炼油设备基础知识-静设备

炼油设备基础知识炼油设备基础知识（静设备）炼油设备基础知识绪论一、炼油工艺对设备的基本要求在炼油生产中，工艺是龙头，设备是为工艺服务的。随着工艺的改进和新工艺的出现，对设备提出了新的、更高的要求，促进了设备的发展，而设计合理、性能优良的设备又为先进的工艺过程的实现提供了保证。不同的工艺所使用的设备不同，对设备的要求也不尽相同，但概括而言有如下几方面要求。

⑴满足工艺要求⑵安全可靠地运行⑶结构简单、造价低廉、操作维护方便二、炼油设备的类型按作用，炼油设备大致分可为流体输送设备、加热设备、换热设备、传质设备、反应设备及储存设备等几种类型。炼油设备基础知识(一)流体输送设备流体输送设备的作用是将各种介质从一个设备输送到另一个设备，或者使其压力升高以满足炼油工艺的要求。包括各种泵、压缩机、鼓风机以及与其配套的管线和阀门等。(二)加热设备将油品加热到一定的温度，使其汽化或为油品进行反应提供热量的设备称为加热设备。炼厂中通常采用的是管式加热炉，它是一种火力加热设备，按结构有圆筒炉、立式炉、及斜顶炉等。炼厂中应用较多的是圆筒炉。(三)换热设备将热量从高温流体传给低温流体，以达到加热、冷凝、冷却油品，并从中回收热量、节约燃料的设备称为换热设备。换热设备的种类很多，按其使用目的有加热器、换热器、冷凝器、冷却器及再沸器等；按换热方式可分为直接混合式、蓄热式和间壁式。在炼油厂中，应用最多的是各种间壁式换热设备。炼油设备基础知识(四)传质设备传质设备的作用是利用介质之间的某些物理性质不同，如沸点、密度、溶解度等，将处于混合状态的物质中的某些组分分离出来。这类设备大多都呈细而高的塔状，所以通常也叫塔设备，如精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等。按结构，塔设备可分为板式塔和填料塔，其中板式塔应用较多。(五)反应设备反应设备的作用是完成一定的化学和物理反应。其中化学反应是起主导和决定作用的、物理过程是辅助的或伴生的。反应设备在炼油厂的应用也是很多的，如催化裂化、催化重整、加氢裂化、加氢精制等装置，都要采用不同类型的反应器。(六)储存设备用于储存各种油品、石油气及其他液体或气体物料的设备称为储存设备或储罐。按其结构特征有立式储罐、卧式储罐及球形储罐等。。

炼油设备基础知识第一章管道及管件第一节管道(一)管道分类根据管路中介质压力的高低可将管道分为高压、中压、低压及真空管道， 级别名称设计压力p／MPa真空管道p小于标准大气压低压管道0<p<1.6中压管道1.6≤p<4.04.0≤p<10.0高压管道10.0≤p≤35炼油设备基础知识根据被输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性及管道的设计压力将石油化工管道分为A、B、C三级，管道类别适用范围A1.剧毒介质管道2.设计压力大于或等于10MPa的易燃、可燃介质管道B1.介质闪点低于28℃的易燃介质管道2.介质爆炸下限低于10％的管道3.操作温度高于或等于介质自燃点的C级管道C1.介质闪点28—60℃的易燃、可燃介质管道2.介质爆炸下限高于或等于10％的管道不同级别的管道，其设计、制造、安装、使用、检验和修理改造的要求也不同炼油设备基础知识(三)管道的附件主要包括法兰、螺栓、垫片、弯头、三通、大小头、阀门等。法兰连接：1一垫片；2一管子；3一螺母；4一法兰；5一螺栓炼油设备基础知识法兰炼油设备基础知识管件炼油设备基础知识(三)管道的选材炼油厂常用的管道材料材质有10钢、20钢、20G、铬钼合金钢（1Gr5Mo)、不锈钢（304、316、321、316L）等。常用管道按制造方法有无缝钢管、有缝钢管和螺旋钢管三种。选材原则：对具有相同操作条件的管道，管子、管件、阀门、仪表件原则上应选同种材料或性能相当的材料。(四)管道的使用和维护1.管道的使用按规定使用管道，定时检查管道有无超温，超压、超负荷和过冷，管道有无异常振动，内部有无异常响声，有无发生液击。2.管道的检查管道投用后应进行定期检查。管道的定期检查分为外部检查、重点检查和全面检查，检查的周期应根据管道的综合分类等级确定。炼油设备基础知识

各类管道每年至少进行一次外部检查，每6年至少进行一次全面检查；I、Ⅱ、Ⅲ类管道每年至少进行一次重点检查，Ⅳ、Ⅴ类管道每2年至少进行一次重点检查。管道的外部检查主要是观察管道外表面有无裂纹、腐蚀及变形等缺陷，连接法兰有无偏口，紧固件是否齐全、有无腐蚀、松动等现象，用听声法检查管内有无异物的撞击、摩擦声等。第二节阀门

(一)阀门的分类阀门的种类繁多，分类方法也很多。按公称压力可分为真空阀、低压阀、中压阀和高压阀；按关闭阀件的驱动方式可分为手动阀、动力驱动阀(电磁阀、液动阀、气动阀、电动阀等)和自动阀(靠管路中介质本身能量驱动的阀门，如止回阀、安全阀、减压阀等)；按阀体材料可分为铸铁阀、铸钢阀、锻钢阀等。最常见的是按阀的结构特征分类，可分为闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、安全阀及减压阀等。炼油设备基础知识

(二)阀门的标识为了识别和辨认方便，通常在阀体上铸造、打印出如阀门的名称、型号、公称压力、公称直径、介质流向、开启刻度或表示开启的箭头、制造厂家及出厂时间等文字或符号，并在阀门的非加工面上涂上表示阀体材料的油漆。在缺少阀门图纸资料的情况下，可根据阀门上的铭牌和标志及涂漆的颜色，识别阀门的类别、结构形式及适用情况等。阀门型号中各单元代号闸阀Z球阀Q截止阀J蝶阀D节流阀L减压阀Y旋塞阀X疏水阀S止回阀H安全阀A炼油设备基础知识阀门的连接形式：包括内螺纹、外螺纹、法兰、焊接、对夹、卡套、卡箍等。压力等级：150Lb（PN2.0）300Lb（PN5.0）600Lb（PN10.0）等。阀体材料:WCBA105WC6CF8等（三）阀门的用途阀门是一种管路附件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，控制输送介质流动的一种装置，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流、溢流泄压等功能。

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闸阀1-阀座；2-闸板；3-阀杆；4-阀盖；5-止推凸肩；6--填料；7--填料压盖；8--手轮直通式截止阀l-阀座；2-阀盘；3-阀杆；4-阀盖；5-填料；6-填料压盖；7-轭：8-螺帽；9-手轮炼油设备基础知识3.炼油设备基础知识炼油设备基础知识(四)阀门的使用维护为了使阀门使用长久、开关灵活，保证安全生产，应正确使用和合理维护。一般应注意以下几点。(1)新安装的阀门应有产品合格证，外观无砂眼、气孔或裂纹，填料压盖应压平整，开关要灵活；使用阀门的压力、温度等级应与管道工作压力相一致，不可将低压阀门装在高压管道上。(2)阀门开完应回半圈，以防误开为关；阀门关闭费力时应用特制扳手，尽量避免用管钳，不可用力过猛或用工具将阀门关得过死。(3)阀门的填料、大盖、法兰、丝口等连接和密封部位不得有泄漏，若发现问题应及时紧固或更换，更换时不可带压操作，特别是高温、易腐蚀介质,以防伤人。(4)室外阀门，特别是明杆闸门阀，阀杆上应加保护套，以防风雪的侵蚀和尘土锈污；对用于水、蒸汽、重油管道上的阀门，冬天要做好防冻保暖工作，防止阀门冻凝、阀体冻裂。炼油设备基础知识(5)对减压阀、调节阀、疏水阀等自动阀门在启用时，应先将管道冲洗干净，未装旁路和冲洗管的疏水阀，应将疏水阀拆下，吹净管道再装上使用。(6)对蒸汽阀，在开启前应先预热并排除凝结水，然后慢慢开启阀门以免汽、水冲击，当阀全开后，应将手轮再倒转半圈，使螺纹之间严密；对长期闭停的水阀、汽阀应注意排除积水。(7)应经常保持阀门的清洁，不能依靠阀门支持其他重物，更不能在阀门上站人；阀门的阀体与手轮应按工艺设备的管理要求，做好刷漆防腐。炼油设备基础知识第二章换热设备在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为传热过程。传热过程的进行需要通过一定的设备来完成，这些使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。(一）换热器的分类换热设备按用途来分有换热器、冷凝器、再沸器、冷却器及加热器。按换热方式来分有混合式、蓄热式及间壁式三大类型，其中间壁式换热设备中又有多种形式。其中按传热面(固体壁面)的形状和结构特征又可分为“管式”和“板面式”两类。如套管式、螺旋管式、管壳式都属于管式；板片式、螺旋板式、板壳式等都属于板面式。应用最多的是管壳式换热器。

炼油设备基础知识（二）管壳式换热器管壳式换热器也称列管式换热器，具有悠久的使用历史，虽然在传热效率、紧凑性及金属耗量等方面不如近年来出现的其他新型换热器；但其具有结构坚固、可承受较高的压力、制造工艺成熟、适应性强及选材范围广等优点，目前，仍是炼油厂中应用最广泛的一种间壁式换热器，按其结构特点有如下几种形式。1.固定管板式换热器管壳式换热器主要是由壳体、管束、管板、管箱及折流板等组成，管束和管板是刚性连接在一起的。所谓“固定管板”是指管板和壳体之间也是刚性连接在一起，相互之间无相对移动。固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常要清洗，冷热流体温差不太大的场合。炼油设备基础知识炼油设备基础知识2.浮头式换热器浮头式换热器的一端管板是固定的，与壳体刚性连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相连，活动管板一侧总称为浮头。浮头式换热器适用于冷热流体温差较大(一般冷流进口与热流出口温差可达110℃)，介质易结垢常需要清洗的场合。在炼油厂使用的各类管壳式换热器中浮头式最多。3.U形管式换热器U形管式换热器不同于固定管板式和浮头式，只有一块管板。换热管作成U字形、两端都固定在同一块管板上；管板和壳体之间通过螺栓固定在一起。U形管式换热器适用于冷热流体温差较大、管内走清洁、不易结垢的高温、高压、腐蚀性较大的流体的场合。炼油设备基础知识炼油设备基础知识炼油设备基础知识管壳式换热器工作时，一种流体走管内，称为管程，另一种流体走管外(壳体内)，称为壳程。管内流体从换热管一端流向另一端一次称为一程，对U形管式换热器管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次称为两程。两管程以上(包括两管程)就需要在管板上设置分程隔板来实现分程，较常用的是单管程、两管程和四管程，壳程有单壳程和双壳程两种，常用单壳程，壳程分程可通过在壳体中设置纵向挡板来实现。

炼油设备基础知识（三）板面式换热器板面式换热器热量的传递是通过不同形状的板面来实现的，其传热性能比“管式”换热器优越，由于结构上的特点，使流体在较低的流速下能达到湍流状态，从而强化了传热作用。该类换热器由于采用板材制作，故在大批量生产时可降低设备成本，但其耐压能力比管式换热器差。板面式换热器类型较多，下面介绍几种常见的类型：螺旋板式换热器、板片式换热器、板翅式换热器等。炼油设备基础知识第三章加热炉加热炉是一种火力加热设备。它利用燃料在炉膛内燃烧时所产生的高温火焰和烟气，来加热在炉管内流动的原料油，使其达到生产工艺所要求的温度。（一）加热炉的分类按外形可分为:箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉。（二）加热炉的一般结构管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧及通风系统等组成。辐射室和对流室内分别装有辐射炉管和对流炉管。炼油设备基础知识

把炉管连接成串联的一组盘管的连接件叫炉管弯头或弯管，常见的有箱式回弯弯头、180°的急弯弯管等形式。箱式回弯头带有可拆卸的堵头，采用胀接或焊接的方法与炉管连接。回弯箱装在炉膛外部不与高温烟气直接接触，适用于结焦严重需要经常检修与机械清焦的炉管连接。急弯弯管一般是用炉管直接冲压而成。对流室炉管工作时，管内为原料油，管外为高温烟气，进行对流传热时，传热阻力主要在管外烟气一侧。为了提高管外烟气一侧的传热效果，对流炉管常采用钉头管或翅片管。炼油设备基础知识燃烧器是加热炉的重要组成部分，主要由燃料喷嘴、调风器、燃烧道三部分组成。喷嘴喷入燃料并利用蒸汽使其雾化，以利于与空气良好地混合。调风器也称风门，主要是引入并调节燃烧所需的空气，使空气与燃料迅速并良好地混合，形成稳定的并符合要求的火焰形状。空气预热器：在加热炉对流室或烟道内安装空气预热器回收烟气的余热，可有效地提高加热炉的热效率和降低能耗。热管是利用封闭在管内的工作物质，反复进行汽化、冷凝等相变过程用以高效传热的一种设备。其特点是传热量大、温度均匀、结构简单、工作可靠、没有运动部件、传热效率高。利用热管式空气预热器回收加热炉低温烟气的余热，效果非常显著。炼油设备基础知识（三）加热炉的检修加热炉的工作条件比较苛刻，设备长期在高温、高压及腐蚀性介质的作用下连续工作。为保证生产安全，加热炉工作一段时间后，必须停工检修。另外，加热炉因故障紧急停工时，需对损坏设备和部件进行抢修。检修项目主要包括如下几项：(1)检查炉管的结焦情况及炉管、回弯头的腐蚀和壁厚的变化情况，氧化爆皮、鼓泡、弯曲变形等情况。对结焦炉管进行清焦，对有损坏的炉管、弯头等进行修理或更换。(2)检查回弯头的堵头、顶紧螺杆、元宝螺母及回弯头其他位置有无裂纹及损坏，进行研磨修理或更换。(3)检查炉墙、烟囱等处的衬里，看火门、防爆门、回弯头箱等处的密封，对损坏处或不严密处进行修补处理；检查炉管的管架、吊钩、定位管、导向管等部件，对损坏的进行修理或更换。炼油设备基础知识(4)检查燃烧器及油、汽管线及阀门等处，对漏油、漏汽处进行修理或更换阀门、垫片；检查空气预热器，吹灰器等设备是否完好，烟囱挡板和风道挡板等转动是否灵活，对有问题的部件进行修理或更换。(5)检查辐射室、对流室、烟道、空气预热器等处有无积灰，如有积灰，应进行吹灰清扫。检查消防蒸汽线及紧急放空装置是否正常好用。。炼油设备基础知识第三章压力容器压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0．1MPa表压以上压力的容器。

石油化工生产过程中使用的压力容器形式多样，结构复杂，工作条件苛刻，危险性较大。（一）压力容器的分类1.按制造方法分：分为焊接容器、锻造容器、热套容器、多层包扎式容器、绕带式容器、组合容器等。

2.按制造材料分：分为钢制容器、有色金属容器、非金属容器等。

3.按几何形状分：分为圆筒形容器、球形容器、矩形容器、组合式容器等。

4.按安装方式分：分为立式容器、卧式容器等。

5.按受压情况分：分为内压容器、外压容器等。炼油设备基础知识6.按工艺过程中作用原理分：分为反应容器(代号R)、换热容器(代号E)、分离容器(代号S)、贮存容器(代号C，其中球罐代号B)。

7.按操作温度分：

(1)低温容器(t≤－20℃)。

(2)常温容器(t＞－20～150℃)。

(3)中温容器(t≥150～450℃)。

(4)高温容器(t≥450℃)。

8.按设计压力分：

(1)低压容器(代号L)0．1MPa≤P＜1．6MPa。

(2)中压容器(代号M)1．6MPa≤P＜10MPa。

(3)高压容器(代号H)10MPa≤P<100MPa。

(4)超高压容器(代号U)p≥100MPa。。炼油设备基础知识9.国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》(质技监局发[1999]154号，以下简称《容规》)根据压力容器操作压力、介质危害程度、容器功能、结构特性、材料和对容器安全性能的综合影响程度等，将压力容器分为三类：第一类、第二类、第三类。（二）压力容器的结构炼油设备基础知识第四章塔设备在炼油、化工及轻工业生产中，气、液两相直接接触进行传质传热的过程是很多的，如精馏、吸收、解吸、萃取等。这些过程都是在一定的压力、温度、流量等工艺条件下，在一定的设备内完成的。由于其过程中两种介质主要发生的是质的交换，所以也将实现这些过程的设备叫传质设备；从外形上看这些设备都是竖直安装的圆桶形容器，形如“塔”，故习惯上称其为塔设备。塔设备能够为气、液或液、液两相进行充分接触提供适宜的条件，即充分的接触时间、分离空间和传质传热的面积，从而起到相际间质量和热量交换的目的，实现工艺。（一）塔的分类按用途分类：精馏塔、.吸收塔、解吸塔、萃取塔、洗涤塔。按操作压力分类：常压塔、加压塔和减压塔。炼油设备基础知识根据塔内部构件的结构可以将其分为板式塔和填料塔两大类。（二）塔的一般结构塔设备尽管其用途各异，操作条件也各不相同，但就其构造而言都大同小异，主要由塔体、支座、内部构件及附件组成。塔体是塔设备的外壳，由圆筒和两封头组成，封头可以是半球形、椭圆形、碟形等。支座是将塔体安装在基础上的连接部分，一般采用裙式支座，有圆筒形和圆锥形两种，常采用圆筒形。裙座与塔体采用对接銲接或搭接焊接连接，裙座的高度由工艺要求的附属设备（如再沸器、泵）及管线的布置情况而定。板式塔中装有一定数量的塔盘，液体借自身的重量自上而下流向塔底（在塔盘板上沿塔径横向流动），气体靠压差自下而上以鼓泡的形式穿过塔盘上的液层升向塔顶。在每层塔盘上气、液两相密切接触，进行传质，使两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。炼油设备基础知识板式塔的塔盘常用的有泡罩形、浮阀形、筛板形、舌形及浮动舌形等。各种塔盘都有其自身的特点和适用场合，现分述如下：1.泡罩塔盘泡罩塔盘是工业上应用最早的一种塔盘，它是在塔盘板上开许多圆孔，每个孔上焊接一个短管，称为升气管，管上再罩一个“帽子”，称为泡罩，泡罩周围开有许多条形孔，其结构如图5-3所示。工作时，液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘，然后横向流过塔盘板，流入再下一层塔盘；气体从下层塔盘上升进入升气管，通过环形通道再经泡罩的条形孔流散到泡罩间的液层中。气、液接触状况如图5-4所示。泡罩塔盘具有如下优点：（1）气、液两相接触充分，传质面积大，因此塔盘效率高。（2）操作弹性大，在负荷变动范围较大时，仍能保持较高的效率。（3）具有较高的生产能力，适合大型生产。（4）不易堵塞，介质适应范围广，操作稳定可靠。炼油设备基础知识。炼油设备基础知识泡罩塔盘的不足之处是结构复杂、造价高，安装维护麻烦；气相压降较大。2.筛板塔盘筛板塔盘是在塔盘板上钻许多小孔，工作时液体从上层塔盘经降液管流下，横向流过塔盘进入本层塔盘降液管流入下一层塔盘；气体则自下而上穿过筛孔，分散成气泡，穿过筛板上的液层，在此过程中进行相际间传质、传热。筛板塔盘的结构及气、液接触情况如图5-5所示。筛板塔盘具有如下优点：（1）结构简单、制造维护方便。（2）生产能力大，比泡罩塔盘高20％～40％。（3）压降小，适用于减压操作。（4）比泡罩塔盘效率高，但不及浮阀塔盘。（5）若设计合理其操作弹性也较高，但不如泡罩塔盘。筛孔塔盘的缺点是小孔径筛孔易堵塞，故不宜处理脏、粘性大及带固体颗粒的料液。炼油设备基础知识。炼油设备基础知识3.浮阀塔盘浮阀塔盘是在塔盘板上开许多圆孔，（对常用的F型浮阀孔径为39mm），每一孔上都装有一带三条腿的可上下浮动的阀。浮阀的结构形式很多，有F型、V型、十字架型及A型等，最常用的是F-1型，其结构如图5-6所示。工作时，气、液流程与泡罩塔盘类似。气体通过阀孔将浮阀向上顶起，穿过环形间隙以水平方向吹入液层，气、液两相呈泡沫状进行传质传热。浮阀可随气速的增减在较宽的气速范围内自由调节升降，以保持稳定操作。浮阀塔盘上气、液两相接触状况如图5-7所示。炼油设备基础知识。炼油设备基础知识浮阀塔盘具有如下优点：（1）生产能力大，因浮阀在塔盘板上排列比泡罩更紧凑，故生产能力比泡罩提高20％～40％，与筛板塔盘差不多。（2）操作弹性大，因浮阀可在一定范围内自由升降以适应气量的变化，所以能在较宽的气流范围内保持高的效率。浮阀塔盘操作弹性比泡罩和筛板都要大得多。（3）效率高。由于气液接触充分，且蒸汽以水平方向吹入液层，故雾沫夹带较少，因此分离效果好，一般效率比泡罩塔盘高15%左右。（4）压降小。气流通过浮阀时只有一次收缩、扩大及转弯，故压降比泡罩塔盘低。（5）与泡罩塔盘相比，结构简单、制造安装液较方便，制造安装也较方便，制造费用仅为泡罩的60％～80％。浮阀塔盘由于其性能优良，又无特别明显的不足，因而在炼油、化工生产的塔设备中得到了广泛的应用。炼油设备基础知识4.舌形及浮动舌形塔盘舌形塔盘是在塔盘板上冲制许多舌形孔，如图5-8所示。工作时，液体在塔盘上的流动方向与舌孔的倾斜方向一致，气体从舌孔中喷射而出，由于气、液两相并流流动，故雾沫夹带较少，当舌孔气速达到一定数值时，将塔盘上的液体喷射成滴状，从而加大了气、液接触面积。舌形塔盘与泡罩塔盘相比具有塔盘上液层薄，持液量少，压力降小（约为泡罩的33～50％），生产能力大，结构简单，可节约金属用量12～45％，制造、安装、维修方便等优点。但因舌孔开度是固定的，在低负荷下操作易产生漏液现象，故其操作弹性较小。炼油设备基础知识浮动舌形塔盘是综合了舌形和浮阀得优点而研制出的一种塔盘，其结构如图5-9所示。浮动舌形塔盘既有舌形塔盘生产能力大、压降小、雾沫夹带少的优点，又有浮阀塔盘的操作弹性大、塔盘效率高、稳定性能好等优点，其缺点是舌片易损坏。炼油设备基础知识炼油设备基础知识填料塔中装填一定高度的填料，液体自塔顶沿填料表面向下流动，作为连续相的气体自塔底向上流动，与液体进行逆流传质，两相组分浓度