45-第五章-静置设备与工艺金属结构工程

第五章-静置设备与工艺金属结构工程第四节 静置设备与工艺金属结构工程 二、静置设备制作和安装（一）容器。主要有矩形、球形和圆筒形三种。矩形容器制造方便，但承压能力差，只用作小型常压储槽。球形容器，承压能力好，但由于安置内件不方便且制造工艺复杂，多用作承受一定压力的大中型储罐。圆筒形容器，制造容易，安装内件方便，且承压能力较好，被广泛应用。（二）塔器1.塔设备分类及性能根据塔内气、液接触部件的结构形式，可分为两大类：板式塔与填料塔。（1）板式塔常用的板式塔有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形喷射塔以及一些新型塔和复合型塔（如浮动喷射塔、浮舌塔、压延金属网板塔、多降液管筛板塔等。）（1）板式塔1）泡罩塔。泡罩塔的优点是不易发生漏液现象，有较好的操作弹性；塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强。缺点是塔板结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，故生产能力不大。板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分布不均，也影响了板效率的提高。2）筛板塔。筛板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板易堵塞。【例2014-单选题】该塔突出的优点是结构简单、金属耗量小、总价低，主要缺点是操作弹性范围较窄、小孔易堵塞，此塔为（ ）。A.泡罩塔B.筛板塔C.喷射塔D.浮阀塔网校答案：B3）浮阀塔。浮阀塔是国内许多工厂进行蒸馏操作时最乐于采用的一种塔型。在吸收、脱吸等操作中也有应用，效果较好。浮阀结构简单，制造方便，广泛用于化工及炼油生产中。阀塔具有下列优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压降及液面落差较小，塔造价较低。【例-单选题】具有生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压降及液面落差较小，塔造价较低。是国内许多工厂进行蒸馏操作时最乐于采用的一种塔型。该塔是（ ）。A.泡罩塔 B.筛板塔C.浮阀塔 D.喷射型塔 网校答案：C（2）填料塔填料塔结构简单，具有阻力小和便于用耐腐材料制造等优点，尤其对于直径较小的塔、处理有腐蚀性的物料或减压蒸馏系统，都表现出明显的优越性。另外，对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作，也宜采用填料塔。毛细管填料是近年来发展起来的新技术，该填料利用毛细管来影响长程相互作用力， 可使原需要共沸精馏等的物料在一个塔内完成且再也无须共沸剂等中间物料，大大提高了 精馏效率，有效降低了塔高。 【例-单选题】塔结构简单，阻力小、可用耐腐材料制造，尤其对于直径较小的塔，在处理有腐蚀性的物料或减压蒸馏时，具有明显的优点。此种塔设备为（ ）。A.泡罩塔B.筛板塔C.浮阀塔D.填料塔网校答案：D为使填料塔发挥良好的效能，填料应符合以下要求：1）有较大的比表面积。还要有良好的润湿性能及有利于液体在填料上均匀分布的形状。2）有较高的空隙率。3）从经济、实用及可靠的角度出发，还要求单位体积填料的重量轻、造价低，坚固耐用，不易堵塞，有足够的力学强度，对于气、液两相介质都有良好的化学稳定性等。【例2015-单选题】填料是填料塔的核心，填料塔操作性能的好坏与所用的填料有直接关系。下列有关填料的要求，正确的是（ ）。A.填料不可采用铜、铝等金属材质制作B.填料对于气、液两相介质都有良好的化学稳定性C.填料应有较大的密度D.填料应有较小的比表面积网校答案：B（三）换热设备2.几种常用换热器常用的换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、板片式等。（1）夹套式换热器。夹套式换热器构造简单。该种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器的限制，因此只适用于传热量不大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使容器内液体作强制对流；为了弥补传热面的不足，还可在容器内加装蛇管换热器。（2）蛇管式换热器。1）沉浸式蛇管换热器。优点是结构简单，价格低廉，便于防腐，能承受高压。主要缺点是由于容器的体积比蛇管的体积大得多，故管外流体的对流换热系数较小，因而总传热系数K值也较小。如果在容器内加搅拌器或减小管外空间，则可提高传热系数。2）喷淋式蛇管换热器。多用作冷却器。它和沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果较好等优点，其缺点是喷淋不易均匀。（2）蛇管式换热器。（3）套管式换热器。套管式换热器优点是：构造较简单；能耐高压；传热面积可根据需要而增减；适当地选择管子内径、外径，可使流体的流速较大，且双方的流体可作严格的逆流，有利于传热。缺点是：管间接头较多，易发生泄漏；单位换热器长度具有的传热面积较小。故在需要传热面积不太大而要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。【例-单选题】构造较简单，传热面积可根据需要而增减，双方的流体可作严格的逆流。用于传热面积不太大而要求压强较高或传热效果较好的场合。此种换热器是（ ）。A.夹套式换热器 B.沉浸式社管换热器C.喷淋式蛇管换热器D.套管式换热器 网校答案：D（4）列管式换热器。列管式换热器是目前生产中应用最广泛的换热设备。与前述的各种换热管相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好，且结构简单、制造的材料范围广、操作弹性较大。因此在高温、高压的大型装置上多采用列管式换热器。根据热补偿方法不同，列管式换热器有下面几种形式：【例2015-单选题】传热面积大、传热效率好，且结构简单，操作弹性较大，在高温、高压的大型装置上使用的换热器是（ ）。A.套管式换热器B.蛇管式换热器C.板片式换热器D.列管式换热器网校答案：D1）固定管板式热换器。两端管板和壳体连接成一体，因此它具有结构简单和造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较洁净且不易结垢的物料。当两流体的温差较大时，应考虑热补偿。2）U型管换热器。如图所示。管子弯成U型，管子的两端固定在同一块管板上，因此每根管子都可以自由伸缩，而与其他管子和壳体均无关。这种形式换热器的结构也较简单，重量轻，适用于高温和高压场合。其主要缺点是管内清洗比较困难，因此管内流体必须洁净；且因管子需一定的弯曲半径，故管板的利用率差。3）浮头式换热器。如图所示。当管子受热（或受冷）时，管束连同浮头可自由伸缩，而与外壳的膨胀无关，浮头式换热器不但可以补偿热膨胀，而且由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修，故浮头式换热器应用较为普遍，但结构较复杂，金属耗量较多，造价较高。4）填料函式列管换热器。该换热器的活动管板和壳体之间以填料函的形式加以密封。在一些温差较大、腐蚀严重且需经常更换管束的冷却器中应用较多，其结构较浮头简单，制造方便，易于检修清洗，参见下图。【例2013-单选题】该换热设备结构简单，制造方便，易于检修清洗，使用于温差较大、腐蚀性严重的场合。此种换热器为（ ）。A.固定管板式换热器B.浮头式换热器C.填料函式列管换热器D.U形管换热网校答案：C三、金属油罐的制作和安装（一）油罐分类3.按油罐的不同结构形式划分：（1）固定顶储罐。（2）无力矩顶储罐（悬链式无力矩储罐）。其顶板纵断面呈悬链曲线状。由于这种形状的罐顶板只受拉力作用而不产生弯矩，所以称为无力矩顶油罐。（3）浮顶储罐。可分为浮顶储罐、内浮顶储罐（带盖内浮顶储罐）。1）浮顶储罐。罐内液体在顶盖上下浮动时与大气隔绝，从而大大减少了储液在储存过程中的蒸发损失。采用浮顶罐储存油品时，可比固定顶罐减少油品损失80%左右。2）内浮顶储罐。2）内浮顶储罐。一是与浮顶罐比较，因为有固定顶，能有效地防止风、砂、雨雪或灰尘的侵入，绝对保证储液的质量。同时，内浮盘漂浮在液面上，使液体无蒸气空间，可减少蒸发损失85%96%；减少空气污染，降低着火爆炸危险，特别适合于储存高级汽油和喷气燃料及有毒的石油化工产品；由于液面上没有气体空间，还可减少罐壁罐顶的腐蚀，延长储罐的使用寿命。二是在密封相同情况下，与浮顶相比可以进一步降低蒸发损耗。内浮顶储罐的缺点：与拱顶罐相比，钢板耗量比较多，施工要求高；与浮顶罐相比，维修不便（密封结构），储罐不易大型化，目前一般不超过10000m。【例-多选题】与浮顶罐比较，内浮顶储罐的优点是（ ）。A.绝对保证储液的质量B.降低蒸发损耗 C.维修简便，储罐易大型化D.特别适合于储存高级汽油网校答案：ABD（三）金属油罐的制作安装3.金属油罐的安装施工方法根据金属油罐的不同结构，可选用抱杆倒装法、卷装法、充气顶升法和水浮正装法（参见表5.4.1）。表5.4.1 各类油罐的施工方法选定4.金属油罐的试验（2）油罐严密性试验。罐底焊接完毕后，通常用真空箱试验法或化学试验法进行严密性试验，罐壁严密性试验一般采用煤油试漏法，罐顶则一般利用煤油试漏或压缩空气试验法以检查其焊缝的严密性。【例-单选题】金属油罐罐壁严密性试验一般采用（ ）。A.真空箱试验法B.煤油试漏法C.化学试验法D.压缩空气试验法网校答案：B四、球形罐的制作和安装（一）球罐的构造与分类1.球罐的构造球罐由本体、支柱（承）及附件组成。（1）球罐本体。 球壳有环带式（橘瓣式）、足球瓣式、混合式结构三种形式。2.球罐分类（2）按壳体层数分为单层壳体和双层壳体球罐。1）单层壳体球罐。单层壳体球罐最常见，多用于常温高压和高温中压球罐。2）双层壳体球罐。由外球和内球组成，由于双层壳体间放置了优质绝热材料，所以绝热保冷性能好，适用于液化气或超高压气体的储存，目前使用不多。（二）球罐的安装施工1.球罐的拼装方法。（1）分片组装法。采用分片组装法的优点是：施工准备工作量少，组装速度快，组装应力小，而且组装精度易于掌握，不需要很大的吊装机械，也不需要太大的施工场地，缺点是高空作业量大，需要相当数量的夹具，全位置焊接技术要求高，而且焊工施焊条件差，劳动强度大。分片组装法适用于任意大小球罐的安装。（2）拼大片组装法。拼大片组装法是分片组装法的延伸，减少了高空作业，提高了焊接质量。（3）环带组装法。优点：纵缝的组装精度高，拘束力小，减少了高空作业和全位置焊接，施工进度快，提高了工效，能保证纵缝的焊接质量。缺点：占用场地大；组装时需用的加固支撑较多；需较大的吊装机械。另外，环缝组对时难以避免强制性组装，因而强装焊接后产生较大的应力。环带组装法一般适用于中、小球罐的安装。（4）拼半球组装法。这种施工方法的特点是：高空作业少，安装速度快，但需用吊装能力较大的起重机械。仅适用于中、小型球罐的安装。（5）分带分片混合组装法。适用于中、小型球罐的安装。【例2015-单选题】组装速度快且应力小，不需要很大的吊装机械，能适用于任意大小球罐安装的方法是（ ）。A.分片组装法B.分带分片混合组装法C.环带组装法 D.拼半球组装法 网校答案：A五、气柜的制作和安装（二）湿式气柜的制作和安装方法3.气柜安装质量检验（1）施工过程中的焊接质量检验。焊接规范要求：1）气柜壁板所有对焊焊缝均应经煤油渗透试验。2）下水封的焊缝应进行注水试验，不漏为合格。 3）当钢板厚度为8mm以上时，水槽壁对接焊缝应进行无损探伤检查，立焊缝检查不少于10%，环缝不少于5%。（2）气柜底板的严密性试验。可采用真空试漏法或氨气渗漏法。（3）气柜总体试验。1）气柜施工完毕，进行注水试验。气柜施工完后，经检查合格后首先进行注水试验，其目的一是预压基础，二是检查水槽的焊接质量。水槽注水试验不应少于24h。2）钟罩、中节的气密试验和快速升降试验。目的是检查各中节、钟罩在升降时的性能和各导轮、导轨、配合及工作情况，以及整体气柜密封的性能。【例-多选题】气柜施工完毕，应进行的