1　化工设备基础知识

1.1　容器的基本结构

1.1.1　化工容器的结构

化工设备广泛地应用于化工、食品、医药、石油及其相关的其他工业部门。虽然它们服务的对象、操作条件、内部结构不同，但是它们都有一个外壳，这一外壳称为容器。化工容器与其他行业的容器相比较有其自身的特点：它经常在高温、高压下工作，它里面的介质有可能是易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。因而要保证化工容器能长期安全运转，化工容器必须具备足够的强度、密封性、耐蚀性及稳定性。

化工容器常见的结构形式如图1-1所示。通常情况下，它是一个钢制圆筒形结构，主要由钢制圆筒体和两端的封头组成，并设有各种化工工艺接管（如物料进口管、出口管、压力表接管、液面计接管等），以及为检修方便开设的人孔、手孔和为保护容器安全而设置的安全装置（如安全阀、爆破片）等，整个容器借助支座安放在基础上。

为了便于设计，有利于批量生产，提高质量，降低成本，我国有关部门制定了化工容器零部件标准（如封头、法兰、支座、人孔、手孔等都有相关的标准），设计时可直接选用。

1.1.2　化工容器的分类

化工容器通常都是在一定的压力下工作的，因而化工容器又称为压力容器。化工容器的种类很多。我国《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21—2016国家质量监督检验检疫总局颁布）对压力容器的品种及压力等级、类别作了如下划分。

（1）按照压力容器在生产过程中的作用分类

按照化工生产的过程来看，一般都要在一定的设备中进行化学反应，而化学反应过程总是需要在一定的温度和压力下进行，会存在热量的传递和交换过程，所以相应地需要各种传热设备。然后，要从反应后的混合物中分离出需要的产物，再储存到容器中。所以，按照压力容器在生产过程中的作用原理，可将压力容器分为以下四种。

①反应压力容器（代号为R）。它主要用于完成介质的物理、化学反应，如反应釜、分解塔、合成塔、变换炉、煤气发生炉等。

②换热压力容器（代号为E）。它主要完成介质的热量交换，如热交换器、冷凝器、蒸发器、冷却器等。

③分离类容器（代号为S）。它主要完成介质的净化分离，如分离器、洗涤塔、过滤器、吸收塔、干燥塔等。

④储存类容器（代号为C，其中球罐的代号为B）。它主要用于储存或盛装生产用的原料气体、液体、液化气体等，如各种形式的储罐。

如果一种压力容器同时具备上述两种或两种以上容器的功能时，应根据其在工艺过程中的主要作用来划分。

（2）按照压力容器的压力等级分类

按压力容器的设计压力（p）将容器分为低压压力容器、中压压力容器、高压压力容器和超高压压力容器四个压力等级。

①低压容器（代号为L）：0.1MPa≤p<1.6MPa。

②中压容器（代号为M）：1.6MPa≤p<10MPa。

③高压容器（代号为H）：10MPa≤p<100MPa。

④超高压容器（代号为U）：p≥100MPa。

（3）按照压力容器的管理等级分类

为了有利于安全技术管理和监督检查，有利于安全生产，有利于压力容器的安全使用，根据容器所受压力的大小、介质的毒性和易燃、易爆程度以及压力和体积乘积的大小将压力容器分为三类，即一类压力容器、二类压力容器、三类压力容器，其中对第三类压力容器提出的安全保障性要求最高。确定压力容器安全管理类别的具体方法是：首先考虑介质的危害性，将毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质、易爆介质、液化气体划归第一组介质，其余介质为第二组介质，然后按照介质组别查对应的压力容器分类图，计入压力、容积因素，在图中确定压力容器的类别。只有第二组介质且压力较低的容器才有可能被归入要求相对不严格的第一类压力容器。（介质危害程度和爆炸危险程度按照HG/T 20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》确定）。

另外，压力容器还有其他的分类方式，如按照容器的形状来分，可将容器分为球形容器、圆筒形容器和矩形容器；按照相对壁厚来分，可将容器分为薄壁容器和厚壁容器；按照制造容器所用的材料来分，可将容器分为碳钢容器、合金钢容器、不锈钢容器和钛合金容器等。