箱和可卸蓋板式管箱部屬于法蘭型管箱，其區(qū)別在于蓋板式管箱可以不移動(dòng)管線即可打開蓋板，而帽蓋式則需將管線移動(dòng)后才能打開法蘭，這種結(jié)構(gòu)對(duì)翅片管的裝配和檢修更為方便。

集合管式管箱：用于高壓情況下，國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)值為32MPB。適用于含氫介質(zhì)，采用不銹鋼或其它耐腐蝕材料制造。

管子與管箱的連接管子與管箱的連接，有脹接、焊接及脹焊結(jié)合三種型式。脹接由于加工效率高，費(fèi)用低，多被采用壓力較低的環(huán)境，尤其是絲堵式管箱幾乎全部采用脹接型式。焊接型式有密封焊、強(qiáng)度焊之分，密封焊主要用于防止流體滲漏的焊縫，強(qiáng)度焊指保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。

脹焊結(jié)合是指在強(qiáng)度焊接后再輕微的脹接，不僅能改善連接處的抗疲勞性能，而且還可消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命，用于設(shè)計(jì)壓力大于14MPa，操作中受到反復(fù)熱變形、熱擊、腐蝕及介質(zhì)壓力的作用，單獨(dú)采用焊接或是脹接都難以解決問(wèn)題的工況。因此目前脹焊并用方法已得到比較廣泛的應(yīng)用。

2、風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)由葉片、輪鼓、支架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)筒（圈）及電動(dòng)機(jī)（驅(qū)動(dòng)裝置）等組成?？绽淦黠L(fēng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)見下圖。風(fēng)機(jī)在空冷器強(qiáng)化傳熱中起著關(guān)鍵的作用．風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)劣是衡量空冷器性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志。由于空冷器需要的風(fēng)量很大，而需要的壓頭卻不是很大，所以空冷器的風(fēng)機(jī)采用低壓軸流風(fēng)機(jī)，主要由輪轂和葉片組成的葉輪、傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)裝置組成，此外還有風(fēng)筒（圈）、防護(hù)網(wǎng)和支架。

風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式主要有兩種：鼓風(fēng)式：空氣先經(jīng)風(fēng)機(jī)再至管束，使用溫度為(-40)~(80)℃；引風(fēng)式：空氣先經(jīng)管束再至風(fēng)機(jī)，使用溫度為(-40)~(120)℃。

3、百葉窗由框架、窗葉、操縱機(jī)構(gòu)和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，起到控制風(fēng)量，調(diào)節(jié)溫度的作用。

六、管道和閥門化工廠的各種管路通稱為化工管道。無(wú)論尺寸與型式如何，一般管路都由管子、管件、閥門、支吊架、儀表裝置以及其它附件所組成。其作用是按生產(chǎn)工藝要求把有關(guān)的化工機(jī)器和設(shè)備以及儀表裝置等連接起來(lái)，以輸送各種介質(zhì)?；す艿赖姆N類繁多，其建設(shè)投資往往占化工廠全部建設(shè)投資的30％以上。6.1壓力管道《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（2014）將壓力管道定義為：是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)，且公稱直徑大于或等于50mm的管道。為規(guī)范壓力管道管理，《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》中將壓力管道按其用途劃分為長(zhǎng)輸管道、公用管道和工業(yè)管道、動(dòng)力管道。長(zhǎng)輸管道指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、用戶間的用于輸送商品介質(zhì)的管道，為GA類，劃分為GA1級(jí)和GA2級(jí)；公用管道指作于公用事業(yè)或民用燃?xì)夤艿篮蜔崃艿?，為GB類，劃分為GB1和GB2級(jí)；工業(yè)管道指企事業(yè)單位所屬的用于輸送工藝、公用工程、及其他輔助介質(zhì)的管道，為GC類，劃分為GC1級(jí)、GC2、GC3級(jí)；動(dòng)力管道指火力發(fā)電廠用于輸送蒸汽、汽水兩相介質(zhì)的管道，為GD類，劃分為GD1和GD2級(jí)。管道壓力等級(jí)及管徑系列為了簡(jiǎn)化管道及組件的規(guī)格，有利于管道組成件的標(biāo)準(zhǔn)化，在管道設(shè)計(jì)中將各種管道組成件按壓力和直徑兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)分級(jí)，將在壓力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的分級(jí)壓力稱為公稱壓力（用PN表示），將在管道直徑系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的分級(jí)直徑稱為公稱直徑（用DN表示）。國(guó)際通用的公稱壓力等級(jí)有兩大體系，即歐洲體系和美洲體系。歐洲體系采用PN系列表示公稱壓力等級(jí)，如PN2.5、PN4.0等。美國(guó)等一些國(guó)家習(xí)慣采用Class系列表示公稱壓力等級(jí)，如Class150、Class600等。要注意的是PN和Class都是用來(lái)表示公稱壓力等級(jí)系列的符號(hào)，其本身并無(wú)量綱，二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。管道組成件，指用于連接或者裝配成承載壓力且密閉的管道系統(tǒng)的元件，包括管子、管件、法蘭、密封件、緊固件、閥門、安全保護(hù)裝置以及諸如膨脹節(jié)、撓性接頭、耐壓軟管、過(guò)濾器、管路中的節(jié)流裝置和分離器等。

PN系列與Class系列公稱壓力對(duì)照表

公稱直徑是與內(nèi)徑相近的某個(gè)數(shù)值，公稱直徑相同的鋼管，外徑是相同的，由于壁厚是變化的，所以內(nèi)徑也是變化的。

管道組成件管件：為了管路安裝施工的方便，鋼管的管件已逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化，并由專門的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。目前在施工中普遍使用的定型管件有沖壓彎頭、擠壓三通、頂拉焊接三通，鑄造、鍛制三通，模鍛同心或偏心異徑管、管帽等。這些管件與管子都用對(duì)焊連接，所以又叫對(duì)焊管件，常用的對(duì)焊管件如下圖：

法蘭：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，法蘭即聯(lián)在管子或筒體、封頭端部的一圈圓盤。圓盤上均勻地分布若干個(gè)螺栓孔，是將管道或容器作可拆連接時(shí)常用的重要零件。常見法蘭形式如下圖：法蘭的密封面分為：平面（FF）、突面（RF)、凹凸面(MFM)、榫槽面(TG)、環(huán)連接面（RJ)

帶頸平焊法蘭（SO）

帶頸對(duì)焊法蘭（WN）

承插焊法蘭（SW）

墊片：根據(jù)介質(zhì)種類、壓力和溫度等使用條件及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等制成各種各樣的墊片。墊片按其外形可分為圓環(huán)形、扁圓形、矩形和橢圓形等，常見墊片結(jié)構(gòu)形狀如下圖：a）圓環(huán)形

b）扁圓形

c）矩形

d）橢圓形

圓環(huán)形墊片按截面形狀主要有矩形、梯形、八角形、橢圓形、波形、齒形、圓形、透鏡形等，如下圖所示：a)矩形

b)梯形

c)八角形

d)橢圓形e)波形

f)齒形

g)透鏡形h)圓形

石油化工裝置中常用的墊片有：非金屬墊片、金屬包覆墊片（有非金屬）、金屬纏繞墊片（有非金屬）、金屬波齒墊（有非金屬）、金屬八角墊等。緊固件：是連接、擰緊法蘭，固定支架或機(jī)器設(shè)備的重要零件。常用有螺栓、螺母、墊圈等。這些零件都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。視鏡：多用于排液或受槽前的回流、冷卻水等液體管路上，以觀察液體流動(dòng)情況。常用的有直通玻璃板式、三通玻璃板式、直通玻璃管式三種。管道過(guò)濾器：多用于泵、儀表（如流量計(jì)）、疏水閥前的液體管路上，要求安裝在便于清理的地方。主要有Y型過(guò)濾器、錐形過(guò)濾器、直角式過(guò)濾器、高壓管道過(guò)濾器等四種。阻火器：是一種防止火焰蔓延的安全裝置，其工作原理是：當(dāng)火焰通過(guò)狹小孔隙時(shí)，由于熱損失突然增大，使燃燒不能繼續(xù)而熄火，通常安裝在易燃易爆氣體管路上。常用的有礫石阻火器、金屬絲網(wǎng)阻火器、波形散熱式阻火器三種，具體結(jié)構(gòu)見下圖。

6.2閥門閥門是石油化工裝置中使用十分廣泛的控制部件，主要用于控制介質(zhì)的流動(dòng)，從而達(dá)到控制裝置各部位溫度、壓力、流量在設(shè)計(jì)的指標(biāo)上，保證裝置的最佳運(yùn)行。但閥門也是石油化工裝置中最容易產(chǎn)生介質(zhì)泄漏的部件，閥門的泄漏既可能是內(nèi)漏也可以是外漏。由閥門產(chǎn)生的外漏既會(huì)污染環(huán)境又會(huì)增加介質(zhì)的消耗，對(duì)于易燃易爆有毒有害的介質(zhì)，閥門產(chǎn)生的外泄還可能引起中毒、火災(zāi)、爆炸等安全事故；而閥門內(nèi)漏，輕則容易引起操作困難，重則可能因工藝指標(biāo)無(wú)法控制而導(dǎo)致裝置停車。因此閥門的選型、使用和維護(hù)在石油化工裝置的設(shè)計(jì)和使用中都顯得非常重要。按閥門的結(jié)構(gòu)、作用原理和閥門用途的不同，可將閥門進(jìn)行不同的分類，按結(jié)構(gòu)可分為以下幾類：閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、旋塞閥、隔膜閥、止回閥、節(jié)流閥、減壓閥、安全閥、疏水閥、調(diào)節(jié)閥（儀表專業(yè)）等等；按用途可可分為關(guān)斷用閥門、調(diào)節(jié)用閥門、保護(hù)用閥門等；如果要按使用溫度、壓力或閥門的驅(qū)動(dòng)形式分，還可將閥門細(xì)分成更多的細(xì)類。

1、閥門型號(hào)

閥門型號(hào)由以下7個(gè)單位表示。類型代號(hào)類型代號(hào)閘閥Z旋塞閥X截止閥J止回閥和底閥H節(jié)流閥L安全閥A球閥Q減壓閥Y蝶閥D疏水閥S隔膜閥G柱塞閥U閥門類型用漢語(yǔ)拼音代號(hào)表示（表1）閥門的傳動(dòng)方式用阿拉伯?dāng)?shù)字代號(hào)（表2）類型代號(hào)類型代號(hào)閘閥Z旋塞閥X截止閥J止回閥H節(jié)流閥L安全閥A球閥Q減壓閥Y蝶閥D疏水閥S隔膜閥G柱塞閥U傳動(dòng)方式代號(hào)傳動(dòng)方式代號(hào)電磁動(dòng)0傘齒輪5電磁-液動(dòng)1氣動(dòng)6電-液動(dòng)2液動(dòng)7蝸輪3氣-液動(dòng)8正齒輪4電動(dòng)9手輪、手枘和板手傳動(dòng)以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號(hào)類型代號(hào)類型代號(hào)閘閥Z旋塞閥X截止閥J止回閥和底閥H節(jié)流閥L安全閥A球閥Q減壓閥Y蝶閥D疏水閥S隔膜閥G柱塞閥U閥門的聯(lián)接方式的阿拉伯?dāng)?shù)字代號(hào)（表3）閥座密封面或襯里材料的漢語(yǔ)拼音字母代號(hào)（表14）閥門結(jié)構(gòu)形式的阿拉伯?dāng)?shù)字代號(hào)（表4～13）連接形式代號(hào)連接形式代號(hào)內(nèi)螺紋1對(duì)夾7外螺紋2卡箍8法蘭4卡套9焊接6

閥座密封面或襯里材料代號(hào)閥座密封面或襯里材料代號(hào)銅合金T滲氮鋼D橡膠X硬質(zhì)合金Y尼龍塑料N襯膠J氟塑料F襯鉛Q錫基軸承合金（巴氏合金）BCr13不銹鋼MMo2Ti不銹鋼R18-8不銹鋼E合金鋼H閥體直接加工W閘閥形式代號(hào)明桿楔式彈

性

閘

板0剛性單閘板1雙閘板2平行式單閘板3雙閘板4暗桿楔式單閘板5雙閘板6其中：閘閥結(jié)構(gòu)形式代號(hào)（表4）其它閥門結(jié)構(gòu)形式的阿拉伯?dāng)?shù)字代號(hào)（表5～13略）

2、閥門種類（1）閘閥。閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運(yùn)動(dòng)方向與流體方向相垂直。根據(jù)閘板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同又可將閘閥分為楔式、平行式兩種。閘閥的閘板有兩個(gè)密封面，最常用的楔式閘板閥多為單閘板，由其兩個(gè)密封面組成楔形，楔形角隨閥門參數(shù)而異，通常為5°。關(guān)閉時(shí)依靠閘板與閥座之間的楔形配合進(jìn)行密封；平行式閘閥的密封面與垂直閥體材料代號(hào)閥體材料代號(hào)鈦及鈦合金A球黑鑄鐵Q碳鋼CMo2Ti系不銹鋼RCr13系不銹鋼H塑料S鉻鉬鋼I銅及銅合金T可鍛鑄鐵K鉻鉬釩鋼V18-8系不銹鋼P(yáng)灰口鑄鐵Z鋁合金L

注:公稱壓力注：公稱壓力小于1.6MPa的灰鑄鐵閥及公稱壓力大于2.5MPa的碳鋼閥，閥體材料省略。閥體材料的字母代號(hào)（表15）公稱壓力數(shù)值：數(shù)值用阿拉伯?dāng)?shù)字直接表示，單位0.1MPa（即Kg/Cm2)。

中心平行，并大多制成雙閘板，閘板中以帶推力楔塊的結(jié)構(gòu)最常為常見，即在兩閘板中間有雙面推力楔塊閘閥，關(guān)閉時(shí)利用推力塊的漲力，使閥板與閥座的之間進(jìn)行密封，也有在兩閘板間帶有彈簧的，彈簧能產(chǎn)生予緊力，有利于閘板的密封。閘閥的密封性能較截止閥好，流體阻力較小，密封面受介質(zhì)的沖刷和侵蝕較少，開閉較省力。閘閥適用于制成大口徑的閥門，閘閥雖然具有一定的調(diào)節(jié)性能，但一般只用在全開和全關(guān)的位式調(diào)節(jié)場(chǎng)所，而不用于調(diào)節(jié)和節(jié)流。閘閥適用于蒸汽、油品、水等介質(zhì)，也適用于含有固體顆粒及黏度較大的介質(zhì)，并適用于作為放空閥和低真空系統(tǒng)的閥門。但閘閥的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，密封面易磨損，而且損傷后維修比較困難。在操作閘閥時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng)：閘板的運(yùn)動(dòng)行程大于閥門的通徑，但當(dāng)閘板提升高度達(dá)到閥門通徑的尺寸時(shí)，流體的通道就已經(jīng)完全暢通，而在運(yùn)行操作時(shí)實(shí)際上是很難準(zhǔn)確判斷這個(gè)位置的。因此在實(shí)際使用時(shí)往往以閥桿的頂點(diǎn)作為標(biāo)志，即先將閥桿盡量上升，到開不動(dòng)的位置為止，以此作為閘閥的全開位置。為了避免因溫度變化和閥桿銹蝕等原因出現(xiàn)咬死閥門的現(xiàn)象，通常在閥桿開到頂點(diǎn)位置上再將手輪倒回l／2～1圈，以此作為閘閥的正常開啟位置。具體見下圖：

單閘板楔形閘閥

高壓焊接平行雙閘板閘閥平行雙閘板閘閥

(2)截止閥。截止閥的啟閉件是塞形的閥瓣，流體的中心線作直線運(yùn)動(dòng)。與閘閥相比，