内蒙古工业大学化工原理认知实习报告

二零一三年一月 化 工 学 院 本 科 认 识 实 习 报 告 学 生 姓 名 系 别 ： 专 业 ： 班 级 ： 实 习 地 点 ： 化 工 学 院 实 训 中 心 指 导 教 师 ： 高 智 老 师 学校代码： 10128 学 号： 201020518026 摘 要 化工原理是一门以化学、物理和数学原理为基础，研究物料在工业规模条件下，它所发 生物理或化学状态变化的工业过程及这类工业过程所用装置的设计和操作的一门技术学科。 认识实习是工科学生的一门必修课，也是一个重要实践环节。安全工程是保障劳动者生命健 康和财产的一门学科，纸上谈兵只会害人害己。因此对于安全工程专业的学生来说，理论联 系实际更显得尤为重要。 本次实习，我们参观了管路拆装实验装置、流体输送装置、吸收解吸装置、精馏操作装 置、传热操作装置、干燥装置等六种装置。本文对六项装置的原理、设备及安全措施进行了 分别的介绍，并对安全保障措施进行了总结。 关键词：仪表；化工原理实验；安全措施；单元操作 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 目录 前 言 1 第一章 管路拆装实验装置 2 1.1 管件 2 1.2 阀门 2 1.3 仪表 2 1.31 检测仪表 2 1.32 仪表的选用与安装 3 第二章 流体输送装置 3 2.1 流体输送装置单元操作原理 3 2.2 流体输送装置单元操作设备 4 2.21 单元操作主要设备及运行流程 4 2.22 离心泵结构 4 2.3 流体输送装置安全措施 5 第三章 吸收解吸装置 5 3.1 吸收解吸装置单元操作原理 5 3.2 吸收解吸装置单元操作设备及运行 5 3.3 吸收解吸装置安全措施 6 第四章 精馏操作装置 6 4.1 精馏操作装置单元操作原理 6 4.2 精馏操作装置单元操作设备 7 4.3 精馏操作装置安全措施 7 第五章 传热操作装置 7 5.1 传热操作装置单元操作原理 7 5.2 传热操作装置单元操作设备 8 5.3 传热操作装置安全措施 8 第六章 干燥装置 8 6.1 干燥装置单元操作原理 8 6.2 干燥装置单元操作设备 10 6.21 单元操作主要设备及运行流程 10 6.22 流化床结构 10 6.3 干燥装置安全措施 11 第七章 生产过程中安全措施总结 12 7.1 操作平台的安全保障措施 12 7.2 设备的安全保障措施 12 7.3 工艺流程的安全保障措施 12 生产实习心得体会 13 参考文献 14 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 1 前 言 2013 年 1 月 6 日，我们在内蒙古工业大学，化工学院实训中心进行了本学期 的认识实习。 认识实习是工科学生的一门必修课，也是一个重要实践环节。本次实习， 我们参观了拆装实验装置、流体输送装置、吸收解吸装置、精馏操作装置、传 热操作装置、干燥装置等六种装置。通过认识实习，使我们对化工原理相关装 置操作原理、操作设备、安全措施有了初步了解，对我们的实践与思考问题的 能力是一种提高，为进一步学习技术基础和专业课程奠定基础。认识实习是今 后参加生产一线工作的一种基础训练，是培养工程技术人才的必要阶段，也是 丰富生产经验的一种重要手段。 第 1 章 管路拆装实验装置 管路拆装实验装置包括：管路、管件、阀门、仪表等。 1.1 管件 管件是将管子连接成管路的零件。根据连接方法可分为承插式管件、螺纹 管件、法兰管件和焊接管件四类。多用与管子相同的材料制成。有弯头（肘管） 、 法兰、三通管、四通管（十字头）和异径管（大小头）等。弯头用于管道转弯 的地方；法兰用于使管子与管子相互连接的零件，连接于管端，三通管用于三 根管子汇集的地方；四通管用于四根管子汇集的地方；异径管用于不同管径的 两根管子相连接的地方。 1.2 阀门 阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、 稳压、分流或溢流泄压等功能。 截止阀结构简单，易于调节流量，但阻力较大。安装时，应使流体从阀盘 的下部向上流动，目的是减小阻力，开启更省力。 安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当 设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介 质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，对人身 安全和设备运行起重要保护作用。 1.3 仪表 从工业自动化仪表在信息传递过程中的不同，仪表可分为检测仪表、显示 仪表、集中控制装置、控制仪表、执行器等五种。 1.3.1检测仪表 检测仪表主要用来测量某些工艺参数，入温度、压力、流量、物位以及物 料的成分、物性等。 主要用来测量某些工艺参数，入温度、压力、流量、物位以及物料的成分、 物性等。 弹簧管压力表，主要组成部分为一弯成圆弧形的弹簧管，管的横切面为椭 圆形。作为测量元件的弹簧管一端固定起来，并通过接头与被测介质相连；另 一端封闭，为自由端。自由端与连杆与扇形齿轮相连，扇形齿轮又和机心齿轮 咬合组成传动放大装置。弹簧管压力表通过表内的敏感元件的弹性形变，再由 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 3 表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。 热电偶温度计通过热电偶直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信 号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度的温度计。 1.3.2仪表的选用与安装 检测仪表的选用，主要应根据工艺生产过程提出的技术条件、介质的工况、 测量范围、工艺允许误差、生产要求等具体情况，作具体分析全面考虑，合理 地选择仪表的种类、型号、量程、精度级等。仪表类型选择总的原则是必须满 足工艺生产要求。可从三方面考虑(1)被测介质的性质 如温度、压力高佩钻度 大小，有无腐蚀性，是否结晶，脏污程度，易燃易爆情况、氧化或还原性气氛 等。(2) 对显示要求 如是一般的现场指示，还是需要远传显示、信号报警、数 据累积或自动记录等。(3) 环境条件 高温或低温、电磁场、振动、腐蚀性、湿 度等。 检测仪表的安装，首先要熟悉工艺，合理选择安装点。其次参照规范安装， 避开各类的干扰源。 1.4 注意事项 转子流量计是用来测量管系中流体流量的，其安装有严格的要求。它必须 垂直安装在管系中，若有倾斜，会影响测量的准确性，严重时会使转子升不上 来。 第 2 章 流体输送装置 流体指具有流动性的物体，包括液体和气体，化工生产中所处理的物料大 多为流体。这些物料在生产过程中往往需要从一个车间转移到另一个车间，从 一个工序转移到另一个工序，从一个设备转移到另一个设备。因此，流体输送 是化工生产中最常见的单元操作，做好流体输送工作，对化工生产过程有着非 常重要的意义。 2.1 流体输送装置单元操作原理 流体流动的基本原理及其流动规律： （1）流体的输送 通常设备之间是用管道连接的，欲想把流体按照规定的 条件，从一个设备送到另一个设备，就需要选用适宜的流动速度，以确定输送 管路的直径。在流体的输送过程中，常常要采用输送设备，因此就需要计算流 体在流动过程中应加入的外功，为选用输送设备提供依据。 （2）压强、流速和流量的测量 为了了解和控制生产过程，需要对管路或 设备内的压强、流速及流量等一系列参数进行测定，以便合理地选用和安装测 量仪表，而这些仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据。 离心泵工作原理：液体随叶轮旋转在离心力作用下沿叶片间通道向外缘运 动，速度增加、机械能提高。液体离开叶轮进入蜗壳，蜗壳流道逐渐扩大、 流 体速度减慢，液体动能转换为静压能，压强不断升高，最后沿切向流出蜗壳通 过排出导管输入管路系统。 2.2 流体输送装置单元操作设备 2.21 单元操作主要设备及运行流程 主要设备：吸收塔、缓冲罐、高位槽、原料水槽、空气压缩机、真空泵、 离心泵、电动调节阀、手动调节阀。 原料槽料液输送到高位槽，有三种途径：由 1#泵或 2#离心泵输送；1#泵和 2#泵串联输送；1#泵和 2#泵并联输送。高位槽内料液通过三根平行管（一根可 测离心泵特性、一根可测直管阻力、一根可测局部阻力） ，进入吸收塔上部，与 下部上升的气体充分接触后，从吸收塔底部排出，返回原料槽循环使用。 空气由空气压缩机压缩、经过缓冲罐后，进入吸收塔下部，与液体充分接 触后顶部放空。真空泵为水环真空泵，可自动调节真空度，并利用真空，控制 高位槽液位正常。 2.22 离心泵结构 离心泵由六部分组成的，分别是：叶轮，泵 体，泵轴，轴承，密封环，填料函。 1. 叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出 力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装 配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求 光滑，以减少水流的摩擦损失。 2.泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支 撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3.泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接， 将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能 的主要部件。 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 5 4.轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。 5.密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的 水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产 生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳 内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在 0.251.10mm 之间为宜。 6.填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函 的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来也 不让外面的空气进入到泵内，始终保持水泵内的真空。 2.3 流体输送装置安全措施 盲板管理：防止生产过程、检修过程中不同物料的串料，保证管道系统之 间的切断。 离心泵故障联锁：保证安全生产，2#泵系统出现故障停止，自动联锁至 1# 泵启动。 测量仪表监视与报警：设备配有压力、温度等测量仪表，一旦出现异常及 时对相关设备进行集中监视并做适当处理。例如贮罐液位高低报警便于液位调 节控制。 第 3 章 吸收解吸装置 在化工生产过程中，气体的吸收和溶解气的解吸是重要的单元操作之一， 在工业生产中，吸收与解吸的合理匹配与联合操作，构成了气体吸收分离完整 的生产工艺过程。 3.1 吸收解吸装置单元操作原理 吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的重要单元操作过程。吸收过程是 利用气体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同，来分离气体混合 物。被溶解的组分称为溶质或吸收质，含有溶质的气体称为富气，不被溶解的 气体称为贫气或惰性气体。 溶解在吸收剂中的溶质和在气相中的溶质存在溶解平衡，当溶质在吸收剂 中达到溶解平衡时，溶质在气相中的分压称为该组分在该吸收剂中的饱和蒸汽 压。当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时，溶质就从气相溶入溶 质中，称为吸收过程。当溶质在气相中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时，溶 质就从液相逸出到气相中，称为解吸过程。 3.2 吸收解吸装置单元操作设备及运行 主要设备：吸收塔、解吸塔、不锈钢规整填料、稳压罐、富液贮槽、贫液 贮槽、液封槽、分离槽、贫液泵、富液泵、风机。 钢瓶内二氧化碳经减压后和风机出口空气混合后进入吸收塔下部，混合气 体在塔内和吸收液体逆向接触，混合气体中的二氧化碳被水吸收由塔顶排出。 出吸收塔富液排入吸收液缓冲罐后，经富液泵进入二氧化碳解吸塔上部，和解 吸塔风机来空气在塔内逆向接触，溶液中二氧化碳被解吸出来，随大量空气由 塔顶排出，溶液由下部进入解吸液缓冲罐，解吸液经解吸液泵打入吸收塔上部 循环使用，继续进行二氧化碳气体吸收操作。 3.3 吸收解吸装置安全措施 （1）控制好吸收塔和解吸塔液位，熟练进行液封操作，严防气体窜入吸收液储 槽和解吸液储槽。 （2）注意系统吸收液量，定时往系统补入吸收液。 （3）注意吸收塔进气流量及压力稳定，随时调节二氧化碳流量和压力至稳定值。 （4）防止吸收液跑、冒、滴、漏。 （5）注意泵密封与泄漏。注意塔、槽液位和泵出口压力变化，避免产生汽蚀。 第 4 章 精馏操作装置 4.1 精馏操作装置单元操作原理 1全塔效率 ET 全塔效率 ETNT/NP，其中 NT 为塔内所需理论板数，NP 为塔内实际板 数。板式塔内各层塔板上的气液相接触效率并不相同，全塔效率简单反映了塔 内塔板的平均效率，它反映了塔板结构、物系性质、操作状况对塔分离能力的 影响，一般由实训测定。 式中 NT 由已知的双组分物系平衡关系，通过实验测得塔顶产品组成 XD、 料液组成 XF、热状态 q、残液组成 XW、回流比 R 等，即能用图解法求得。 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 7 2单板效率 EM 是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化与经过一层理论塔板前 后的组成变化的比值。 3等板高度（HETP） 等板高度（HETP）是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它 的大小取决于填料的类型、材质与尺寸，受系统物性、操作条件及塔设备尺寸 的影响，一般由实训测定。对于双组分物系，根据平衡关系，通过实训测得塔 顶产品组成 XD、料液组成 XF、热状态 q、残液组成 XW、回流比 R 和填料层 高度 Z 等有关参数，用图解法求得理论板数后，即可确定： HETPZ/NT。 4.2 精馏操作装置单元操作设备 该装置采用乙醇-水体系，能进行间歇精馏和连续精馏实训。主要设备有塔 底产品槽、塔顶产品槽、原料槽、真空缓冲罐、冷凝液槽、原料液加热器、塔 顶冷凝器、再沸器、塔底换热器、蒸馏塔、回流液泵、原料液泵、真空泵。 原料储槽内的乙醇水溶液经进料泵输送至原料液加热器，经预热后，进入 精馏塔中部，气相由塔顶馏出，经塔顶列管冷凝器管程换热后进入回流罐。一 部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐。液 相由塔底进入塔釜，由再沸器加热汽化继续馏出乙醇组分。残液经塔底换热器 冷却后排入残液槽。 4.3 精馏操作装置安全措施 依照工艺操作指标进行温度控制、流量控制、液位控制、压力控制，当超 过标准上限或低于标准下限使通过声光报警器报警。 单回路、串级控制和比值控制等控制方案的实施保证设备的正常运行。 系统全回流时应控制回流流量和冷凝流量基本相等，保持回流液槽一定液 位，防止回流泵抽空。 精馏塔塔釜初始进料时进料速度不宜过快，防止塔系统进料速度过快、满 塔。 原料加热器启动时应保证液位满罐，严防干烧损坏设备。 第 5 章 传热操作装置 换热器为工业领域常见设备，各类不同的换热器在化工企业承担着重要作 用。换热器不但作为一个单独的化工单元操作，而且在其他生产装置中也常常 设置换热器来进行换热，如精馏装置中的回流冷凝器、再沸器、蒸发中的加热 部分等。 5.1 传热操作装置单元操作原理 根据传热机理的不同，热量传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐 射传热，但根据具体情况，热量传递可以以其中一种方式进行，也可以以两种 或三种方式同时进行。在无外功输入时，静的热流方向总是由高温处向低温处 流动。 两种流体分别在传热装置的管内和外管中流动，进行热量交换。热流体的 温度由 T1 降至 T2，冷流体的温度由 t1 升至 t2。由于热流体与冷流体之间存有 温度差tm，则热量通过间壁从热流体传给冷流体。 5.2 传热操作装置单元操作设备 主要设备：列管式换热器、板式换热器、套管式换热器、水冷却器、蒸汽 发生器、疏水阀、热空气加热器、风机。 5.3 传热操作装置安全措施 （1）输送蒸汽前先打开冷凝水排放阀门，排除积水和污垢；打开放空阀， 排除空气和其他不凝性气体。 （2）换热器投产时，要先通入冷流体，缓慢或数次通入热流体，做到先预 热后加热，切记骤冷骤热，以免换热器受到损坏，影响其使用寿命。 （3）进入换热器的冷热流体如果含有大颗粒固体杂质和纤维质，一定要提 前过滤和清除（特别是对板式换热器） ，防止堵塞通道。 第 6 章 干燥装置 干燥是利用热 能使湿物料中的湿分（水或其他溶剂） 汽化，水汽或蒸汽 经气流带走或由真空泵将其抽出以除去， 从而获得固体产品 的操作。在工、农、林、牧业得到广泛 应用。流化床干燥器是一种较为常用的干燥设备，适合大批量、连续性、全封 闭的操作特点，使其在化工、医药行业中受到青睐。 6.1 干燥装置单元操作原理 1. 干燥速率的定义 干燥速率定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积） 、单位时间内所除去 CGdXWUA 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 9 的湿分质量，即： (61) 式中， 干燥速率，又称干燥通量，kg/（m2s） ；U 干燥表面积，m2；A 汽化的湿分量，kg；W 干燥时间，s； 绝干物料的质量，kg；Gc 物料湿含量，kg 湿分/kg 干物料，负号表示 随干燥时间的增加而减X X 少。 2. 干燥速率的测定方法 （1）将电子天平开启，待用。 （2）将快速水分测定仪开启，待用。 （3）将 0.51kg 的湿物料（如取 0.51kg 的绿豆放入 6070的热水中泡 30min，取出，并用干毛巾吸干表面水分，待用。 （4）开启风机，调节风量至 4060m3/h，打开加热器加热。待热风温度 恒定后（通常可设定在 7080） ，将湿物料加入流化床中，开始计时，每过 4min 取出 10 克左右的物料，同时读取床层温度。将取出的湿物料在快速水分 测定仪中测定，得初始质量 和终了质量 。则物料中瞬间含水率 为iGiCiX iCiGX （62） 计算出每一时刻的瞬间含水率 ，然后将 对干燥时间 作图，如图i i i 61，即为干 燥曲线。 图 61 恒定干燥条件下的干燥曲线 上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不 同 下的 ，再由式 111 计算得到干燥速率 ，将 对 作图，就是干燥iXiid UX 速率曲线。 图 62 恒定干燥条件下的干燥速率曲线 内蒙古工业大学化工学院认识实习报告 11 6.2 干燥装置单元操作设备 6.21 单元操作主要设备及运行流程 主要设备:进料器、卧式多室流化床干燥器、旋风分离器、布袋分离器、星 形下料器、空气加热器、风机。 空气由鼓风机送到电加热炉加热后，分别进入卧式流化床的三个气体分配 室，然后进入流化床床层，在床层上与固体湿物料进行传热、传动后，由流化 床上部扩大部分沉降分离固体物后，经旋风分离器、布袋分离器分级除尘后分 为两路，一路直接放空；一路经循环风机提高压力后送入卧式流化床干燥器的 三个气体分配室作为补充气体和热能回收利用。 固体湿物料由星型下料器加入，经星型下料器控制流量后缓慢进入卧式流 化床床层，经热空气流化干燥后由出料口排入干燥出料槽。 6.22 流化床结构 1加料斗；2床层（可视部分） ；3床层测温点；4取样口；5出 加热器热风测点； 6风加热器；7转子流量计；8风机； 9出风口；10排灰口；11 旋风分离器。 6.3 干燥装置安全措施 连锁：在鼓风机 C501 和电加热炉 E501 加热功率之间设置了连锁，只有鼓 风机 C501 开启的情况下电加热炉 E501 加热功率才可以开启。 电源线设置：设置接地线。接地线用比较醒目的颜色，黄色。接地线与电 源线不得设置在同一线槽。不同电压交流电源线，则不可以同走一个线槽。 平台：（1）平台采用防滑压痕不锈钢板（2）水平扶手的最小高度应为 1100mm。阶梯的扶手的垂直高度至少应为 900mm。 （3） 栏杆的间距在 110mm 内。 （4）楼梯踏步的高度不宜大于 210mm，并不宜小于 140mm。 （5） 操作平台颜色选择合理。 （6）仪表安装位置、高度适