动设备及静设备概述.docx

1、动设备定义、种类（1）石油化工动设备定义石油化工动设备是指在石油化生产装置中具有转动机构的工艺设备。（2）石油化工动设备种类石油化工动设备种类可按其完成化工单元操作的功能进行分类，一般可分成流体输送机械 类、非均相分离机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、结晶与干燥设备等。1J411022动设备（容积泵、离心泵、往复式压缩机、离心式压缩机等）的结构及工作原理 （1）容积泵的结构及工作原理容枳泵又称“正位移泵”。通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量 施加于液体，使液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等。1）往复泵往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称，它是容积式泵中应用比较广泛的种。按驱动 方式，往复泉可分为机动泵（电动机驱动）、直动泵（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵 三大类。往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的液体输送机 械。 活塞泵活塞泉的主要部件是泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。泉缸内活塞与阀 门间的空间为工作室。 计量泵计量泉乂称比例泵，其装置特点是通过改变柱塞的冲程大小来调节流量，当要求精确输送 流量恒定的液体时

2、,可以方便而准确地借助调节偏心轮的偏心距离，改变柱塞的冲程来实现。 有时，还可通过一台电机带动几台计屈泵的方法将几种液体按比例输送或混合。 隔膜泵当输送腐蚀性液体或悬浮液时，可采用隔膜泵。隔膜泉实际上就是柱塞泵。隔膜式计量泵可用来定量输送剧毒、易燃、易爆和腐蚀性液体。2）转子泵转子泉又称回转泵，属正位移泉，它们的工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸 液和排液的。石油化工中较为常用的有齿轮泵用螺杆泵。齿轮泵目前石油化工中常用的外啮合齿轮泵的结构泵壳内有两个齿轮，其中一个为主动轮，它由 电机带动旋转：另个为从动轮，它是靠与主动轮的相啮合而转动。两齿轮将泵壳内分成互 不相通的吸入室和排出室。当齿轮旋转时，吸入室内两轮的齿互相拨开，形成低压而将液体 吸入；然后液体分两路封闭于齿穴和壳体之间随齿轮向排出室旋转，在排出室两齿轮的齿互 相合拢，形成高压而将液体排出。此种泵的流量和压头有些波动，且有噪声和振动。近年 来己逐步采用内啮合式的齿轮泵，其较外啮合齿轮泵工作平稳，但制造较复杂。齿轮泵的流量小而扬程高，适用于黏稠液体乃至膏状物料的输送，但不能输送含有固体粒 子的悬浮液。螺杆泵螺杆泉由泵壳和

3、一根或多根螺杆所构成。双螺杆泉的工作原理与齿轮泉十分相似，它是依 靠互相啮合的螺杆来吸送液体的。当需要较高压头时，可采用较K的螺杆。螺杆泵的压头高、效率高、运转平稳、噪声低，适用于高黏度液体的输送。转子泵的操作特性与往复泵相似。在一定转速下，泵的流量不随泵的扬程而变，有自吸能力， 启动前不需要灌泵，采用旁路调节流量。由于转动部件严密性的限制，回转泵的压头不如往 复泵高。（2）离心泵的基本结构和工作原理1）离心泵的基本结构离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗壳形泵壳，具有若干个（通常为412个） 后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做 功的部件，为离心泉的供能装置。泉壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装 有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。2）离心泵的工作原理当离心泉启动后，泉轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使在叶片向的液体作近似等角速度 的旋转运动，在惯性离心力作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的 运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由壳内流道 逐渐扩

4、大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流人排出管路，所以蜗形家壳不仅是 汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体白叶轮中心甩向外周的同时， 叶轮中心形成低压区，在储槽液面与叶轮中心压力差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。 依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终 表现为静压能的提高。（3）往复压缩机的基本结构和工作原理往复压缩机的基本结构和工作原理与往复泵相近，其主要部件有活塞、气缸、吸气阀和排 气阀，依靠活塞的往复运动而将气体吸入和排出。但是，由于往复压缩机处理的气体密度小、 可压缩性，压缩后气体的体积变小、温度升高，因而往复压缩机的吸气阀门和排气阀门必 须灵巧精制，为移除压缩放出的热量以降低气体的温度，还应附设冷却装置。往复压缩机 实际的工作过程也比往复泵更加复杂。（4）离心式压缩机离心式压缩机，其结构类似于多级离心泵，它主要由蜗形机壳和多叶片的叶轮组成，每级 叶轮之间都有导轮，工作原理和离心泵基本相同。离心式压缩机的叶轮级数多（可在10级以上），转速也较高，可产生更高的出口压力。由 于气体的压缩比较高，气体的体枳变化比较大，

5、温度升高也较明显，因而离心式压缩机的叶 轮直径和宽度逐级缩小，并且将叶轮分成儿段，每段又包括几级，段与段之间设置冷却器, 以免气体温度过高。离心式压缩机优势明显，因此，除要求很高的压缩比外，大都采用离心式压缩机。 1J411023离心泵的安装高度确定（1）离心泵的气蚀现象由离心泵的工作原理町知，泵的吸液作用是依靠液面（设为00截面）与泵吸人II截面（设为1一1截面）之间的势能差而实现的，也就是说在泵的吸入口附近为低压地区。当 叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在此处汽化或 者溶解在液体中的气体析出并形成气泡。含气泡的液体进人叶轮高压区后，气泡在高压作用 下急剧地缩小而破灭，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占 据的空间，造成冲击和振动。在巨大冲击力反复作用下，使叶片表面材质疲劳，从开始点蚀 到形成裂缝，导致叶轮或泵壳破坏。这种现象称为汽蚀。汽蚀现象发生时，由于部分流道空间被气泡占据，致使泵的流量、压头及效率下降，严重 时吸不上液体，泵不能正常工作。汽蚀发生的原因归根结底是叶片吸入口附近的压力过低。而造成吸入口压力过低的原因是 多

6、方面的，诸如泵的安装高度超过规定值、吸入管路局阻力过大、泵送液体的温度超过允 许值，泵的工作点偏离额定流量过多等。为避免汽蚀的发生就要采取措施使叶片入口附近 的压力必须维持在某-数值以1.,通常取输送温度下液体的饱和蒸汽压力作为最低压力。 根据泵的抗汽蚀性能，合理地确定泵的安装高度，是避免汽蚀发生的有效措施。（2）离心泵的允许安装（或吸上）高度泵的允许安装高度或允许吸上高度是指上游储槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直 距离，以凡表示。离心泵的允许安装高度儿，可在00（上游储槽液面）与1一1（泵吸入口）两截面列 伯努利方程求得，即式中H 泵的允许安装高度（m）； Pi孩旦处可允许的最低压力（Pa）； “Hsi液冰流经吸入管路的压头损失（m）；-po储槽液面上的压力，若储槽上方与大气相通，则p。即为大气压p,（Pa）z 于是上式可表示为pg 2g %。-七-为了确定离心泵的允许安装高度，在国产离心泵标准中，采取抗汽蚀性能指标 来限定泵财，口附近的最低压力。1）离心泵南气蚀余量为了防止汽蚀现象发生，在离心泵的人口处液体的静压头与动压头之和a +史总2g必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头

7、生某一数值，此数值即离心泵的汽蚀余俺量，其定义式为NSPH=垣 +五一土pg 2g pg 13式中的PO为吸入储槽内液面上方的压力，单位为Pa。若储槽敞口，则为po=p&z-由于大流量下（皿引，较大，在计算泵的允许安装高度时，应以揉作中可能出现的最高流量为依据。2）离心泵的允许吸上真空度若大气压力为舞 乱皿盘油的最低压力为Pi，则泵入口处的最高真空度为 （PLP】），单位为Pa。习:惯上，其空度常以输送液体的液柱高度来计量，称之为允 许吸上真空度，以来表示，单位为m液柱，即 pg需要指出，刖是表示真空度的牧四量，应具有压力的单位（m流体柱），但在 离心泵的性能表里一般把它的单位写成in （严格说应是m水柱），对此要特别注意。 在伯努利方程式里卜-A ”用又具有静压头的物理意义，因此。需要指出，研是离心泵的抗汽蚀性能参数，其值越大，泵的安装高度H越高。0、与泵的结构、被输送液体的性质及当地大气压有关，且随流量加大而变小。引值 由泵的制造厂家在98.1kPa （10mH2O）大气压下，用.2。月清水实验测得。实验值列 在水泵样本或说明书的性能表中。一些泵的特性曲线上也画出了Q曲线。3离心泵

8、的允许吸上真空度研与必须汽蚀余量的ENSPH关系为。丈=心也+竺一（NSPH）,pg 2g静设备（化学反应器、塔器、换热设备、分离设备、储存设备）种类（1）化学反应器化学反应器是用于实现化学反应工程的设备。其结构和形式与化学反应过程的类型和性质有密切的关系。1）搅拌式反应器搅拌式反应器，俗称“反应锅”，内部装有搅拌器和必要传热装置的反应器。一般由罐体、传热装量（如有）、搅拌装置、传动装置、轴封装置等组成。 高压釜 聚合釜2）固定床反应器固定床反应器用于使反应在固定床层中进行的设备，即流体和静止状态下的固体物料起反 应，或使流体在静止状态下的固体催化剂（触媒）影响下起反应的设备。3）沸腾床反应器沸腾床反应器又称“流化床反应器”，用于使反应在沸腾床层内进行的设备，分有单段式 和多段式两类，单段式又有非循环操作和循环操作两种。4）管式反应器管式反应器是在管内完成化学反应过程的反应器，有管式（裂解）炉和圆筒管式炉等。 管式裂解炉 圆筒管式炉5）滚动式反应器滚动式反应器是使固体物料进行焙烧反应的设备，主要结构为一个内衬耐火材料的倾斜装 置的回转圆筒，固体物料由上端加料装置加入，借滚筒的回转产生搅

9、拌与混和，强化反应并 向前移动。燃烧加热的气体由下端进人。物料逆向由卸料室卸出，炉气由烟道排出。6）合成塔合成塔是进行化学合成反应的一种塔型反应器。应用于氨、氯化氢、甲醇、尿素的合成和 重油的加氢等。其结构、材料和形式随反应物和反应条件而不同。一般由外壳和内件组成, 外壳承受介质的高压，内件由催化剂（触媒）支撑装置、热交换装置、气体分配装置等组 成。有固定床反应和沸腾床反应两大形式，前者的应用较广。7）焙烧炉（2）塔器塔器又称“塔设备”。类似塔形的直立式石油化工设备，其高度与直径之比较大。根据其作用的不同可分为精馅塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等。根据其结构特点则可分为板式塔或填料塔两大类。1）精馅塔精儒塔是用以进行精儒操作的塔器。精儒操作是将液体物料在塔内同时进行多次部分气化和 部分冷凝，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，以分离液体混 合物中的不同组分。操作时，将由精馅塔顶冷凝所得的液体的一部分，由塔顶回流人塔内， 并与下部上升的蒸汽密切接触，进行热量与质量的交换，使低沸点组分沿着塔的向上方向 不断增加浓度，而高沸点组分则沿着相反方向不断增加浓度，从而将液体混合物分离为塔 顶产品（御出液）和塔底产品（蒸葡釜残液），或在塔身任意部位引出不同饵份的产品。2）吸收塔吸收塔用以进行吸收操作的塔器。吸收操作是选用适当的液体为吸收剂以分离气体混合物中 的不同组分。由于气体混合物中各组分对该液体吸收剂的溶解度各不相同，因而使易溶的组 分溶于吸收剂中，以达到与其他组分分离的目的。操作时，使从塔顶喷淋的液体吸收剂，与 由塔底上升的气体混合物密切接触，从而气体中易溶组分逐渐溶于吸收剂中。吸收塔根据作 用的不同又可分为表面式、膜式、

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