釜式反应器：主要用于液相均相、液相非均相或气液相反应。 可间歇操作，也可连续操作。由壳体、搅拌器和换热装置等 组成。

　　塔式反应器：指高径比较大的反应设备。广泛用于气－液相 反应、液－液相反应。

　　特征：反应器内填充有固定不动的固体颗粒。 可以 是催化剂，也可以是固体反应物。 适用于气固催化反应，固相加工反应，应用非常广 泛。

　　列管式固定床反应器 管内装填催化剂，反应物料自上而下通过床层；管间为载热

　　①根据被输送液体的性质确定泵的类型。 ②确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产 任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。 ③根据所需流量和压头确定泵的型号。 A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管 路所需相适应。 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找， H也应以最大流量对应值查找。 C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H 和Q都稍大一点的。

　　液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器 两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后， 送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。

　　填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小， 持液量小，操作弹性大等优点。

　　填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液 体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率 降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对 侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

　　– 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。对碳家钢或低 合金钢容器，温度超过420℃，合金钢（如Cr-Mo钢）超 过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃，均属高温容器；

　　– 指壁温低于-20℃条件下工作的容器。其中低于-20℃至 -40℃者为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。

　　– 金属容器：目前应用最多的是低碳钢和普通低合 金钢制的容器。在腐蚀严重或产品纯度要求高的 场合，使用不锈钢、不锈复合钢板或铝、银、钴 等制的容器，在深冷操作中，可用铜或铜合金。 而承压不大的塔节或容器，可用铸铁。

　　– 应用广泛、特殊、事故率高、危害性大，一旦发生破坏会导致爆炸、 介质泄漏等灾难性事故，因此必须纳为特种设备进行管理。

　　• A.三类容器。符合下列情况之一者为三类容器： – (1)高压容器； – (2)中压容器(毒性程度为极度和高度危害介质)； – (3)中压贮存容器(易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力与容积之积pV ≥ 10MPa·m3)； – (4)中压反应容器(易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV ≥0.5MPa·m3)； – (5)低压容器(毒性程度为极度和高度危害介质，且pV ≥0.2MPa·m3)； – (6)高压、中压管壳式余热锅炉； – (7)中压搪玻璃压力容器； – (8)使用强度级别较高(抗拉强度规定值下限≥540MPa)的材料制造的压力容器； – (9)移动式压力容器，包括铁路罐车（气体、低温液体或永久气体运输车）和罐 式集装箱（介质为液化气体、低温液体等）；

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　学习目标： 了解化工生产对化工设备的要求 认识本课程涉及到的有关规范并会查询 了解化工设备的种类、使用材料类型、特性及应用 了解化工设备管理知识

　　一、化工设备的定义及分类 1.定义 化学工业生产中所用的机器和设备的总称叫化工设备。

　　✓ 强度是金属材料在外力作用下，抵抗产 生塑性变形（不可恢复的变形）和断裂 的能力

　　✓ 常用的强度指标是抗拉强度和屈服强度 ✓ 硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力，

　　或者说金属表面抵抗局部塑性变形的能 力 ✓ 材料的强度和硬度是相关的，强度越高， 塑性变形抗力越高，硬度值也就越高

　　一、反应器的应用 反应器广泛应用于石油、化工、医药、农药、橡胶、染 料等行业中

　　1.经常观察压力表指示值； 2.要注意设备有无异常振动和声； 3.电动机不得超过额定电流； 4.减速机齿轮啮合正常，不得有异常声音；压 力润滑系统，水冷却系统畅通好用 ； 5.经常观察各部密封垫片是否严密可靠 。

　　2、合金（高强度）钢 在碳素钢旳基础上加入少许合金元素。 尤其：锅炉钢和容器钢 主要用于壳体或锅炉承压元件。 如16MnR，15MnVR，18MnMoNb等。 性能指标等见附录。

　　3、特殊性能钢 主要指不锈耐酸钢 铬不锈钢，如1Cr13 铬镍不锈钢，如0Cr18Ni9 节镍不锈钢

　　奥氏体不锈钢晶粒——阴极 晶粒边界析出旳碳化铬 贫铬区——阳极 晶粒边界

　　金属在腐蚀介质 和拉应力旳共同 作用下产生旳一 种破坏形式。腐 蚀与拉应力起相 互增进旳作用。

　　所体现旳行为，涉及变形和抗力，即在外力作用 下不产生超出允许旳变形或不被破坏旳能力。

　　金属材料承受载荷作用， 当载荷不再增长或缓慢 增长时，仍继续发生明 显旳塑性变形，这种现 象就称为屈服。

　　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。

　　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。

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　　指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械， 如各种容器（槽、罐等）、反应釜、换热器、塔器、普 通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、吸附 设备、普通分离设备以及离子交换设备等，又称“静设 备”。 化工机器（化工机械）

　　塔设备的总体结构有内件、塔体、支座、人孔或手孔、 除沫器、接管、吊柱、扶梯、操作平台等。 a. 塔体（外壳）——由圆筒（等径或不等径）、上、下封 头构成。工作时承受内压或外压及温度；风载荷；地震载荷； 偏置构件的偏心重力载荷等。 b. 支座——塔设备高大沉重，一般采用裙式支座。 c. 人孔——不同的塔设备，人孔或手孔的结构及位置等也 不相同。 d. 接管——有进、出液管、进、出气管、回流管、取样管、 仪表管、液位计管等。 e. 除沫器——用于捕集夹带在气流中的液滴。 f. 吊柱——安装于塔顶，用于安装、检修时吊运塔内件。

　　塔式反应器是指高径比较 大的反应设备。广泛应用于 气—液相反应和液—液相反应。 在气液相反应过程中，至少有 一种反应物在气相，另一些反 应物则在液相，气相中的反应 物必须传递至液相，在液相中 发生化学反应。有时，反应物 都存在于气相，它们一齐传递 到催化剂溶液中进行反应。气 液相反应属于非均相反应过程。 处理气液相反应过程的反应器 称为气液相反应器。

　　• 5.支座 • 化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支 座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式 支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙 式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种；以鞍式支座 应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 • 6.安全附件 • 由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在 容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数， 以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 • 化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁 装置、压力表、液面计、测温仪表等。 • 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了 一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。 对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内 装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。

　　• （二）按原理与作用分 • 根据化工容器在生产工艺过程中的作用，可分为反应容器、换热容器、 分离容器、储存容器。 • 1.反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器， 如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。 • 2.换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式 余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。 • 3.分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净 3. S 化分离的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥 塔等。 • 4.储存容器（代号C，其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、 液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。 • 在一台化工容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工 艺过程的主要作用来划分品种。化工设备基础知识

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　第一章刚体的受力分析及平衡规律一、基本概念1、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。

　　（三种约束）二、力的基本性质三、二力平衡定律三力平衡定理三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点。

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　　四、平面汇交力系、平面一般体系五、力的平移定理力的平移定理:作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。

　　第二章金属的力学性质⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===∑∑∑omYX一基本概念弹性模量：材料抵抗弹性变形的能力拉伸试件的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值。

　　蠕变：金属试件在高温下承受某已固定的应力时，试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。

　　应力松弛：总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象二拉伸曲线(重要，看书！！！)第四章直梁的弯曲中性层：梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。

　　剪力与弯矩的计算剪力：抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用，大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。

　　弯矩：抵抗该截面一侧所有外力使该截面绕其中性轴转动，大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。

　　εεμ=μεε-=泊松比横向线应变剪力的符号约定计算剪力的法则：梁的任一横截面上的剪力等于该截面一侧所有横向外力的代数和；截面左侧向上的外力和截面右侧向下的外力取正值，截面左侧向下的外力和截面右侧向上的外力取负值。

　　据此法则：截面左侧 Q 左=R A －P 1截面右侧 Q 右=P 2 + P 3 －R B弯矩的符号约定计算弯矩法则：梁在外力作用下，其任意指定截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和；凡是向上的外力，其矩取正；向下的外力，其矩取负值。

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　　2、《压力容器安全技术监察规程》按容器的_____________、____________、____________及容器在生产过程中的作用综合考虑，把压力容器分为三个类别。

　　6、大型立式容器常采用_______支座，大型卧式容器采用_______支座。

　　某化工厂反应釜，内径1400mm，设计压力1.6MPa，设计温度170℃，釜体材料0Cr18Ni10Ti钢板，采用双面对接焊，全部无损检测。

　　试确定釜体（不包括封头）的厚度，并校核水压试验时釜体的强度（试验液体静压力可忽略不计）。

　　1、受气体压力作用的薄壁圆筒，其环向应力是轴向应力的________倍。

　　6、大型立式容器常采用_______支座，大型卧式容器采用_______支座。

　　4、卧式容器在什么情况下，在什么部位会出现“扁塌”现象？对容器有何影响？

　　某化工厂反应釜，内径1400mm，设计压力1.6MPa，设计温度170℃，釜体材料0Cr18Ni10Ti钢板，采用双面对接焊，全部无损检测。

　　试确定釜体(不包括封头)的厚度，并校核水压试验时釜体的强度（试验液体静压力可忽略不计）。

　　自紧式密封是依靠其自身结构上的特点，使内压力上升后压紧力反而自动增大，以适应密封的要求，而螺栓仅用来产生初始的密封压紧力。

　　临界压力主要与容器的几何尺寸如长度、厚度、直径有关，其次还与制造质量、材料及使用温度有关。

　　3、固定管板式换热器主要由壳体、管板、换热管、拉杆、定距管、折流板、物料进出口、支座、膨胀节等组成。

　　4、（1）操作压力及试验压力：操作压力使设备产生拉或压应力，试验压力是设备产生拉应力；（2）质量载荷：使设备产生压应力；

　　（3）地震载荷和风载荷：使设备产生弯曲应力；（4）偏心载荷：使设备产生压应力和弯曲应力。

　　2、整体强度削弱、开孔边缘产生应力集中，补强形式有补强圈补强、厚壁接管补强、整锻件补强。

　　3、固定管板式换热器主要由壳体、管板、换热管、拉杆、定距管、折流板、物料进出口、支座、膨胀节等。

　　4、当鞍座与封头切线倍的封头平均半径、而且在鞍座处无加强圈时，鞍座上部的筒体会出现“扁塌”现象，使鞍座处筒体的承载能力减弱，轴向应力和切向剪应力增大。

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