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认识实习报告化工1206祁国宁2012011168本学年第三学期我们进行了第一次认识实习，通过上机学习和下厂参观的方式，主要内容为学习化工基本单元操作设备、化工基本生产装置，参观了解环氧乙烷的基本性质、用途、国内外生产现状和生产工艺。一、化工单元操作设备（一）管件与阀门为了输送液体或气体，必须使用各种管道，管道的连接方式有承插式连接、螺纹连接、焊接连接和法兰连接。管道中除直管道用钢管以外，还要用到各种管配件:管道拐弯时必须用弯头，管道变径时要用大小头，分叉时要用三通、四通，管道接头与接头相连接时要用法兰。有管件必然要有调节装置，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。在物质的运输过程中，需要有持续的动力，一般而言，这个动力的来源就是离心泵。下面以普通离心泵为例进行全面学习。a.基本构件：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。（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。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！（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，效率降低！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。25～1。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。b.工作原理：（1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，流速非常高。（2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化为静压能，减小能量损失。（3）液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。（4）叶轮外周安装导轮，使泵内液体能量转换效率高。导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。（5）后盖板上的平衡孔消除轴向推力。离开叶轮周边的液体压力已经较高，有一部分会渗到叶轮后盖板后侧，而叶轮前侧液体入口处为低压。（6）轴封装置保证离心泵正常、高效运转。c.操作规程：(1)、开机前的准备工作：启动前全打开离心泵的进料口阀门，必须让液体充满泵的进料管道，检查有无可能导致离心泵损坏的隐患，检查离心泵接地线是否接地。（2）、开机步骤：将离心泵的设备标志牌更换为正常运行，拿走不用的状态标示牌，开机前的准备工作做好以后，开启离心泵。启动电源开关，控制出口阀门开关大小来调整压力表指针示数。（3）、停机步骤：停机前先关闭出口，关闭离心泵，关闭离心泵进口管路上的阀门。对于物质的运输了解到的还有很多，比如离心式压缩机的工作原理，性能曲线；迷宫密封和浮环密封；喘振的产生，喘振线和喘振区。（三）、机械分离设备1、降尘室：用于净制气体的一种沉降器,最简单的是在气道中装置若干垂直挡板,使气体流过时变更其方向,降低其速度,所含的尘粒一部分就与挡板相撞而沉降。只能作为气体净制的初步处理，适用于燃烧炉气和高温气体的除尘。2、旋风分离器：旋风分离器是用于气固体系或者液固体系的分离的一种设备。工作原理为靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开。主要性能指标：（1）分离精度旋风分离器的分离效果：在设计压力和气量条件下，均可除去≥10μm的固体颗粒。（2）压力降正常工作条件下，单台旋风分离器在工况点压降不大于0.05MPa。（3）设计使用寿命旋风分离器的设计使用寿命不少于20年。（四）、传热设备列管式换热器是目前化工生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。固定管板式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。浮头式换热器，其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。填料函式换热器，这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。U型管式换热器，可解决热补偿问题。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。（五）、塔设备主要有板式精馏塔、填料式精馏塔、板式吸收塔、填料式吸收塔等。1、填料塔主要由塔体、填料、喷淋装置、液体分布器、填料支承结构、支座等组成。其特点为：结构简单、压力降小、填料种类多、具有良好的耐腐蚀性能，特别是在处理容易产生泡沫的物料和真空操作时，有其独特的优越性。适用范围：1）直径较小的塔；2）处理有腐蚀性物料；3）处理热敏性物料的真空蒸馏。常用填料大致分为两大类：（1）个体填料：例如：拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍形环等。（2）规整填料例如：栅板、θ网环、波纹填料等丝网波纹填料。常用的填料支承装置有栅板、格栅板、波形板等。。2、板式塔主要构架有：(1)塔体塔体是塔设备的外壳，通常由等直径、等壁厚的钢制圆筒和上、下椭圆封头组成。(2)支座支座是塔体与基础的连接部件。塔体支座的形式一般为裙式支座。(3)塔内件板式塔内件由塔板、降液管、溢流堰、紧固件、支承件及除沫装置等组成。(4)接管为满足物料进出、过程监测和安装维修等要求，塔设备上有各种开孔及接管。(5)塔附件塔附件包括人孔、手孔、吊柱、平台、扶梯等。二、化工生产装置重点学习合成氨的生产工艺流程，类举学习合成甲醇的工艺流程。氨的基本物理、化学性质在此不做赘述，氨的用途为：氮肥工业的原料，化学工业的原料，工业中常用的冷冻剂。（一）、氨合成工艺总述：原料—原料气制备—脱硫工序—变换工序—脱硫工序—气体精制—压缩与合成—氨。1、生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。②重质油制氨。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。2、合成氨生产工艺介绍1）造气工段具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。造气工艺流程示意图2）脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。脱硫工艺流程图3）变换工段变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。变换工艺流程图4）变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除。被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附。变换与脱硫工艺流程图5)碳化工段5.1、气体流程来自变换工段的变换气，依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔，变换气中的二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反应而被吸收。5.2液体流程浓氨水由浓氨水泵从吸氨岗位浓氨水槽打入付塔，一方面溶解塔内的结疤，另一方面吸收主塔尾气中的剩余二氧化碳，逐步提高浓氨水的碳化度。碳化工艺流程图6）精炼工段氨合成工艺气中还含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化剂中毒，因此在去氨合成工序前，必须进一步将CO和CO2脱除。8)压缩工段压缩工段的压缩机为六段压缩。由于合成氨生产过程中，变换、脱碳、粗醇与氨合成分别在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa条件下进行，压缩工段的任务就是提高工艺气体压力，为各个生产工段提供其所需的压力条件。9）氨合成工段氨合成工段的主要任务是将铜洗后制得的合格N2、H2、混合气，在催化剂的存在下合成为氨。压缩机六段来的压力为27MPa的新鲜补充气，与循环气混合后进入氨冷器、氨分离器、冷交换器，经循环机升压并经过油分离器除油后进入氨合成塔的内件与外筒的环隙，冷却塔壁，出来后经预热器升温后进入氨合成塔内件，完成反应后离开反应器，分别进入废热锅炉、预热器、软水加热器回收热量，最后经水冷器、冷交换器、氨冷器降温冷却，将合成的氨液化分离出系统，未反应的氮氢气循环使用。（二）、合成气（CO+H2）生产甲醇方法以一氧化碳与氢气为原料合成甲醇的方法有高压、中压和低压三种方法。1.高压法即用CO与H2在高温（340～420℃）高压（30.0～50.0Mpa）下用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。2.低压法即CO和H2在温度（275℃）压力（5.0MPa）下用铜基催化剂合成甲醇。低压法生产甲醇的压力一般在5MPa左右。3.中压法：即CO和H2在温度（235－315℃）压力（10.0－27.0MPa）下合成甲醇。从热力学角度分析，由于CO、CO2和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。甲醇合成的主要的化学反应CO+2H2→CH3OH+102.5kJ/molCO2+3H2→CH3OH+H2O+59.6kJ/molCO+H2O→CO2+H2+41.19kJ/mol甲醇合成的副反应甲醇合成的副反应可能生成醇类、烃类、醛、醚类、酯类和元素碳等。其反应式如下：烃类:醇类CO+3H2→CH4+H2O3CO+3H2→C2H5OH+CO22CO+2H2→CH4+CO23CO+6H2→C3H7OH+2H2OCO2+4H2→CH4+2H2O4CO+8H2→C4H9OH+3H2O2CO+5H2→C2H6+2H2OCH3OH+nCO+2nH2→CnH2n+1CH2OH+nH2O3CO+7H2→C3H8+3H2OOOCH3CH3OH+CH3COOH→CH3COOCH3+H2OCH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O合成甲醇的平衡常数一氧化碳和氢气合成甲醇是一个气相可逆反应，压力对反应起着重要作用，用气体分压来表示的平衡常数。.影响甲醇合成的工艺因素及工艺条件的选择：1、温度由一氧化碳加氢生成甲醇的反应和由二氧化碳加氢生成甲醇的反应均为可逆的放热反应，对于可逆的放热反应来讲，温度升高固然使反应速率常数增大，但平衡常数的数值将会降低。一般工业生产中反应温度取决于催化剂的活性温度，不同催化剂其反应温度不同。另外为了延长催化剂寿命，反应初期宜采用较低温度，使用一段时间后再升温至适宜温度。2、压力增加压力有利于反应向甲醇生成方向移动，增加装置生产能力，对甲醇合成反应有利。工厂对压力的选择要在技术、经济等方面综合考虑。3、空速