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1、化工设备,潘炳权,课程安排,化工设备压力容器、反应釜 化工设备泵、风机、压缩机,一、引子,氨碱法纯碱的生产过程： Ca CO3= CaO + CO2 CaO + H2O = Ca(OH)2 NaCl+ CO2+ NH3 + H2O = NH4Cl + NaHCO3 NaHCO3= Na2CO3+ CO2+H2O NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+H2O+NH3,引子,将原料借助化学过程或物理过程，改变物质的组成、性质和状态，使之成为多种价值较高的产品的生产过程简称为化工过程。 由于原料和所得产品的不同,所以各种化工过程的差别也很大。每一个化工过程包括许多步骤,原料在各步骤中依次通过若干组
2、设备,经历各种方式的处理之后才成为产品。 化学过程 构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程，如流体输送、换热（加热和冷却）、蒸馏、吸收、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究，得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。,化工生产的特点,化工生产连续性强 生产的条件苛刻-介质的易爆、易燃、有毒、强腐蚀性、反应的高温高压 生产原理的多样性 生产的技术含量高。,二、化工设备概述,化学工业生产中所用的机器和设备的总称 。 化工生产化工生产中为了将原料加工成一定规格的成品，往往需要经过原料预处理、化学反应以及反应产物的分离和精制等一
3、系列化工过程，实现这些过程所用的机械，常常都被划归为化工设备。 稳产靠设备，高产靠工艺。,化工设备的分类,化工设备通常可分为两大类： 动设备化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。 静设备化工设备。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、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。,化工生产对设备的基本要求,化工生产对化工设备的基本要求： 安全性能要求本质安全 工艺性能要求 使用性能要求
4、经济性能要求,三、容器,容器的结构与分类 化工容器是化工生产中所有设备外壳的总称，它一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体 。 容器按照是否承受压力分： 常压容器：如：敞口的储桶、酸碱储槽 压力容器,压力容器,为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器： （1）工作压力大于或者等于0.1Mpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（表压力）); （不含液体静压力） （2）内直径(对非圆形截面指宽度高度或对角线如矩形为对角线椭圆为长轴)不小于150mm的容器 （3）工作介质为气体、液化气体或者温度
5、高于标准沸点的液体；,分类概述,压力容器的分类方法很多，从使用、制造和监检的角度分类，有以下几种： 1)按承受压力的等级分为：低压（0.1MPap1.6MPa）容器、中压容器（1.6MPap10.0MPa ）、高压容器（ 10.0MPap100.0MPa）和超高压（p100.0MPa）容器。 (2)按盛装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧毒。 (3)按工艺过程中的作用不同分为： 反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的容器。 换热容器：用于完成介质的热量交换的容器。 分离容器：用于完成介质的质量交换、气体净化、固、液、气分离的容器。 贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡
6、缓冲作用的容器 。,压力容器安全监察规程中的分类,为了更有效地实施科学管理和安全监检，我国压力容器安全监察规程中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度，未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。,第三类容器,具有下列情况之一的，为第三类压力容器： 高压容器； 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质） 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPam3 ） 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等
7、于0.5MPam3）； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPam3 ） 高压、中压管壳式余热锅炉 中压搪玻璃压力容器 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器； 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等 球形储罐（容积大于等于50m3）； 低温液体储存容器（容积大于5m3）。,第二类压力容器,具有下列情况之一的，为第二类压力容器： 中压容器； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度
8、危害介质） 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）； 低压管壳式余热锅炉 低压搪玻璃压力容器。,第一类压力容器,除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。 备注：具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度按GB 50441985 职业性接触毒物危害程度分级、HG 206602000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类两个标准确定。两者不一致时，以危害（危险）程度高的为准。,压力容器事故率高的原因,技术条件 1）使用条件比较苛刻。压力容器不但承受着大小不同的压力载荷（在一般情况下还是脉动载荷）和其他载荷，而且有的还是在高温或深冷的条件下运行，工作介质又往往具有腐蚀性
9、，工况环境比较恶劣。 2）容易超负荷。容器内的压力常常会因操作失误或发生异常反应而迅速升高，而且往往在尚未发现的情况下，容器即已破裂。 3）局部应力比较复杂。例如，在容器开孔周围及其他结构不连续处，常会因过高的局部应力和反复的加载卸载而造成疲劳破裂。 4）常隐藏有严重缺陷。焊接或锻制的容器，常会在制造时留下微小裂纹等严重缺陷，这些缺陷若在运行中不断扩大，或在适当的条件（如使用温度、工作介质性质等）下都会使容器突然破裂。,使用管理_-责任事故 1）使用不合法。购买一些没有压力容器制造资质的工厂生产的设备作为承压设备，并非法当压力容器使用，以避开报装、使用注册登记和检验等安全监察管理，留下无穷后患
10、。 2）容器虽合法而管理操作不符合要求。企业不配备或缺乏懂得压力容器专业知识和了解国家对压力容器的有关法规、标准的技术管理人员。压力容器操作人员未经必要的专业培训和考核，无证上岗，极易造成操作事故。 3）压力容器管理处于“四无”状态。即一无安全操作规程，二无建立压力容器技术档案，三无压力容器持证上岗人员和相关管理人员，四无定期检验管理。使压力容器和安全附件处于盲目使用、盲目管理的失控状态。 4）擅自改变使用条件，擅自修理改造。经营者无视压力容器安全，为了适应某种工艺的需要而随意改变压力容器的用途和使用条件，甚至带“病”操作，违规超负荷超压生产等造成严重后果。 5）地方政府的安全监察管理部门和相
11、关行政执法部门管理不到位,四、压力管道,特种设备安全监察条例中，将压力管道进一步明确为“利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道”。,事故实例,浴室水箱爆炸事故 锅炉联箱不当维修引起的爆炸 中压蒸汽分配缸爆炸事故,压力管道特点,特种设备安全监察条例明确规定，压力管道和锅炉、压力容器、起重机械并列为不安全因素较多的特种设备。 1压力管道是一个系统，相互关联相互影响，牵一发而动全身。 2压力管道长径比很大，
12、极易失稳，受力情况比压力容器更复杂。压力管道内流体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率比压力容器高（如高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况）。 3管道组成件和管道支承件的种类繁多，各种材料各有特点和具体技术要求，材料选用复杂。 4管道上的可能泄漏点多于压力容器，仅一个阀门通常就有五处。 5压力管道种类多，数量大，设计，制造，安装，检验，应用管理环节多，与压力容器大不相同。,压力管道类别、级别,GA类(长输管道) 划分为GA1级和GA2级 GB类(公用管道) 划分为GBl级和GB2级。 GC类(工业管道) 工业管道是指企业、事业单位所属的用于输送工艺
13、介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道，划分为GCl级、GC2级、GC3级。 GD类(动力管道) 火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，划分为GD1级、GD2级,五、特种设备监察,特种设备安全监察条例中所称特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，下同）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。 特种设备的生产（含设计、制造、安装、改造、维修，下同）、使用、检验检测及其监督检查都应遵守条例规定。,企业中特种设备的管理应注意事项,采购环节设计制作单位资质、合格证、质量证明文件 安装、维修环节资质、告知、竣工资料 压力容器安装改造维修
14、许可规则 （TSGR3001-2006） 国家质检总局关于进一步完善锅炉压力容器压力管道安全监察工作的通知（ 国质检特函2007402号） 压力管道安装许可规则（TSGD3001-2009） 竣工资料包括：安装质量证明书、监督检验证书（安装、改造及重大修理）、竣工图、焊接质量检查记录、无损检测报告、强度试验记录等文件是否齐全，有效。,改造、重大维修定义,压力容器安全监察规程和压力管道安全监察规程里明确了容器和管道的改造和重大维修的概念，压力容器改造是指改变容器受压元件结构及改变充装介质和用途，压力容器重大维修是指主要受压元件的更换、矫形、挖补及主要受压元件AB类焊缝的补焊；压力管道改造是指改变
15、管道受压部分结构（如改变受压元件的规格、材质、管道的结构布置、支吊架位置）致使管道性能参数发生变化的活动，压力管道的重大维修是对受压元件采取挖补、焊补，更换较长管段。重大维修以外的其它维修和维护保养均为一般维修。,使用环节 操作法、操作规程上墙 操作人员持证上岗 按章操作（缓升缓降）、操作记录 巡回检查、维护保养记录（留下痕迹） 报废处理环节 停用、报废手续、废品处理环节（解体、不具有使用功能、拍照存档) 全寿命周期,管理环节（专人管理） 日常管理制度落实的监督检查 技术档案管理：一机一档 技术档案应当至少包括以下内容： （1）出厂随机文件； （2）特种设备使用证、注册登记表 （3）安装、改造
16、、大修记录及其验收资料； （4）运行使用、维护保养和常规检查记录； （5）特种设备及其安全附件、安全保护装置、测量调控装置及有关附属仪器仪表的日常维护保养记录；年度检验、定期检验、全面检验记录。 （6）特种设备运行故障和事故记录。 应急救援预案的制定和演习,六、反应釜,反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。 根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。,结构形式,反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。 并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。,夹套结构,夹套就是用焊接或法兰连接的方式在容器的外侧设置各种形状的结构，使其与容器的内壁形成密闭空间。在此空间内通入载热流体，加热或冷却容器内的物料，以维持物料的温度在预定的范围内。 夹套直径与桶体直径的关系：单位mm 常用夹套结构：整体式夹套：分可拆式、不可拆卸式,
