10化工装置拆装及试运行实操训练.docx

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10化工装置拆装及试运行实操训练

《化学工程与工艺》实验报告

实验名称化工装置拆装及试运行实操训练

班级化工2班姓名陈开湟学号201630364283成绩

同组成员熊楚思、叶梦蝶

一、实训目的

1.了解化工流程的基本组成。

2.掌握化工设备及管道的基本安装方法。

3.熟练掌握管道及阀门法兰连接的拆装操作。

4.熟练掌握紧固件及常用工具的使用方法。

5.通过本教学环节，获得对化工装置的感性认识，为后续课程打下基础。

二、化工装置基础知识

1．化工装置基本组成

典型的化工装置由化工单元设备、连接管道和自动控制单元组成。

按照功能不同，可将单元设备分为化学反应、混合物分离、能量交换、物料贮存和流体输送等基本类型。

单元设备通过管道连接，通过阀门完成启闭或流量调节。

自动控制单元可替代操作人员对流量、温度、压力、物位等变量进行指示、控制、记录、报警等操作。

2．化工装置安装基本程序

新建装置的安装通常按以下顺序进行：

设备就位、调校，利用设备上的鞍座、耳座、支座等部件，通过焊接（不可拆卸）和螺栓（可拆卸）将其固定在基础、支架或其他设备上；按照工艺流程图和管道布置图的要求进行管道连接，在适当的位置安装阀门、视镜、过滤器等管道附件；管道吹扫；试水试压。

完成各种检测和审批环节后，方可投料生产。

3．管道连接方式

管道的连接方式有固定式和活动式两种。

固定式连接用于不需要拆卸的管道，其连接强度高，不易泄漏，是化工管道的主要连接方式。

对于金属管道，固定式连接主要采用焊接。

活动式连接主要有法兰连接、螺纹连接、卡箍连接和承插连接，如图1所示。

ab

cd

图1管道的活动式连接

a.法兰连接；b.螺纹连接；c.卡箍连接；d.承插连接

法兰连接是化工装置中管道活动连接的主要形式。

使用时，将需要连接的管口两端分别连接（主要为焊接）在一对法兰上，法兰间加垫片，通过紧固件将两片法兰收紧，即完成连接。

法兰连接的优点是施工方便，拆装容易，密封性好，承压能力强。

4．常用阀门

（1）截止阀

截止阀如图2所示。

流体由阀瓣下方向上流经阀瓣与阀座间的环形空间进入阀瓣上部，由出口通道流出。

可以通过手轮转动阀杆，带动阀瓣升降以改变环形空间，从而改变流体的流动阻力来达到调节流量的目的。

截止阀有着优越的调节流量功能，适用于气体、蒸汽、各类液体，但不适用于有固体颗粒或高粘度流体。

截止阀可以以任意位置安装，但流体的流向应与阀门要求一致。

图2截止阀

1.手轮；2.阀杆；3.填料函；4.阀盖；5.阀瓣；6.阀座

（2）闸阀

闸阀通过一块与流体流动方向相垂直的闸板的启闭完成开启和关闭功能，如图3所示。

闸阀全开时，闸板可以完全升起进入阀体内，这时流体通道与直通管道一致，可大大降低流体通过阀门的阻力。

当闸阀部分开启时，虽可起到流量调节作用，但流体会在闸板后产生涡流，易引起闸板的侵蚀和振动，也易损坏阀体和密封面。

因此，闸阀只用作启闭型阀门，而不用作流量调节。

闸阀的闸板随阀杆一起作直线运动的，称为明杆闸阀。

当明杆闸阀开启时，阀杆也上升，故可从阀杆位置可粗略判断阀门的启闭状态。

在安装时，必须为阀杆的运动留出足够的空间。

阀杆不随闸板升降的称为暗杆闸阀或旋转杆闸阀。

图3闸阀

1.手轮；2.阀杆；3.填料函；4.阀盖；5.阀体；6.闸板

（3）球阀

球阀（见图4）的启闭件为固定在阀杆上的球体，球体中间有供流体流动的通道，当球体绕轴线旋转90°时阀门完成启闭。

球阀的流动阻力较小，全通径的球阀在全开时基本没有流阻。

球阀主要用于切断、分配和改变介质的流动方向，用于流体的调节与控制时要慎重。

由于球阀可快速启闭，且密封性能好，适用于安全等用途的管道启闭。

球阀可用于水、溶剂、酸、油品和天然气等一般介质，也适用于浆液和粘性流体，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。

图4球阀

1.阀杆；2.密封圈；3.球体；4.阀体

（4）止回阀

止回阀用于保证流体在管道中的单一流向，当流体顺流时开启，逆流时关闭。

图5为旋启式止回阀，此外还有升降式止回阀。

使用时一定要注意阀门的流向，以免装反。

图5旋启式止回阀

1.阀体；2.阀瓣；3.摇杆；4.阀盖

（5）安全阀

安全阀在系统工作压力超过给定值时即自动开启，使流体外泄，当压力回复正常后又自动关闭，以保证系统正常操作。

常用的有弹簧式安全阀。

三、实训装置

实训装置位于16-106室，为带有流体输送、热量交换、物料贮存和自动控制的小型系统。

物料贮存在贮罐V0101，经并联的泵P0101A、B泵送至换热器E0101的管程，换热后回到贮罐V0101。

贮罐V0102存贮换热介质。

图6为装置外观图。

图6实训装置外观图

四、实训步骤

（1）熟悉实验流程，了解各设备、管道、阀门、自动控制点和管道附件的作用。

（2）检查、记录各设备、阀门等装置的状况。

（3）通过软管对贮罐V0101灌水，至规定液位后停止进水。

再次检查，确认一切正常后，点动水泵，检查电机转向是否正确。

以水为物料开车运行，手动控制物料流量，保持系统稳态运行。

（4）将水打入贮罐，排净管路存水。

选择适当的工具拆卸指定阀门，注意观察法兰连接的基础结构。

（5）选择适当工具制备垫片。

（6）重新安装阀门，注意流向、手轮方位。

（7）待各组完成安装后，按开机要求检查设备，开泵打水循环，检查连接处密封状态，重复至完全不漏。

（8）切断水源、电源，检查设备状态，确认安全后结束实训。

五、安全及注意事项

（1）着装要求：

穿着军训作训服，佩戴棉纱手套、安全帽，长发须盘起，眼镜须戴稳或固定。

（2）实训开始前务必仔细检查设备、电路，重点检查电路是否有损坏、老化等现象，确保安全之后方可打开电源开关。

（3）设备及其零部件有一定重量，拆装时小组各成员要注意配合，轻拿轻放，不要伤及人员及损坏设备。

设备拆卸时，要注意对相邻管道和设备进行支撑，以免掉落伤人。

（4）实训过程实施的所有操作，均在了解原理、思考清楚后方可进行实操，安全第一。

六、预习部分

（1）化工单元设备结构、作用。

典型的化工装置由化工单元设备、连接管道和自动控制单元组成。

按照功能不同，可将单元设备分为化学反应、混合物分离、能量交换、物料贮存和流体输送等基本类型。

单元设备通过管道连接，通过阀门完成启闭或流量调节。

自动控制单元可替代操作人员对流量、温度、压力、物位等变量进行指示、控制、记录、报警等操作。

（2）化工管路特点，阀门、管道附件的作用。

化工管路是管子、各种管件、阀门及管架的总称。

在化工生产中，必须通过管路来输送和控制流体介质。

除此之外，在某些情况下，管路本身也同化工设备一样完成些化工过程（如吸收、冷却），即所谓“化工生产管道化”。

所以，化工管道同一切化工机械设备一样是化工生产中不可缺少的组成部分。

阀门是用来控制化工管路和设备的气体、液体或含有固体粉末的混合气体等介质流量和压力的一种管件。

阀门的大小是以阀门的公称直径DN多少来表示。

（3）化工设备、管道的连接方式。

1.法兰连接：

可拆卸、炼油化工常用方式，由法兰垫片、螺栓、螺母组成，法兰盘与管子焊接，简单经济牢固、严密。

2.螺纹连接，有弯头等带有内外螺纹的管件及活接头构成，依靠螺纹咬合接触密封。

3.焊接连接，用焊接方法连接管子与管件。

（4）紧固件特点及其选用原则。

紧固件类型众多、特点各异，有众多的专业化生产企业，首先要了解国内紧固件生产和质量情况，如生产的紧固件品种、规格和各种产品的特殊用途，以及部优、国优产品，骨干企业的名牌新产品或新、优、特产品，这些产品应该项优先选用的同时，要优先选用名、优新、特紧固件产品。

应本适用节约的原则进行选型，现以头部类型为例进行选型。

1、六角头，这类产品中还中带台、带孔、带凸台、带法兰面形工，该类并没有形有较高的力学性能，便于扳手拧紧，可施加较大的拧紧力矩，应用较广，支承面带凸如或法兰面，具有垫圈作用，增大承压面，有较好的防松性能，可用于钢结构件及重要主机结构的连接。

2、方头，头部面积大，便于扳手拧紧转动，可施加样大的拧紧力矩，而不易拧秃，多用于比较粗、经常拆装的结构上，但不宜用于运动的部件。

3、盘头，头部尺寸，头部有一字槽等，便于工具施拧，多用于低强度、低施拧力矩的产品，一般用于家用电器等尺寸不大的主机产品，规格多在MIO以下，M6以下用的更多。

（5）泵的选用原则。

1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。

2、必须满足介质特性的要求。

3、机械方面可靠性高、噪声低、振动小。

4、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。

5、离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。

（6）化工设备图的绘制方法。

化工设备图可用于表达各个零件间的装配关联图，绘制步骤包括：

一组视图、尺寸、技术要求、零件序号、标题栏、接管口顺序表、设备特性表的绘制。

（7）管道及仪表流程图（PID）的绘制方法。

工艺管道仪表流程图（PID图）也称带控制点的工艺流程图。

是借助统一规定的图形符号和文字代号，用图示的方法把建立石油化工工艺装置所需的全部设备、仪表、管道、阀门及主要管件，按其各自功能，在满足工艺要求和安全、经济的前提下组合起来，以起到描述工艺装置的结构和功能的作用。

①用规定的类别图形符号和文字代号表示装置工艺过程的全部设备、机械和驱动机，包括需就位的备用设备和生产用的移动式设备，并进行编号和标注。

②用规定的图形符号和文字代号，详细表示所需的全部管道、阀门、主要管件（包括临时管道、阀门和管件）、公用工程站和隔热等，并进行编号和标注。

③用规定的图形符号和文字代号表示全部检测、指示、控制功能仪表，包括一次性仪表和传感器，并进行编号和标注。

④用规定的图形符号和文字代号表示全部工艺分析取样点，并进行编号和标注。

⑤安全生产、试车、开停车和事故处理在图上需要说明的事项，包括工艺系统对自控、管道等有关专业的设计要求和关键设计尺寸。

七、实训作品

以下工作以小组为单位完成，并注明主要完成人。

（1）编制实训装置拆装操作规程。

（陈开湟）

1.管路安装

管路的安装应保证横平竖直，水平管其偏差不大千15mm/10m,但其全长不能大于50mm,垂直管偏差不能大于10mm。

2.法兰接合

法兰安装要做到对得正、不反口、不错口、不张口。

安装前应对法兰、螺栓、垫片进行外观、尺寸材质等检查。

未加垫片前，将法兰密封面清理干净，其表面不得有沟纹；垫片的位置要放正，不能加入双层垫片；紧固法兰时要做到：

拧紧螺栓时应对称成十字交叉进行，以保证垫片各处受力均匀；拧紧后的螺栓露出丝扣的长度不应大千螺栓直径的一半，并不应小千2mm,即紧好之后螺栓两头应露出2~4扣；管道安装时，每对法兰的平行度、同心度应符合要求。

法兰与法兰对接连接时，密封面应保持平行，法兰与管子组装时应注意法兰的垂直度。

为便千安装和拆卸，法兰平面距支架和墙面的距离不应小于200mm。

当管道的工作温度高千100摄氏度时，螺栓表面应涂一层石墨粉和机油的调和物，以便千操作。

当管道需要封堵时，可采用法兰盖；法兰盖的类型、结构、尺寸及材料应和所配用的法兰相一致。

3.螺纹接合

螺纹接合时管路端部应加工外螺纹，利用螺纹与管雏、管件和活管接头配合固定。

其密封则主要依靠锥管螺纹的咬合和在螺纹之间加敷的密封材料来达到。

常用的密封材料是白滚加麻丝或四氛膜，缠绕在螺纹表面，然后将螺纹配合拧紧。

4.阀门安装

阀门安装时应把阀门清理于净，关闭好进行安装，单向阀、截止阀及调节阀安装时应注意介质流向，阀的手轮便千操作。

5.泵的安装

泵的管路安装原则是保证良好的吸入条件与方便检修。

泵的吸入管路要短而直,阻力小，避免“气袋”标高要保证足够的吸入压头，泵的上方不要布置管路便于夕哀的检修。

6.水压试验

管路安装完毕后，应作强度与严密度试验，试验是否有漏气或漏管路的操作压力不同，输送的物料不同，试验的要求也不同。

当管路系统是进行水压试验，试验压力〈表压）为300kPa，在试验压力下维持5分钟，未发生渗漏现象，则水压试验合格。

（2）绘制装置的管道及仪表流程图（PID）。

（熊楚思）

（3）编制装置的设备清单。

格式如下：

（叶梦蝶）

设备清单

序号

设备位号

设备名称

规格、型号

数量

功率（kW）

主要材料

备注

1

V0101

储罐

/

1

/

不锈钢

无

2

V0102

储罐

/

1

/

不锈钢

无

3

P0101A

三相异步电动机

JB/T8680-2008

1

3

不锈钢

无

4

P0101B

三相异步电动机

JB/T8680-2008

1

3

不锈钢

无

5

E0101

换热器

304DN200mm

PN6MPa

1

/

不锈钢

无

管道材料清单

序号

管段号

介质名称

规格

数量（m）

材料

备注

1

PW01OO1

水（换热介质）

DN32

0.5

不锈钢

无

2

PW02001

水（换热介质）

DN32

1.345

不锈钢

无

3

PW03001

水（物料）

DN57

0.28

不锈钢

无

4

PW03002

水（物料）

DN57

2.090

不锈钢

无

5

PW03003

水（物料）

DN32

0.900

不锈钢

无

6

PW03004

水（物料）

DN38

0.8

不锈钢

无

7

PW03005

水（物料）

DN38

1.01

不锈钢

无

8

PW03006

水（物料）

DN45

1.335

不锈钢

无

9

PW03007

水（物料）

DN45

2.55

不锈钢

无

10

PW03008

水（物料）

DN57

0.38

不锈钢

无

11

PW03009

水（物料）

DN57

0.54

不锈钢

无

管道附件清单

序号

附件名称

规格型号

数量

主要材料

备注

1

闸阀

Z41W-16P

2

不锈钢

无

DN25mm

PN1.6MPa

150℃

Z41W-16P

1

不锈钢

无

DN32mm

PN1.6MPa

150℃

Z41W-16P

2

不锈钢

无

DN40mm

PN1.6MPa

150℃

Z41W-16P

4

不锈钢

无

DN50mm

PN1.6MPa

150℃

2

截止阀

J41W-16P

DN25mm

PN1.6MPa

150℃

2

不锈钢

无

J41W-16P

2

不锈钢

无

DN32mm

PN1.6MPa

150℃

J41W-16P

1

不锈钢

无

DN40mm

PN1.6MPa

150℃

3

止回阀

H44W-16P

1

不锈钢

无

DN32mm

PN1.6MPa

150℃

4

弹簧安全阀

A41H-16C

1

不锈钢

无

DN25mm

PN1.6MPa

300℃

5

球阀

/

1

不锈钢

无

6

电动阀

XPSLP16KBN32

额定行程25mm

控制信号4~20mA

220VAC50Hz

流量特性等百分比

10

不锈钢

　无

7

90°弯头

DN50mm

7

不锈钢

　无

DN32mm

4

DN20mm

11

DN40mm

4

DN25mm

4

8

三通

DN50mm

2

不锈钢

　无

DN40mm

2

9

变径

DN50mm→DN25mm

3

不锈钢

　无

DN32mm→DN21mm

1

DN21mm→DN76mm

1

DN40mm→DN50mm

1