化工装备检维修教学装置及化工工艺流程

摘要

本发明公开了一种化工装备检维修教学装置及化工工艺流程，该装置包括化工设备、化工仪表、装置框架和化工管道，化工设备包括储罐、动设备、反应器、塔以及换热器，化工设备和化工仪表置于相适应的位置上并配合化工管道组成一完备的化工工艺流程。本发明提供的化工装备检维修教学装置，将化工设备、化工仪表置于相适应的位置上并配合化工管道共同组成一完备的化工工艺流程，便于学员直观的了解化工工艺流程中各步骤内装置的运行状态以及执行对各装置的检维修的操作，熟练掌握拆装置的技能，满足各院校化工装备类人才培养需要以及企业的职工培训需要。

说明书

技术领域

本发明属于教育、化工装备及化工工艺技术领域，具体涉及一种理实一体化的化工装备检维修教学装置及化工工艺流程，用于进行各类院校化工装备类及其相关专业的理实一体化教学及专业实习。

背景技术

化工装备是化工生产的重要支撑，而要保证生产长周期连续运行，其重要保障是需要一大批从事化工机械装备维护、检修、制造的应用型专业人才。据中国化工行业协会统计，化工装备安装、检修、管理、制造岗位供需比约为1:4，远不能满足化工行业对化工装备专业人才的需求，化工装备一线操作人员已不能适应现代化工产业和现代化工企业的发展，迫切需要培养大批高素质高级技能型化工装备制造、安装、检修、管理人才。情景化教学是提高人才培养质量的有效途径，各院校先后建设了大批的化工装备实训场所，但与真实工厂的检维修存在着一定的差距，难以满足各院校化工装备类人才培养需要以及企业的职工培训。

目前化工装置类专业教学的主要场景大致有以下几种：第一种化工管道拆装装置，这种装置是在一宽敞的教室内建设数套完全一样的管道拆装装置，可同时满足数组学员进行管道检维修实训；第二种是换热器拆装装置，这种装置是在一宽敞的教室内建设数套完全一样的安装在一定高度的浮头式换热器，可同时满足数组学员进行换热器的检维修实训；第三种是塔类实训装置，该类装置是根据教室的高度，建设数套完全一样的塔器设备，可同时满足数组学员进行塔类设备的检维修实训。以上实训装置共同特点都是在宽敞、空旷的教室内进行建设，建设对象都是单一而重复的设备，而真实化工企业的检维修操作都是在化工生产装置上或是在周边进行的，是在一立体空间状态下进行操作，涉及到各种装置，显然目前学校的检维修实训装置与真实化工装置相差甚远，无法全面实施培养检维修人才的目的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种化工装备检维修教学装置，将化工设备、化工仪表置于相适应的位置上并配合化工管道共同组成一完备的化工工艺流程，便于学员直观的了解化工工艺流程中各步骤内装置的运行状态以及执行对各装置的检维修的操作，熟练掌握拆装置的技能，满足各院校化工装备类人才培养需要以及企业的职工培训需要。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

化工装备检维修教学装置，其特征在于：包括化工设备、化工仪表、装置框架和化工管道，所述化工设备设置在装置框架上，所述化工仪表安装于相应的化工设备或化工管道上，所述化工设备通过化工管道连接为一整体，所述化工设备包括储罐、动设备、反应器、塔以及换热器，所述化工设备和化工仪表置于相适应的位置上并配合化工管道组成一完备的化工工艺流程；

所述储罐包括原料罐V6101和回流罐，其中原料罐V6101设置于整个化工装备检维修教学装置的最前端，所述原料罐V6101与下游设备间通过化工管道辅以法兰相连接，所述回流罐包括第一回流罐V6201、第二回流罐V6301和第三回流罐V6501，所述回流罐与上、下游设备通过化工管道辅以法兰相连接；

所述动设备包括料泵和真空机组C6501，所述料泵包括原料泵P6101、提升泵以及回流泵，所述提升泵包括第一提升泵P6102、第二提升泵P6201、第三提升泵P6301，所述回流泵包括第一回流泵P6202、第二回流泵P6302以及第三回流泵P6501，所述原料泵P6101安装于原料罐V6101的下游，所述提升泵和回流泵分别通过化工管道辅以法兰与上、下游的设备相连接，所述真空机组C6501设置在后续的第三冷却器E6502的气体出口管线上，通过法兰与气相管线相连接；

所述反应器包括两台反应釜，所述反应釜包括第一反应釜R6101和第二反应釜R6102，所述第一反应釜R6101为内盘管式反应釜，所述第二反应釜R6102为夹套式反应釜，所述反应釜的上游端通过化工管道与原料罐V6101相连接，所述反应釜与原料罐V6101间设有原料泵P6101，所述反应釜的下游端与下游设备通过化工管道辅以法兰相连接，所述反应釜以及与之相对应的下游设备间设有第一提升泵P6102；

所述塔包括至少两个板式塔和一个填料塔T6301，所述板式塔包括第一板式塔T6201和第二板式塔T6501，所述第一板式塔T6201的上游端通过化工管道与反应釜相连接，所述第一板式塔T6201与反应釜之间设有第一提升泵P6102，所述第一板式塔T6201的下游端与填料塔T6301的上游端通过化工管道辅以法兰相连接，所述第一板式塔T6201与填料塔T6301间设有第二提升泵P6201，所述填料塔T6301的下游端与第二板式塔T6501的上游端通过化工管道辅以法兰相连接，所述填料塔T6301与第二板式塔T6501间设有第三提升泵P6301，所述第一板式塔T6201为分块式四节塔盘，每节塔盘从上到下依次为泡罩式、筛板式、浮阀式及舌形式，所述第二板式塔T6501为整块式塔盘，设为上下两层，每层塔盘从上到下依次设计为浮阀式和筛板式塔盘，所述填料塔T6301设为上层和下层，所述填料塔T6301的上层为丝网规整填料，所述填料塔T6301的下层为鲍尔环散堆填料；

所述换热器包括再沸器E6201、冷凝器和冷却器，所述冷凝器包括第一冷凝器E6202、第二冷凝器E6301和第三冷凝器E6501，所述冷却器包括第一冷却器E6203、第二冷却器E6302和第三冷却器E6502，所述再沸器E6201与第一板式塔T6201相连接并设于第一板式塔T6201的侧下方，所述第一板式塔T6201、第一冷凝器E6202、第一冷却器E6203以及第一回流罐V6201依次首尾相接形成回路，所述第一板式塔T6201与第一回流罐V6201间设有第一回流泵P6202，所述填料塔T6301、第二冷凝器E6301、第二冷却器E6302以及第二回流罐V6301依次首尾相接形成回路，所述填料塔T6301与第二回流罐V6301间设有第二回流泵P6302，所述第二板式塔T6501、第三冷凝器E6501、第三冷却器E6502以及第三回流罐V6501依次首尾相接形成回路，所述第二板式塔T6501与第三回流罐V6501间设有第三回流泵P6501，所述再沸器E6201、冷凝器和冷却器分别采用固定管板式、浮头式以及U形管式换热器。

前述的化工装备检维修教学装置，其特征在于：所述塔的直径与用于检维修、装卸塔盘及填料用的人孔相适配。

前述的化工装备检维修教学装置，其特征在于：所述化工仪表包括温度表、压力表、流量表、液位表、现场调节阀以及现场变送器。

前述的化工装备检维修教学装置，其特征在于：所述装置框架设为两层。

前述的化工装备检维修教学装置，其特征在于：所述化工设备上方设有双梁起重机。

基于前述的化工装备检维修教学装置的化工工艺流程，其特征在于：

1)在原料罐V6101中投入来自界区外的原料，原料罐V6101储存原料；

2)通过原料泵P6101将原料罐V6101中的原料打出进入到反应釜中，原料在反应釜中通过搅拌进行反应直至反应完成；

3)反应完成后的物料经第一提升泵P6102从反应釜中打出进入到第一板式塔T6201中，物料中的轻组分从第一板式塔T6201的塔顶排出，并依次经过第一冷凝器E6202、第一冷却器E6203进行冷凝冷却操作，之后流入第一回流罐V6201中，通过第一回流泵P6202从第一回流罐V6201中打出，一部分作为塔顶回流液返回到第一板式塔T6201中，其余部分则作为轻组分产品1采出，物料中的重组分在第一板式塔T6201的塔底部经再沸器E6201加热以进一步蒸发出轻组分，沉积在第一板式塔T6201塔底部的塔釜液经第二提升泵P6201打出进入填料塔T6301中；

4)第一板式塔T6201的塔釜液进入到填料塔T6301中后，轻组分从填料塔T6301的塔顶排出，依次经过第二冷凝器E6301、第二冷却器E6302进行冷凝冷却操作，之后流入第二回流罐V6301中，通过第二回流泵P6302从第二回流罐V6301中打出，一部分作为塔顶回流液返回到填料塔T6301中，其余部分作为轻组分产品2采出，沉积在填料塔T6301底部的塔釜液经第三提升泵P6301打出进入第二板式塔T6501中；

5)填料塔T6301的塔釜液进入到第二板式塔T6501中后，在真空机组C6501提供的真空条件下，轻组分从第二板式塔T6501的塔顶排出，依次经过第三冷凝器E6501、第三冷却器E6502进行冷凝冷却操作，之后流入第三回流罐V6501中，通过第三回流泵P6501从第三回流罐V6501中打出，一部分作为塔顶回流液返回到第二板式塔T6501中，其余部分作为轻组分产品4采出，沉积在第二板式塔T6501塔底部的塔釜液作为最终组分产品3从塔底部排出。

前述的化工工艺流程，其特征在于：步骤2)中，反应釜中的第一反应釜R6101、第二反应釜R6102交替操作，原料在反应釜中进行反应所需的热量由加热蒸汽提供，反应温度由加热蒸汽的量来调节控制。

前述的化工工艺流程，其特征在于：步骤5)中，真空机组C6501设置在第三冷却器E6502的气体出口管线上，通过法兰与气相管线相连接。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种化工装备检维修教学装置，包括化工设备、化工仪表、装置框架和化工管道，其中化工设备包括储罐、动设备、反应器、塔以及换热器，装置框架用于支撑整个化工装备检维修教学装置，维持装置的稳定性，而化工设备、化工仪表置于相适应的位置上并配合化工管道共同组成一完备的化工工艺流程，克服了以往单纯而机械的重复同一种装置以致无法切合实际生产过程的弊端，便于学员直观的了解化工工艺流程中各步骤内装置的运行状态以及执行对各装置的检维修的操作，且由于每个步骤中采用的装置不同，同一装置的型号不同，搅拌形式或传热方式不同，便于学员认识理解各种型号的装置，熟练掌握拆装置的技能，对各种化工设备有直观而深刻的认识与掌握，全面的实施培养检维修人才的计划。

附图说明

图1为本发明的化工装备检维修教学装置的工艺流程图；

图2为本发明的化工装备技术检维修装置的设备平面布置图；

图3为本发明的化工装备技术检维修装置的设备立面布置图；

图4为本发明的第一板式塔的结构示意图；

图5为本发明的第二板式塔的结构示意图；

图6为本发明的填料塔的结构示意图；

图7装置框架的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1至图7所示，化工装备检维修教学装置，包括化工设备、化工仪表、装置框架和化工管道，所述化工设备设置在装置框架上，所述化工仪表安装于相应的化工设备或化工管道上，所述化工设备通过化工管道连接为一整体，所述化工设备包括储罐、动设备、反应器、塔以及换热器，所述化工设备和化工仪表置于相适应的位置上并配合化工管道组成一完备的化工工艺流程，该化工装备检维修教学装置的建设场地的长、宽、高分别为24m、16m、9m。

所述储罐包括原料罐V6101和回流罐，其中原料罐V6101设置于整个化工装备检维修教学装置的最前端，所述原料罐V6101与下游设备间通过化工管道辅以法兰相连接，所述回流罐包括第一回流罐V6201、第二回流罐V6301和第三回流罐V6501，所述回流罐与上、下游设备通过化工管道辅以法兰相连接。

所述动设备包括料泵和真空机组C6501，所述料泵包括原料泵P6101、提升泵以及回流泵，所述提升泵包括第一提升泵P6102、第二提升泵P6201、第三提升泵P6301，所述回流泵包括第一回流泵P6202、第二回流泵P6302以及第三回流泵P6501，所述原料泵P6101安装于原料罐V6101的下游，所述提升泵和回流泵分别通过化工管道辅以法兰与上、下游的设备相连接，所述真空机组C6501通过法兰与气相管线相连接。

所述反应器包括两台反应釜，所述反应釜包括第一反应釜R6101和第二反应釜R6102，所述第一反应釜R6101为内盘管式反应釜，所述第二反应釜R6102为夹套式反应釜，所述反应釜的上游端通过化工管道与原料罐V6101相连接，所述反应釜与原料罐V6101间设有原料泵P6101，亦可在反应釜的前端设置计量罐，便于准确计量从原料罐V6101打出的原料量，保证反应的有效进行，所述反应釜的下游端与下游设备通过化工管道辅以法兰相连接，所述反应釜以及与之相对应的下游设备间设有第一提升泵P6102，反应釜的电动机经减速机减速后通过连轴器与搅拌轴相连，搅拌轴与上封头采用机械密封形式，上封头与釜体采用法兰连接，釜体与下封头采用焊接连接。

所述塔包括至少两个板式塔和一个填料塔T6301，所述板式塔包括第一板式塔T6201和第二板式塔T6501，所述第一板式塔T6201的上游端通过化工管道与反应釜相连接，所述第一板式塔T6201与反应釜之间设有第一提升泵P6102，所述第一板式塔T6201的下游端与填料塔T6301的上游端通过化工管道辅以法兰相连接，所述第一板式塔T6201与填料塔T6301间设有第二提升泵P6201，所述填料塔T6301的下游端与第二板式塔T6501的上游端通过化工管道辅以法兰相连接，所述填料塔T6301与第二板式塔T6501间设有第三提升泵P6301，所述第一板式塔T6201为分块式四节塔盘，每节塔盘从上到下依次为泡罩式、筛板式、浮阀式及舌形式，所述第二板式塔T6501为整块式塔盘，设为上下两层，每层塔盘从上到下依次设计为浮阀式和筛板式塔盘，所述填料塔T6301设为上层和下层，所述填料塔T6301的上层为丝网规整填料，所述填料塔T6301的下层为鲍尔环散堆填料；塔的直径与用于检维修、装卸塔盘及填料用的人孔相适配。

所述换热器包括再沸器E6201、冷凝器和冷却器，所述冷凝器包括第一冷凝器E6202、第二冷凝器E6301和第三冷凝器E6501，所述冷却器包括第一冷却器E6203、第二冷却器E6302和第三冷却器E6502，所述再沸器E6201与第一板式塔T6201相连接并设于第一板式塔T6201的侧下方，所述第一板式塔T6201、第一冷凝器E6202、第一冷却器E6203以及第一回流罐V6201依次首尾相接形成回路，所述第一板式塔T6201与第一回流罐V6201间设有第一回流泵P6202，所述填料塔T6301、第二冷凝器E6301、第二冷却器E6302以及第二回流罐V6301依次首尾相接形成回路，所述填料塔T6301与第二回流罐V6301间设有第二回流泵P6302，所述第二板式塔T6501、第三冷凝器E6501、第三冷却器E6502以及第三回流罐V6501依次首尾相接形成回路，所述第二板式塔T6501与第三回流罐V6501间设有第三回流泵P6501，所述再沸器E6201、冷凝器和冷却器分别采用固定管板式、浮头式以及U形管式换热器，换热器封头与主体采用法兰连接，换热管与管板采用焊接连接。

化工仪表包括温度表、压力表、流量表、液位表、现场调节阀以及现场变送器，一方面可以满足各专业学生对不同仪器仪表的认识，另一方面也是为了化工装备检维修过程中对仪器仪表保护的训练，按照化工生产装置设备布置及检维修的需要，将所有化工装备布置到具有两层操作空间的装置框架上，化工设备上方设有双梁起重机，既能使得该化工装备检维修教学装置更贴近于真实的检维修车间，又能满足化工设备检维修的实际需要。

考虑全国范围内各级技能大赛的需要，本发明的化工装备检维修教学装置进行设备布置时，特别从工艺流程中选出了适合技能大赛的原料泵，泵的前后设计有与全国技能大赛相同的管道拆装流程，以便兼顾全国技能大赛选拨选手和培训的需要。

建设该化工装备检维修教学装置的步骤为：

第一步，选取需要进行检维修操作的化工装备，根据建设场地的具体情况确定各化工设备的外形尺寸，列表如下：

序号设备名称规格尺寸数量材质1原料罐Φ1300*200013042回流罐Φ1000*120033043反应釜Φ1500*150023044冷凝器Φ800*200033045冷却器Φ500*150033046再沸器Φ400*100013047第一板式塔Φ1200*600013048第二板式塔Φ600*500013049填料塔Φ700*5500130410料泵EG50/200-0.75/4730411真空机组2.2m³/min1304

第二步，确定该化工装备检维修教学装置的化工工艺流程图，如图1所示。

根据图1可知，该化工装备检维修教学装置的化工工艺流程为：

1)在原料罐V6101中投入来自界区外的原料；

2)通过原料泵P6101将原料罐V6101中的原料计量后打出进入到反应釜中，原料在反应釜中通过搅拌进行反应直至反应完成，反应釜中的第一反应釜R6101、第二反应釜R6102交替操作，原料在反应釜中进行反应所需的热量由加热蒸汽提供，反应温度由加热蒸汽的量来调节控制；

3)反应完成后的物料经第一提升泵P6102从反应釜中打出进入到第一板式塔T6201中，物料中的轻组分从第一板式塔T6201的塔顶排出，并依次经过第一冷凝器E6202、第一冷却器E6203进行冷凝冷却操作，之后流入第一回流罐V6201中，通过第一回流泵P6202从第一回流罐V6201中打出，一部分作为塔顶回流液返回到第一板式塔T6201中，其余部分则作为轻组分产品1采出，物料中的重组分在第一板式塔T6201的塔底部经再沸器E6201加热以进一步蒸发出轻组分，同时提供热量，沉积在第一板式塔T6201塔底部的塔釜液经第二提升泵P6201打出进入填料塔T6301中；

4)T6201的塔釜液计量后进入到填料塔T6301中后，沸点相对较低的轻组分从填料塔T6301的塔顶排出，依次经过第二冷凝器E6301、第二冷却器E6302进行冷凝冷却操作，之后流入第二回流罐V6301中，通过第二回流泵P6302从第二回流罐V6301中打出，一部分作为塔顶回流液返回到填料塔T6301中，其余部分作为沸点相对较低的轻组分产品2采出，沉积在填料塔T6301底部的沸点相对较高的塔釜液经第三提升泵P6301打出进入第二板式塔T6501中；

5)沸点相对较高的塔釜液计量后进入到第二板式塔T6501中后，在真空机组C6501提供的真空条件下，轻组分从第二板式塔T6501的塔顶排出，依次经过第三冷凝器E6501、第三冷却器E6502进行冷凝冷却操作，之后流入第三回流罐V6501中，通过第三回流泵P6501从第三回流罐V6501中打出，一部分作为塔顶回流液返回到第二板式塔T6501中，其余部分作为轻组分产品4采出，沉积在第二板式塔T6501塔底部的塔釜液作为最终组分产品3从塔底部排出。

第三步，设计该化工装备技术检维修装置的设备平面布置图和设备立面布置图，如图2、图3所示。

第四步，根据塔化工设备的结构示意图如图4-6所示，完善成符合化工工艺要求的条件图。

第五步，设计装置框架平台，如图7所示。

第六步，工艺配管及现场仪表的安装。根据第二步中设计的化工工艺流程图将各化工设备之间用化工管道连接成完善的工艺流程，化工管道与化工设备间采用法兰连接，管路中的管件如弯头、三通等采用焊接连接，管路中的阀门根据所选用的阀门种类分别采用焊接或螺纹连接，管路中的仪表根据所选用不同种类的仪表分别采用焊接或螺纹连接；施工过程中应严格按化工装置的各种施工规范进行，确保装置与真实化工生产装置无异。

该工艺流程中，通过第一板式塔T6201、填料塔T6301以及第二板式塔T6501分离得到的轻组份和重组分都是依据沸点的相对高低而言的，塔釜液即沸点相对较高的重组分，第一板式塔T6201中的塔釜液在进入填料塔T6301后可分离成填料塔T6301塔顶的轻组分和填料塔T6301塔底的塔釜液，填料塔T6301中的塔釜液在进入第二板式塔T6501后又可分离成第二板式塔T6501塔顶的轻组分和填料塔T6301塔底的重组分，因此，第一板式塔T6201、填料塔T6301以及第二板式塔T6501中的轻组分、重组分都是相对而言；且由于该工艺流程为实际工艺流程的模拟，并没有指定具体的产品，因此不限于具体沸点的高低，便于根据实际进行调整，更贴近于实际工艺流程，以适合各类教学，便于学生直观了解各部件的运行和检维修的操作，对于学生能力的培训十分有利。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。