化工装备装备事故分析和预防M.docVIP

第三节化工装备的分类与典型结构 一、化工设备分类与典型结构化工设备种类繁多，形式多种多样。按工艺用途不同，可分为塔槽（罐）类、换热设备、反应器、干燥设备、分离器、加热炉和废热锅炉等。而化肥、化工、炼油厂中使用的化工设备大多数是压力容器，对压力容器进行分类也有许多种方法。按工作压力不同，可分为低压、中压、高压和超高压四个等级，具体划分见表1 一1 。从安全技术管理方面进行分类，可分为固定式容器和移动式容器。除了用做运输贮存气体的瓶装、桶装和槽车装的贮存容器外，所有设备都是固定式容器。表1 一1 压力容器分级 等级低压容器中压容器 压力朋Fa ( kgf / c mZ ) 0 . 098 ( 1 ）簇p 1 . 57 ( 16 ) 1 . 57 ( 16 ）镇p 9 . 8 ( 100 ) 高压容器超高压容器 压力户彻Pa ( kgf / crnz ) 9 . 8 ( 100 ）镇p 98 ( 1000 ) 力）98 ( 1000 ) 1 ．贮槽与塔器贮槽（或贮罐）是指用于贮存各种介质，维持稳定压力，输物料作用的容器，贮槽的种类很多，按容积大小可分为小型贮罐和大型贮罐。小型贮罐按占地面积、安装费用和外观情况的不同，可分为立式和卧式；大型贮罐按其形状可分为锥顶罐、拱顶罐、浮顶罐、球形罐等。石油炼制装置多采用大型贮罐，小型贮罐在化肥、化工、炼油生产中也得到广泛应用。按贮存介质种类的不同，有液氨贮槽，丙烷、丁烷、石油液化气罐，液氧、液氮、液体二氧化碳容器以及压缩空气贮气罐和缓冲罐等。贮罐的结构一般有以下三种。( 1 ）中小型贮罐由圆筒体和两个封头焊接而成，通常器内为低压，其结构比较简单，如图1 一1 所示。圆筒体一般采用无缝钢管或钢板卷焊而成。封头形状可分为四类，即碟形封头、椭圆形封头、半球形封头和锥形封头。随罐内所需压力的增加，可依次选用碟形、椭圆形、半球形封头的结构形式。当容器内含有颗粒状、粉末状的物料或是豁稠液体时，它的底部常用锥形封头，以利于汇集和卸 起到缓冲、持续进行生产和运图1 一1 圆筒形容器 下这些物料。有时为了使气体在器内均匀分布或改变气体速度，也可采用锥形封头。( 2 ）大型贮罐主要用于贮存不带压力、腐蚀性较小的液体和煤气。其罐顶形式有三种，即锥顶、拱顶和浮顶等，如图1 一2 所示。用析架加强的浮盘 液面 津熏苹氯钢轨 放射线形的加强析架 液面 高盘式浮船 ( a ）锥顶 浮盘 液面 式浮船浮盘 低盘式浮船 双盘式浮船 锚固螺栓 ( b ）拱顶 浮盘 加强圈「一、、「 ( c ）浮顶图1 一2 罐顶的结构形式锥顶罐采用1 巧一1 / 16 锥度，圆锥顶承受的内外压力很低，只能承受一500 一＋500 Pa （一50 一＋50 mmHZO ）的压力。拱顶罐耐压力0 . 01 一0 . 02 MPa ( 0 . 10 一0 . 20 kgf / c mZ ) ，罐顶为拱形，罐壁上设有加强圈。( 3 ）球形罐其结构如图1 一3 所示。它也属于大型贮罐，在相同容积下表面积最小。在 图1 一3 球形罐 相同压力下，球形罐比圆筒形罐的壁厚要薄，其壳体应力为圆筒形罐壳体应力的1 / 2 ，但制造加工复杂，造价较高。它主要用于大型液化气体贮罐，例如丙烷、丁烷、石油液化气以液态贮存时一般采用球形贮罐。从日本、法国引进的30 万吨／年合成氨装置的液氨贮罐和石油液化气等易挥发性液体的贮罐都采用球形贮罐。不论是哪种形式的贮槽或贮罐，其故障主要发生在壳体本身，通常为燃烧爆炸、严重腐蚀、侵蚀以及严重泄漏等。在化工、石油化工生产中，经常会遇到物质从一相转移到另一相的过程。例如用水吸收气态氯化氢制盐酸时，氯化氢由气相转移到液相（水）中去，这种过程称为物质的传递过程。  气体吸收、液体的蒸馏、固体的干燥、溶剂的萃取都属于传质过程。为其工艺过程服务的相应设备，如吸收塔、蒸馏塔、反应塔（作为反应设备使用）、萃取塔等都属于塔设备。吸收塔是指用适当的液体吸收剂处理气体混合物，使其分离，以达到净化气体或提取其 中有用物料的操作设备，此种设备又叫分离容器。如化肥工业的碳化塔、二氧化碳水洗塔、尾气回收塔和脱硫塔等，其结构形式有填料塔、泡罩塔及喷淋塔等。蒸馏塔是指利用挥发度不同将液体混合物分离成纯组分的操作设备，如筛板塔、浮阀塔（包括条形、文丘里阶梯式和盘式浮阀）。萃取塔是利用一种溶剂对不同物 来自上层的降液管 分配液体的溢流堰｛。巾冒 齿缝 液面 00 口口口日 口口口口口口 尸！l 比汀口〕 ｛作日目日双』 升气管 日对 至下层的降液管 图1 一4 泡罩塔的结构简图 质具有不同溶解度的性质，加人适当溶剂于混合物中，而使混合物中的组分得到完全或部分分离的操作设备，如填料塔、筛板塔、转盘塔等。 关 图1 一5 填料塔总体结