第七章 过程设备设计基础知识

《第七章 过程设备设计基础知识》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章过程设备设计基础知识一、课时安排：2学时二、本章的重点：1.容器设计的基本要求；2.常用金属材料的基本性能。三、本章授课内容：7.1容器的结构与分类；7.2容器机械设计的基本要求；7.3容器的标准化设计；7.4化工容器常用金属材料的基本性能。7.1容器的结构与分类7.1.1容器的结构在化工厂和石油化工厂中，有各种各样的设备。这些设备按照它们在生产过程中的原理，可以分为反应容器、换热设备、分离设备和储运设备。1.反应设备：主要是用来完成介质的物理、化学反映的设备。如反应器、发生器、反应釜、分解塔、合成塔等。2

2、.换热设备：主要是用来完成介质的热量交换的设备。如热交换器、加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、余热锅炉等。3.分离设备：主要是用来完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的设备。如分离器、过滤器、缓冲器等。7.1容器的结构与分类4.储运设备：主要是用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等。如贮罐、贮槽、高位槽、计量槽、槽车等。这些化工设备虽然大小不一，形状结构不同，内部结构的形式更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳叫容器。容器是化工生产所用各种化工设备外部壳体的总称。容器设计也是所有化工设备设计的基础。

3、容器一般是由几种壳体组合而成。再加上连接法兰、支座、接口管、人孔、手孔、视镜等零部件。常用容器的结构见下图。典型卧式容器的结构典型反应器结构7.1.2压力容器分类容器通常可按容器形状、厚度、承压性质、工作温度、支承形式、结构材料及容器的技术管理等进行分类。1.按承压性质和能力分类—内压容器和外压容器两类7.1容器的结构与分类2.按技术管理分类为了加强压力容器的安全技术管理和监督检查，根据容器的压力高低，介质的危害程度以及生产过程中的重要作用，将压力容器分为3类。另外，《压力容器安全技术监察规程》的监察范围如下。监

4、察规程的管辖范围：①最高工作压力Pw≥0.1MPa②内直径Di≥0.15m，且V≥0.025m3③盛装介质为气体、液化气体或最高工作高于等于标准沸点的液体。7.1容器的结构与分类<1>一类容器①非易燃或低毒的低压反应容器和储存容器;②有毒和有危害的低压容器；注：GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》(1)极度危害<0.1mg/m3,氢氟酸、光气等；(2)高度危害0.1~1.0mg/m3,氟、氯化氢等；(3)中度危害1.0~10mg/m3,二氧化硫、一氧化碳等；(4)轻度危害>10mg/m3,氢氧化钠、丙酮等。

5、7.1容器的结构与分类<3>二类容器下列情况之一的，为第二类压力容器；①一般中压容器；②介质为易燃或毒性程度为中度危害的低压反应容器和储存容器；③毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器；④低压管壳式余热锅炉；⑤低压搪玻璃压力容器。7.1容器的结构与分类<4>三类容器下列情况之一的，为第三类压力容器；①高压容器；②中压容器（仅限毒性程度为极限和高度危险介质）；③中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且压力与容积乘积PV大于等于10MPa.m3)；④中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积

6、大于等于0.5MPa.m3)；⑤低压容器(仅限毒性为极度或高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPa.m3)；7.1容器的结构与分类⑥高压、中压管壳式余热锅炉；⑦中压搪玻璃压力容器；⑧使用强度级别较高的材料制造的压力容器；⑨移动式压力容器，包括铁路槽车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车和罐式集装箱等；⑩球形储罐（容积大于等于50m3)；⑾低温液体储存容器(V>5m3)7.2容器机械设计的基本要求容器的总体尺寸，一般是根据工艺生产要求，通过化工工艺计算和生产经验决定的。这些尺寸称为设备的工艺尺寸。当设备的工艺

7、尺寸初步确定以后，就需要进行零部件的机械设计。容器零部件的机械设计必须满足以下要求。1.强度：指容器抵抗外力破坏的能力。2.刚度：指构件抵抗外力使其发生变形的能力。3.稳定性：是指容器或构件在外力作用下维持原有形状的能力。4.耐久性：是根据使用年限确定的，一般设计使用年限为10-15年。容器的耐久性主要取决于腐蚀情况，在某些情况下还取决于设备疲劳、蠕变或振动等因素。7.2容器机械设计的基本要求5.密封性：设备密封的可靠性是安全生产的重要保证之一。6.节省材料和便于制造：化工设备应在结构上保证尽可能降低材料消耗，尤

8、其是贵重材料的消耗。同时，在考虑结构时应使其便于制造，保证质量。尽量使用标准件。7.方便操作和便于运输：化工设备的结构欢迎考虑到操作方便，以及安装、维护、检修的方便。在化工设备的尺寸和形状上还应考虑到运输的方便和可能性。7.3容器的标准化设计7.3.1容器标准化的意义实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争能力；实现标准化，可以