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化工设备机械基础 第一章 化工设备基础知识 1.1容器的基本结构 1.1.1 化工容器的基本结构 由于化工设备的适用场合不同，设备内部的结构也不同，但它们都 有一外壳，这一外壳称为容器，故化工设备又称为化工容器。 化工容器的特点：经常在高温、高压场合下工作，内部的介质通常 易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。 化工设备的基本要求： （1）、具备足够的强度和稳定性。 （2）、有良好的密封性、耐蚀性。 化工容器的结构组成 化工容器常见的结构由：筒体、封头、支座、密封装置、开 孔以及各种工艺接管和附件等。 不同类型的化工容器虽然服务对象不同、操作条件各异、结构形式多样，但大多是能承受一定压力且容积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器。 为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分类，本课程着重介绍中国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。   (1)、内压容器：容器器壁内部的压力高于容器外表面所承受 的压力。 低压容器（L） 0.1MPa ≤ P1.6MPa 中压容器（M） 1.6MPa ≤ P10.0MPa 高压容器（H） 10.0MPa ≤ P100MPa 超高压容器（U） P≥100MPa (2)、外压容器：容器器壁外部的压力大于内部所承受压力。 容器的内压力小于一个大气压(0.1MPa)时称为真空容器 2）.按压力容器的工艺用途分类 （1）反应压力容器（R）：主要用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。代表设备：反应器、分解塔、合成塔 （2）换热压力容器（E）：主要用于介质热量交换的压力容器。 代表设备：换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。 （3）分离压力容器（S）：主要用于介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器。 代表设备：分离器、过滤器、缓冲器、干燥器等。 （4）储存压力容器（C，球罐B）：主要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。 代表设备：液化石油气储罐、液氨储罐、球罐、槽车等 反应压力容器 换热压力容器 分离压力容器 储存压力容器 3）.按安全综合分类 按照《压力容器安全技术监察规程》，综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素，将压力容器分为：第一、第二、第三类压力容器。 下图用以说明第一、第二、第三类压力容器对容器的设计、 制造、检验、使用和管理要求愈来愈高。 4）、按容器壁温分类 （1）、常温容器 壁温-20℃～200℃ 　　 （2）、高温容器 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。 碳钢420℃;合金钢450℃;奥氏体不锈钢　550℃ （3）、中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器； （4）、低温容器 指壁温低于-20℃条件下工作的容器。 其中壁温在-20 ℃ ～ -40 ℃称为浅冷容器。 壁温低于-40℃者为深冷容器。 5）、按容器壁厚分类  根据容器器壁的厚度不同，将压力容器又可分为：薄壁 容器和厚壁容器。 判别条件如下： （1）、 径比 K= D0/Di ≤ 1.2 为薄壁容器 （2）、 径比 K= D0/Di ＞ 1.2 为厚壁容器 D0 ——容器外径 Di ——容器内径 1.2化工生产对化工设备的基本要求 许多化工生产过程在高温、高压下进行，处理的物料也 多为有毒、有害、易燃、易爆的，故为了保证化工生产能安 全正常的进行，必须要求化工设备具有足够的安全可靠性。 1.2.1安全方面的要求： （1）、强度：指设备及其零部件抵抗外力破坏的能力。 （2）、刚度：指设备及其零部件抵抗外力作用变形的能力。 （3）、稳定性：指设备及其零部件在外力作用下维持原有 的能力。 （4）、耐蚀性：指设备抗腐蚀的能力。 （5）、密封性：指设备阻止介质泄漏的能力。 1.1.2 经济方面要求 化工设备除了要满足安全可靠性之外，还需满足经济方面 要求。 （1）、尽量降低设备成本：通过节约材料、优化加工制造 工艺等。 （2）、操作维修方便：考虑设备在使用过程中便于拆装、 检修、清洗等操作。 * 图1-1　 卧式容器的结构简图 1.1.2 化工容器的分类 1）.按压力容器承压等级分类 图1-2 高压反应器 图1-3 合成塔 图1-4 吸收塔 图1-5 列管式换热器 图1-6 大型集成换热器 图1-7 蒸发器 图1-8 废（余）热锅炉 图1-9 双介质过滤器 图1-10 旋膜式除氧器 图1-11 液氨储罐 图1-