第一章 化工设备概述第一章 化工设备概述

目 录化工设备的应用、类型及基本要求1

化工设备常用材料2压力容器的类型及规范介绍3

第一节 化工设备的应用、类型及基本要求第一节 化工设备的应用、类型及基本要求

一、化工设备的应用 ● 典型炼油、化工生产装置所需的化工设备 序号 生产装置名称 所需的主要设

备 1 常减压 加热炉、分馏塔、换热器 空气冷却器、 各种油泵 2 催化裂化 加热炉、反应器、沉降器、 再生器、旋风分离器、分馏塔、 空气冷却器、离心式鼓风机、 各种油泵、各类容器

序号 生产装置名称 所需的主要设备

3 催化重整 加热炉、分馏塔、反应器、 抽提塔、各种换热器、各种油泵 4 溶剂脱沥青 加热炉、抽提塔、蒸发器、 丙烷压缩机、各种油泵 5 润滑油脱蜡 加热炉、各类塔器、转鼓式真 空过滤机、套管结晶器、离心式 空气压缩机、各种泵 6 合成氨 加热炉、反应器、分馏塔、 压缩机、换热设备、各种泵 7 丁烯氧化脱氢生产丁二烯 反应器、各种塔器、蒸发器、 空气压缩机、混合器、废热锅 炉、各种泵 8 乙烯催化水合生产乙醇 加热炉、反应器、压缩机、 分馏塔、洗涤塔、各种泵

● 化工设备的应用 化工设备不仅用于化工和炼油生产中，

而且在轻工、医药、食品、冶金、能源、交通等工业部门也有着广泛的应用。

二、化工设备的特点 ＊ 功能原理多样化 ＊ 外壳多为压力容器 ＊ 化工—机械—电气一体化 ＊ 设备结构大型化

三、化工设备的基本要求 ＊ 工艺性能要求 工艺性能要求通常包括：反应设备的反应速

度、换热设备的传热量、塔设备的传质效率、储存设备的储存量等。

＊ 安全性能要求 化工设备必须具有足够的强度和刚度，良好的

韧性、耐腐蚀性和可靠的密封性。 ＊ 使用和经济性能要求 在满足工艺要求和安全可靠运行的前提下，

要尽量作到适用和经济合理。

四、化工设备的类型 ＊ 加热设备 ＊ 换热设备 ＊ 传质设备 ＊ 反应设备 ＊ 塔设备

＊ 储存设备

第二节 化工设备常用材料第二节 化工设备常用材料

一、压力容器用钢的基本要求 较高的强度，良好的塑性、韧性，良好的焊接性

和耐腐蚀性。二、常用钢材介绍

● 钢板 ＊ 碳素结构钢钢板 在压力容器中可供选用的牌号有 Q235-A·F 、

Q235-A 、 Q235-B 、 Q235-C

＊ 压力容器用碳素钢和低合金钢钢板 这类材料属于一般压力容器专用钢板，常见的有

20R 、 16MnR 、 15MnVR 、 15MnVNR 、 18MnMoNbR 、 13MnNiMoNbR 、 15CrMoR 等

＊ 低温压力容器用低合金钢钢板 常见的有 16MnDR 、 15MnNiDR 、 09Mn2V

DR 、 09MnNiDR 、 07MnNiCrMoVDR 等 ＊ 不锈钢钢板 常见的有 0Cr13 、 0Cr18Ni9 、 0Cr18Ni10Ti 、

0Cr17Ni12Mo2Ti 、 0Cr19Ni13Mo3 等

● 钢管 钢管在化工设备中应用也是很多的，如

容器壳体上各种接管，管壳式换热器上的换热管、加热炉的炉管等。这些都要求使用无缝钢管，另外大直径的无缝钢管还可直接用来制作容器的壳体。

● 锻件 压力容器的某些零部件，如锻焊结构的

容器的筒节、压力容器法兰、换热器的管板、锻制平封头、锻制紧缩口等，都要求用锻件来制造。常用锻件的毛坯用筒形、环形、饼形、碗形、长颈法兰专用锻件、条形等 。

● 螺栓、螺母常用材料 ＊ 螺栓、螺母用材料的要求 材料机械强度要高，材料要具有良好的塑性、韧

性以及良好的机械加工性能；对高温和高强度螺栓用钢，还必须具有良好的抗松弛性、良好的耐热性以及较低的缺口敏感性；同时，螺栓与螺母需要配套使用，通常螺栓用材料的强度和硬度应略高于螺母用材料。

＊ 螺栓、螺母常用材料

见附表

三、压力容器用钢的选用原则 设备的使用和操作条件； 材料的力学性能； 材料的焊接和冷热加工性能； 设备的使用功能和制造工艺；国家或行业的相关标准； 材料的来源与价格。

第三节 压力容器的类型及规范介绍第三节 压力容器的类型及规范介绍

一、压力容器的类型 ● 压力容器的定义 是指压力和容积达到一定的数值，容器所处的工作

温度使其内部介质呈气态的密闭容器。按中国《压力容器安全技术监察规程》的规定，同时具备下列条件的容器称为压力容器。

＊ 工作压力大于等于 0.1MPa （不含液柱静压力）； ＊ 直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于 0.15m，且容积大于等于 0.025m3；

＊ 介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

● 压力容器的分类 ＊ 按工艺用途分类 反应容器、换热容器、分离（传质）容器、 储存容器 ＊ 按承压方式分类 内压容器、外压容器 ＊ 按设计压力高低分类

低压容器 0.1 MPa≤p＜ 1.6 MPa。 中压容器 1.6 MPa≤p＜ 10.0 MPa。 高压容器 10.0 MPa≤p＜ 100 MPa。超高压容器 p≥100 MPa。

＊ 按容器的工作温度分类 低温容器 设计温度≤ -20℃。 常温容器 设计温度＞ -20 ～ 200℃。中温容器 设计温度＞ -200 ～ 450℃。高温容器 设计温度＞ -450℃

＊ 按安全技术监察规程的要求分类 第一类压力容器 所有的低压容器（已划分为第二类和第三类者除外）都是第一类压力容器。

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（已划分为第三类者除外）。易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器。

毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器。 低压管壳式余热锅炉。 低压搪玻璃压力容器。

第三类压力容器

具有下列情况之一的为第三类压力容器。 高压容器。 毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器。 毒性程度为极度和高度危害介质，且设计压力和容积的乘积大于等于 0.2 MPa•m3 的低压容器。

易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力和容积的乘积大于等于 0.5 MPa•m3 的中压反应容器。

易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力和容积的乘积大于等于 10 MPa•m3 的中压储存容器。

高压、中压管壳式余热锅炉。 中压搪玻璃压力容器。 用标准抗拉强度大于 540 MPa的高强度钢制造的压力容器。 移动式压力容器。包括介质为液化气体和低温液体的铁路罐车，液化气体运输（半挂）罐式汽车、低温液体运输（半挂）罐式汽车、永久气体运输（半挂）罐式汽车，介质为液化气体和低温液体的罐式集装箱。

容积大于等于 50 m3 的球形容器； 容积大于 5 m3 的低温液体储存容器。

＊ 其他分类方法 按照容器的相对壁厚分 薄壁容器、厚壁容器， 按照容器安装时的相对位置分 立式容器、卧式容器 按照容器的几何形状分 圆筒形容器、球形容器、锥形容器 椭圆形容器、矩形容器

二、压力容器规范介绍 中国主要的压力容器标准和管理规范 ● GB150—1998《钢制压力容器》 GB150—1998 是中国压力容器方面一部最重要的国家标准，该标准规定了钢制压力容器在设计、制造、检验与验收方面的要求。

● GB151—1999《管壳式换热器》 GB151—1999是管壳式换热器的国家标准，是管壳

式换热器设计、制造、检验与验收、安装、试车和维护的基本依据。

● JB4710—2000《钢制塔式容器》 JB4710—2000是压力容器方面的行业标准，是塔

式容器设计、制造、检验与验收的直接依据。

● 《压力容器安全技术监察规程》 该规范是压力容器安全管理的一个技术

法规，同时也是政府对压力容器实施技术监督和管理的依据