過程工業(yè)是生產流程型材料的工業(yè),對于流程型產品是以流體為主要原材料生產出來的產品,流體包含著氣體、液體以及粉塵類的物體。所涵蓋的服務領域非常廣泛,包含著石油化工、生物化工、化學、煉油、食品等等。
在工業(yè)流程生產工藝中,需要有一系列的物理和化學的過程,包含傳質、傳熱、分離、反應等等,這一系列的物理和化學過程要完成必須要有一套完整的設備,稱之為流程設備。
過程工業(yè)及設備(圖片來源于網絡)
從上圖工廠中可以大致看到,分布在許多位置的設備,以及連接這些設備的相關管道。
這些流程設備,按照用途和原理,可以分為4種類型:
第一類是反應設備
反應設備主要是在容器內完成一系列的物理和化學的反應。反應設備可以是反應器、反應釜、氣液反應器、發(fā)酵反應器、流化床反應器、組合反應器、循環(huán)反應器等等。其中反應釜是典型的一種反應設備。看反應釜的結構,底部有一個非常大的容器,物料就在里面完成物理和化學的反應。在容器的上部有電機 ,會帶動內部的轉軸,經過減速器帶動攪拌器來攪拌,從而使得物質可以充分混合。
反應器示意圖
第二類是儲存設備
儲存設備主要是用來盛放氣體、液體或者是壓縮性的液化性氣體??梢允窃牧?,也可以是半成品或者是成品,其中圓筒形的儲罐應用非常廣泛,圓筒形的儲罐可以是臥式,也就是中心軸線是水平的,也可以是立式,中心軸線是直立的設備,它的主要用途就是儲存。除了有一個很大的容器之外,還需要有物料的進出口接管,內部的結構相對會比較簡單。
儲存設備示意圖
還有一種非常特殊的儲存設備,它的整體外形是一個很大的球形結構,稱為球形儲罐,球形儲罐主要用來儲存物料,利用球體容積大的特點來進行儲存。在同樣表面積和同樣材料的情況下,球體可以獲得比其他形狀更大的容積,從而更好儲存物料。
球罐示意圖
第三類是換熱設備
換熱主要是完成兩種介質的熱量交換,但是又不能混合,所以換熱設備內部,其實有兩個或是多個的獨立空間。管殼式換熱器是一種非常典型的換熱設備,在內部有兩個獨立的空間,一種介質在管程內流動,另外一種介質在殼程內流動,實現熱量的交換。
換熱器示意圖
下圖中是U型管換熱器的管束,也是一種非常典型的管殼式換熱器。
U型管管束
第四類是分離設備
分離設備主要用于完成介質的液體壓力和液體壓力的平衡,作用于緩沖和氣體的凈化分離的設備。分離設備可以是萃取塔、精餾塔、吸附塔、反滲透膜過濾器、葉片過濾機、旋風分離器、活性炭過濾器等。
塔設備示意圖
常見的一般是塔設備,常被稱為塔器,塔器主要的結構特點就是長徑比大,也是直立的設備。它的高度就是其顯著的特點,比較容易被識別,如下圖所示。