中国化工机械和（hé）石化设备专业生产企业

化工生产中为了将原料加工成一定（dìng）规格的成品，往往需要经（jīng）过原料（liào）预处理、化学反应以及反应产物的分离和精制等一系（xì）列化工过程（chéng），实现这些过程所用的机械称为化工设备。

化工设备一般分为静设备和动设备两大类。

1 静设备

静设（shè）备是指安装后处于静止状态即可在生产操作过程中无需（xū）动力传（chuán）动的设备。静设备（bèi）被（bèi）广泛地应用与生产中的传质（zhì）、传热、介质加热、化学反应等各种工艺过程以及（jí）储存物料（liào）。如各种容器、塔（tǎ）器、反应器、换热器等。

静设备部分（fèn）的投资大约（yuē）占全厂设备总投资的50%-60%。

1.1 精（jīng）馏塔

蒸馏是利（lì）用液体混合物中各组分挥发（fā）性的差异将其（qí）分离的化工单元（yuán）操作（zuò），按照蒸馏方式可以分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏以及特殊精馏等多种方式（shì）。

如果进（jìn）行（háng）多次部分气化或部分冷（lěng）凝，最终可得到较纯的轻、重组分，这称为精馏（liú）。精馏塔（tǎ）是进行精馏的一种塔（tǎ）式汽液接触装置，有板式塔与填料塔两种（zhǒng）主要类型。

板式（shì）塔由圆筒（tǒng）形塔体（tǐ）和按一定间距水平装在塔内的若干塔板组成；填料塔是以塔（tǎ）内的填料作为气液（yè）两相（xiàng）间接触构件的传质设备，塔内填充适当高度（dù）的填料，以增加两（liǎng）种流体间的接触表面。两者主要区别如下：

（1）填料塔操作范围较小，对于液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很（hěn）好（hǎo）地润湿，传质效果（guǒ）急剧下降；当液体负荷过大时，容易产生液泛。板式塔具有较大的操作范围；

（2）填（tián）料塔不宜（yí）处理含固（gù）体悬浮物（wù）的物料，而某些类型的板式塔（tǎ）（如（rú）大孔径穿流（liú）板塔）可（kě）以有效地处理这种物系，板式塔（tǎ）的（de）清（qīng）洗亦比填料塔方便；

（3）填料塔的压降比板式（shì）塔的小，因而对真空操作更为适宜。板式塔因为每块塔板的开孔率为5%-10%，又有25-50mm清液层，故压降大，各块（kuài）理论板压降约为（wéi）1Kpa；压降小是填料塔的主要优点，规整填料约0.15Kpa压降；

（4）对于真空精馏和常压（yā）精馏，填料塔（tǎ）的效率优于板式塔，其（qí）原因在于填料充分（fèn）利用了塔内空间（jiān），提供了大的传质面积，使得气液两相可以充分接触传质；

（5）板式塔较填料塔投资较小。

在实际生产过程中，精馏操作可分为间（jiān）歇精馏和连续精馏两种。对（duì）于石油化（huà）工等大型生产过程，主要是采用连续精馏。

1.2 换（huàn）热（rè）器

换（huàn）热器是将热流（liú）体的部分热量传递给冷流体的设备。石化装置常（cháng）用的是管壳式换热器、U型管换热器（qì）等，精细化工常用碟片式冷凝（níng）器、螺旋板冷（lěng）凝器等。

管（guǎn）壳式换热器适应性最大，使用最广泛。在中等（děng）压力（4.0Mpa以（yǐ）下）情况下，采用管（guǎn）壳式换热器最为合适。U型（xíng）管（guǎn）换热器适（shì）用于高压下（xià）操作。

1.3 空冷器（qì）

空冷器是以环境空气作为冷却介质，使管内高温工艺流体得到冷却或冷（lěng）凝的设备，一般布（bù）置在装置的最顶层。它（tā）与水冷相比，其优点是节省了大量的冷却用水，减少了工业（yè）地区（qū）水的污染问题；第二个优点是节省（shěng）了工厂的（de）投资和维修费用。它的缺点是占地面积大，造（zào）价较高。

图7 空冷器

1.4 加（jiā）热炉

管式加热炉是将炉管中通过的物料加热至所需温度（dù），然后进入下一工艺设备进行分馏、裂解或反应等。常用的（de）管式加热炉按其外形结构型式分为圆筒形加热炉、卧管立（lì）式加（jiā）热炉、立管（guǎn）立式加热炉等。

管式加热炉一般由辐（fú）射段和对（duì）流段组成（chéng）。在辐射段内，高温烟气主要以辐射的方式将加热量传给辐射管。烟气上升进入对流段，在对流段中（zhōng）烟气主要以对（duì）流的方式将热量传给对流管。为了提高加热炉（lú）的热效率，普遍采用余热回收系统（tǒng），并采用集中排烟的高（gāo）烟（yān）囱以减少环境污染。

1.5 储罐

储罐是（shì）用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制（zhì）储罐，按结构分（fèn）类可（kě）分为固定顶储（chǔ）罐、浮顶储罐、球形储罐等（děng）。50m3以上为大型储罐（guàn）多为（wéi）立式（shì）储罐；50m 3以下的为小型储罐多为卧式储罐，通（tōng）常用于生产（chǎn）环节或加油站。

1.5.1 固定顶储罐

固定顶储罐（guàn）是指罐顶为球冠状、罐体（tǐ）为圆柱形的一种钢制容器，制造简单、造价低廉，所以在国内外许多（duō）行业应用最为广（guǎng）泛，最常用的容积为 1,000 -10,000m 3。

固定顶罐顶部留有一定容量的气相空间，气相空（kōng）间大会使罐内储（chǔ）存油（yóu）品的（de）蒸发损失变（biàn）大（dà），所以固定顶罐不适宜轻质油品和原油的储存，主要用于储存闪点＞60℃的（de）各种馏分、燃料油、煤（méi）油（yóu）、低挥发性及重质油品。

1.5.2 浮顶储罐

浮顶储罐（guàn）是由漂浮在介质表面上的浮（fú）顶和立式圆（yuán）柱形罐（guàn）壁所构成（chéng）。浮顶随罐内介质储量的增加（jiā）或减少而升降，浮顶外缘与罐（guàn）壁之间有（yǒu）环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介（jiè）质挥发。浮（fú）顶储罐分为外浮顶和内浮顶（dǐng）两种（zhǒng）形式。

1.5.2.1 外浮顶储罐

外浮（fú）顶储（chǔ）罐适宜建造大容积储罐，建造大容积储罐不仅可以节（jiē）省单位储油容积的钢材耗量和建设投资，而（ér）且可以减少（shǎo）罐区的占地面积，节省油（yóu）罐（guàn）附件和罐区管网。

但是外浮顶储罐的（de）浮顶直接暴露在大气下，储存的油品容易被雨雪、灰尘玷污，故而外浮顶罐多用来储存原油（yóu）、乙烯原料，较少用于储存成（chéng）品油。

外浮顶储（chǔ）罐最大容积为150,000m。

1.5.2.2 内浮顶储罐

内浮（fú）顶储罐是在拱顶（dǐng）储罐内部增设（shè）浮（fú）顶而成，罐内增设浮顶可减（jiǎn）少介质的挥发损耗，外部的拱顶又（yòu）可以防止雨水、积雪及灰尘等进入（rù）罐内，保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存（cún）轻质（zhì）油，例如汽（qì）油、航空煤油等。

内浮顶最大容积为30,000m。

1.6 反应器

反应器是实现反应过程的设备（bèi），是化工（gōng）生产流程（chéng）中的中心环节（jiē）。反应器按结构大致可分为管式、釜式、塔式（shì）、固定床和流化床等类型，精细化工中常用反（fǎn）应釜。

固定床是装填（tián）有固体（tǐ）催化（huà）剂（jì）或固体反应物用以实现多相反（fǎn）应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒（lì）径2～15mm左右，堆积成一定高度（或厚度）的床层。床层静止不（bú）动，流体通过床层进行反应，主要（yào）用于实现气固相催化反应，如氨合（hé）成（chéng）塔、二氧（yǎng）化硫接触氧化器、烃（tīng）类（lèi）蒸汽转化炉等。

流化床是一种利用气体或（huò）液体通过颗粒状固体（tǐ）层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相（xiàng）反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反（fǎn）应（yīng）器。

2 动设备

动设备是指有（yǒu）驱动机带动的转动（dòng）设备，如（rú）泵、压缩机、风机、电机以及成型机、包装机、搅拌机（jī）等。

2.1 泵

泵是输（shū）送液体或使液体增压的（de）机械，它（tā）是将电机的机械能或其他外部能（néng）量传送给液体，使液体能量增加。石油化工装置用泵主要分三大（dà）类，即（jí）离心泵、往复泵和旋转泵。

2.1.1 离心泵

石油化工厂多采用离心泵，约占工艺用泵总量的80%-90%。离心泵的操作费用最省，维修工作（zuò）量小。

2.1.2 往复泵

往复泵有前后移动的柱塞，以置换液体迫使液体（tǐ）由出口嘴子留出。往复泵包括活塞泵、柱塞泵（计（jì）量泵）、隔膜泵。

图20 活塞泵

2.1.3 旋（xuán）转泵

旋转泵用以输送较重或粘度较大的物料，如润滑脂（zhī）、沥青、重燃（rán）料油等。旋转泵包（bāo）括齿轮泵、螺杆泵等。

2.2 风机

风（fēng）机是依靠（kào）输入的机械能，提高气体压力并排送（sòng）气体的机械。通常所说的风机包（bāo）括：引风机，鼓风机等。

图（tú）22 引风机、鼓风机

2.3 压缩机

压缩（suō）机（jī）将（jiāng）低压气体提升为高（gāo）压气体的一种从动的流体机械。化工生产装（zhuāng）置中常用离心式压缩机、往（wǎng）复式（shì）压缩机等。

在离心式压缩机中，气体从轴向进入，由于叶轮（lún）的旋转，气体（tǐ）被离心力告诉甩出叶轮，然后进入流通面积逐渐扩大的扩大器中，将动能转化成压力能。

图23 压（yā）缩机

3 总结

自控设计（jì）人员应了解化工（gōng）生产中常用设备的基本原理和常见的形式，有助于（yú）了（le）解项目工艺生（shēng）产流程，掌握典型设备的控制方案等（děng）。