过程装备与控制工程专业生产实习报告
过程装备与控制工程专业
生产实习报告
姓 名： 岳题 学 号： 2009032109 班 级： 过程09-1班 指导教师： 孙国刚 邓春 实习单位： 中国石油化工股份有限
公司北京燕山分公司
实习时间： 2012.7.9-2012.7.27
过程装备与控制工程专业生产实习报告
前 言
专业生产实习是过程装备与控制工程专业一项重要的实践环节，是使学生接触工人、了解工厂、热爱自己专业、热爱未来工作、扩大视野，并为后续专业课程提供感性认识的重要手段，是学习专业基础课和专业课的实践环节，是学生认识过程工业装备和控制的重要方式，是理论联系实际的有效手段。同时通过实习也使学生进一步加深对过程装备与控制工程专业的了解和热爱。
本次生产实习由孙国刚和邓春两位老师带领，面向2009级过程装备与控制工程专业全体学生。主要内容是通过观察和了解炼油厂原油加工的基本工艺过程，对过程设备与机器在生产过程中的操作与作用有所认识；通过参观和讲解了解化工机械制造厂化工机械制造的基本过程，了解本专业的生产实践知识，为后续专业课程的理解打好基础；同时配合机泵阀的拆装实习，强化实习效果。
实习的目的主要包括：
1. 对所学专业在过程工业中的作用和地位，将来毕业后从事的技术工作有所认识，为适应从学生到工作者的过渡做好思想准备。
2. 石油炼制的基本工艺过程，不仅从工艺上了解炼油的基本工艺，而且对炼油设备的观察和分析，对主要化工设备在工艺中的作用，化工设备的基本结构 有清楚的认识。
3. 通过观察和分析化工设备与机械的制造过程，了解化工机械制造的基本方法和工艺。
此次专业生产实习与生产工作实际紧密结合，同学们能亲临现场，既能增长专业知识又能提高动手能力。在实习过程中，通过对工厂的了解和与工人、技术人员的交谈，得以对所学专业在国民经济中所占地位与作用的认识有所加深，培养事业心、使命感和务实精神。所以实习具有双重作用，一方面获得有关专业课程的感性认识，为专业课的学习做准备，另一方面对将来毕业后从事的技术工作有所认识，为适应从学生到工作者的过渡做好思想准备。
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目录
序言 实习概况???????????????????????????（1） 第一章 机泵拆装实验室拆装实习???????????????????（3）
1.1 泵的拆装 ?????????????????????????（3） 1.1.1 离心泵 ??????????????????????（3） 1.1.2 螺杆泵 ??????????????????????（5） 1.2 阀门的拆装 ????????????????????????（6） 1.2.1 闸阀 ???????????????????????（6） 1.2.2 气动薄膜式调节阀 ?????????????????（6） 1.2.3 安全阀 ??????????????????????（7） 1.2.4 截止阀和节流阀 ??????????????????（7） 第二章 中试基地实习????????????????????????（9）
2.1 中试基地简介 ???????????????????????（9） 2.2 中试基地参观?????????????????????（9）
2.2.1 流化床催化裂化装置 ????????????????（9） 2.2.2 CNPC催化重点实验室 ???????????????（10） 2.2.3 离子液体烷基化实验室???????????????（11）
第三章 燕山石化炼油厂实习 ????????????????????（12）
3.1 燕山石化公司简介?????????????????????（12） 3.1.1 石油炼制厂简介??????????????????（12） 3.1.2 石油化工厂简介??????????????????（13） 3.2 常减压蒸馏????????????????????????（13） 3.2.1 原油蒸馏的基本原理????????????????（13）
3.2.2 原油蒸馏的工艺流程????????????????（14） 3.2.3 原油蒸馏装置的主要设备??????????????（15） 3.3 催化裂化?????????????????????????（17） 3.3.1 催化裂化的化学原理????????????????（18）
3.3.2 催化裂化的工艺流程????????????????（18） 3.3.3 催化裂化装置的主要设备??????????????（20） 3.4 催化重整?????????????????????????（23）
3.4.1 催化重整的化学原理????????????????（24）
3.4.2 催化重整的原料油?????????????????（24） 3.4.3 催化重整的工艺流程????????????????（25）
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3.4.4 催化重整装置的主要设备?????????????（26） 3.5 加氢精制????????????????????????（26）
3.5.1 加氢精制的化学原理???????????????（26） 3.5.2 加氢精制的工艺流程???????????????（27） 3.5.3 加氢精制装置的主要设备?????????????（28） 3.6 糠醛精制????????????????????????（28）
3.6.1 溶剂精制的基本原理???????????????（29） 3.6.2 糠醛精制的工艺流程???????????????（29） 3.6.3 糠醛精制装置的主要设备?????????????（30） 3.7 酮苯脱蜡????????????????????????（31）
3.7.1 溶剂脱蜡的基本原理???????????????（31） 3.7.2 酮苯脱蜡的工艺流程???????????????（31） 3.7.3 酮苯脱蜡装置的主要设备?????????????（33） 3.8 裂解制乙烯???????????????????????（34）
3.8.1 乙烯装置简介??????????????????（34） 3.8.2 乙烯装置的工艺流程???????????????（35） 3.8.3 乙烯装置的主要设备???????????????（35）
第四章 燕山石化化工机械制造厂实习 ???????????????（37）
4.1 化工设备制造概况 ????????????????????（37）
4.1.1 焊接压力容器主要制造工序及其特点 ????????（37） 4.1.2 压力容器制造中的有关技术要求 ??????????（38） 4.2 机加工车间——化工设备主要构件的制造 ??????????（38）
4.2.1 原材料的划线和切割???????????????（38） 4.2.2 构建成型????????????????????（39） 4.3 铆焊车间——化工设备的焊接???????????????（43）
4.3.1 手工电弧焊???????????????????（43） 4.3.2 埋弧焊?????????????????????（44） 4.3.3 气体保护焊???????????????????（45） 4.3.4 电渣焊?????????????????????（45） 4.3.5 电弧焊焊接工艺规程???????????????（45） 4.4 探伤车间——化工设备的检验???????????????（54）
4.4.1 无损探伤????????????????????（54） 4.4.2 压力实验????????????????????（57） 4.5 典型化工设备的制造过程?????????????????（58）
4.5.1 主要构件的加工制造???????????????（58）
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4.5.2 组装工艺 ????????????????????（60） 4.5.3 列管式换热器的制造工艺流程 ???????????（60） 4.5.4 管子与管板的连接 ????????????????（61） 4.6 工艺卡片及零件图 ????????????????????（61） 结束语 实习心得 ????????????????????????（66） 参考文献 ????????????????????????????（68） 附录 ??????????????????????????????（69）
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序言 实习概况
1．实习要求
实习以石油炼制工厂和化工机械制造厂为实习基地。实习要求和内容根据这 两类工厂的生产过程确定。
(1) 拆装实习：拆装多级离心泵，单级离心泵，计量泵；安全阀，控制阀，闸板阀，球阀等。绘制6－8 个零件草图，其中2 个装配图。
(2) 化工机械制造厂的主要工装设备，如成型设备、焊接设备、机加工设备、 检验仪器。典型化工设备和化工机器的制造工艺，换热器、分馏塔、储罐等。 各选择两个典型零件论述以下过程和主要的加工设备。
①化工设备：备料—划线—切割—成型—焊接—组装—检验—试压。 ②化工机器：毛坯—划线—粗加工—精加工—检验—装配。
(3) 绘制工艺流程图，通过工艺流程图，分析炼油过程中从常压分馏，减压分离，催化裂化，气体稳定吸收工艺流程。包括主要工艺参数，物料成分、流 量，温度、压力等。
(4) 论述流程中主要设备的工作原理、作用、工艺参数，结构尺寸，材料，安装方式，如加热炉，换热器，催化裂化再生器，沉降器，提升管反应器，催 化主分馏塔等，三级旋风分离器，烟机，废热锅炉等；主要机器的工作原理、 作用，结构尺寸、参数等，如泵，压缩机，主风机。 2. 实习方式
现场以跟班组参观的形式进行，需要认真做笔记，记录操作规程，施工图纸， 加工工序卡片，结合有关实习资料进行整理，完成实习报告。 3. 实习内容及地点时间安排
实习总时间为20天，实习各阶段的分配如表1：
表1 实习内容及时间安排
序号 1 实习项目 地点安排 时间安排 7.9 7.10-1.14 动员和安全教育；借安全帽，工作服，书籍。 校内 拆装多级离心泵，单级离心泵，计量泵；阀校内机泵拆试基地 门主要有安全阀，控制阀，闸板阀，球阀等。 装实验室、中2 参观中试基地，离子液体烷基化实验室、流化床催化裂化设备、流态化综合实验室。 3 乘车去燕化，炼油厂入厂教育和讲课。 - 1 -
燕化炼油厂 7.16 过程装备与控制工程专业生产实习报告
续表
序号 实习项目 第二常减压车间，电脱盐，加热炉，常压分馏塔，减压分馏塔，机泵，换热器，空冷器4 等。一蒸馏、二催化装置，炼油三厂。 第三重油催化裂化装置，催化裂化再生器，沉降器，提升管反应器，催化主分馏塔等，三级旋风分离器，烟机，废热锅炉等。 5 6 7 8 9 10 化工一厂、三厂和七厂，裂解装置、乙烯装置、苯酚丙酮装置 机械厂进厂及入厂教育，机加工车间。 第一铆焊车间下料和成型工段，总装工段，换热器，分馏塔，过滤机的总装。 燕化机械制造厂 燕化机械制7.24-7.25 7.26-7.27 3天 1天 造厂 第二铆焊车间，不锈钢、碳钢设备制造车间。 燕化机械制造厂 热处理参观，焊接、探伤车间。回校。 实习报告整理。 考试。 校内 校内 7.23 燕化炼油厂 7.19-7.20 地点安排 时间安排 燕化炼油厂 7.17-7.18 4. 实习注意事项
(1) 必须服从实习队领导，注意安全，遵守实习队纪律。 (2) 尊敬师傅，虚心学习，处理好厂校关系。 (3) 严格遵守实习工厂的各项规章制度。 (4) 不得损害工厂的任何物品，不影响工人操作。 (5) 遵守劳动纪律，在车间内不准做与实习无关的事。 (6) 同学之间团结互助，互相关心，互相帮助。 (7) 实习报告要求独立完成。
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第一章 机泵拆装实验室拆装实习
§1.1 泵的拆装
泵是输送水、油及其他液体介质的机械。炼油化工厂各个装置都装有许多台泵，将原料成品及成品液体介质传送与各设备之间。这些泵中大多数是离心泵，还有一部分计量泵、螺杆泵等。本实习对这几类泵的工作原理和基本结构进行了更深入的分析研究。
1.1.1 离心泵
1.1.1.1 离心泵的工作原理
离心泵运转之前，泵壳内先要灌满液体，称为灌泵。在灌满液体的泵中，原动机通过泵轴带动叶轮旋转，叶片强迫流体随之转动，液体在离心力作用下向四周甩出至蜗壳，再沿排出管流出。与此同时在叶轮入口中心形成低压，于是，在吸入罐液面与泵叶轮入口压力差的推动下，从吸入管吸入罐中的液体流进泵内。这样，泵轴不停的转动，叶轮源源不断地吸入和排出液体。图1-1所示是一简单的离心泵装置。
图1-1 离心泵一般装置
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1.1.1.2 离心泵的主要零部件
经过拆装，离心泵主要由轴、级（叶轮、导叶、弯道、扩压器）、密封装置、平衡装置、泵盖、泵体和底座构成。以下介绍离心泵的几个重要零部件：
1）叶轮
叶轮是离心泵中唯一的能量传递元件。叶轮和轴以及固定于轴上的所有零件统称为转子。当原动机带动泵轴旋转时，固定于轴上的叶轮也随之旋转，通过叶片把原动机的能量传给液体，使液体的压力升高。通过泵后，液体压力的升高值Δp(Pa),与扬程H(J/kg)和液体的密度ρ（kg/m3）有关，即Δp=ρH(MPa)。
叶轮通常由轮盘、叶片和轮盖三部分组成，但多数情况下用铸造或精密铸造法整体制成。根据这三部分的组合情况可以有闭式、半开式、开式及双吸叶轮等结构。本次实习我们拆的是热油泵，叶轮为闭式叶轮，如图1-2。
2）吸入室
吸入室位于叶轮入口之前，其作用是将吸入管中液体以最小的能量损失导入叶轮。吸入室一般有三种形式。锥形吸入室用于小型单级悬臂式离心泵中，螺旋形吸入室目前多用于悬臂式离心油泵和中开式多级蜗壳泵中，环形吸入室常用于多级分段式离心泵中。
3）泵体
泵体主要是液压室，液压室的作用是收集液体和转换能量，即把从叶轮排出的液体收集起来导向排出管，同时降低液体的速度，使动能转化为压力能。压液室是指叶轮出口到泵出口法兰（对分段式多级泵是到下一级叶轮入口）的过流部分，常见的有蜗壳和导叶（也称导轮）两种形式。导叶又有径向导叶和流道式导叶两种，离心油泵与一般分段多级泵多用径向式导叶，分段多级高压热油泵则用流道式导叶。
4）平衡装置
a.轴向平衡：离心泵运转时，转子受到一个轴心线平行的轴向力，其产生原因可作如下解释：液体流经叶轮后压力升高，因此在叶轮前后两侧压力的分布不同。轮盖侧压力低，轮盘侧压力高，这就导致了轴向力的产生。轴向力一般自叶轮背面指向叶轮入口。由于通常轴向力都比较大，一般都需要采取平衡轴向力的措施。
拆装过程中，我们见到了以下平衡装置：
i．单级泵中：平衡叶片等； ii．多级泵中：平衡鼓、平衡盘等。
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（其中，平衡盘是在轴向力与平衡力的作用下产生左右移动，从而引起平衡盘两侧的压力改变，进而改变平衡力的大小，最终达到平衡力与轴向力的平衡。）
b.径向平衡：有的离心泵中还存在径向力，但在多级分段泵中，导叶好像是叶轮周围有多个涡室，各涡室产生的径向力互相抵消，因此不考虑径向力平衡问题。
5）密封装置：
为了避免泵的转子与固定壳体相碰，转子与固定不动的壳体之间应有一定的间隙。为了防止外泄漏，即防止液体通过泵轴贯穿泵壳时的间隙漏出泵外或空气漏入泵内，在泵轴贯穿泵壳处装设轴封。此外泵内叶轮入口和壳之间有间隙，多级泵的级与级之间也有间隙。由于液体从压力高处向压力低处泄露，因此也要考虑密封。主要的密封装置有以下两种：
a.轴封装置：轴封有机械密封和填料密封。实习中，由于我们拆装的离心泵是热油泵，油类易挥发，易引起火灾，在密封上要求比较严格，所以采用的是密封效果较好的机械密封。
b.密封口环：叶轮入口周围与泵体之间一般采用间隙密封，也称口环密封。密封口环的作用就是保持尽可能小的径向间隙以限制其泄漏量。 1.1.1.3 单级泵与多级泵的拆装
离心泵按叶轮级数，可分为单级泵和多级泵。拆装实习过程中，我们分别对这两类离心泵进行了拆装。
多级泵是在同一根泵轴上串联了两个以上叶轮。级数增多时，泵的扬程提高，可以达到的压力也随之提高。级数更多的泵体一般制成分段式，其结构特点是壳体分为吸入段、中段和压出段，各段之间用拉紧螺栓固紧。
实习过程中，我们拆的是单级热油泵和多级（四级）热油泵。
1.1.2 螺杆泵
螺杆泵是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆（可以是一根，也可有两根或三根）和从动螺杆组成。在工作时，主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵。
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§1.2 阀门的拆装
阀门是流体输送系统中的控制部件，具有接通和截断介质，防止介质倒流，调节介质压力、流量，分离、混合和分配介质，防止介质压力超过规定数值等功能，保证了管道或设备的安全运行。阀门在石油化工生产过程中发挥着重要作用。
按用途和作用，一般阀门可分为截断阀类、调节阀类、安全阀类和分流阀类。在实习中，我们分别对闸阀、调节阀、安全阀、截止阀和节流阀进行了拆装，了解了其大致工作原理和基本构造。
1.2.1 闸阀
闸阀是指在手轮控制阀杆带动阀座密封面作升降运动，启闭件（闸板）沿通道轴线的垂直方向移动的阀门，可接通或截断流体的通道，即全开或全关使用。在全开时整个流通直通，全闭时流道截断。闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况，不适用于作为调节或节流使用。它可以适用低温压也可以适用于高温高压的介质，但一般不用于输送泥浆等介质的管路中。
闸阀的主要零部件有：手轮、阀杆、闸板、阀体、阀盖等，如图1-3所示。
图1-3 闸阀的结构
1.2.2 气动薄膜式调节阀
在现代化工厂的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用。调节阀的主要工作原理，是靠改变阀门阀瓣与阀座间的流通面积，达到调节压力、流量等参数的目的，起到正确分配和控制流动介质的作用。
气动薄膜式调节阀是指气动信号可以直接驱动弹簧—薄膜式执行结构，从而 使阀门动作达到控制流量目的阀门。其主要零部件构成有弹簧箱、阀杆、阀芯、
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阀体等。
1.2.3 安全阀
安全阀是指在受压容器、设备或管路上，利用介质本身的压力来排出一定量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值的自动阀门装置。安全阀的工作原理基于力平衡，一旦阀瓣所受压力大于弹簧设定压力时，阀瓣就会被此压力推开，其压力容器内的气（液）体会被排出，以降低该压力容器内的压力；当压力降低到规定值时，阀门再自动及时关闭阻止介质继续流出，从而保护设备、容器或管路的安全运行。
安全阀的主要零部件有：手柄、轴、弹簧、连接盘、阀瓣、反冲盘、齿轮调整圈、阀罩、阀盖、阀体、阀座等。一般安全阀的大致结构如图1-5。
图1-5 安全阀的结构
1—阀座；2—阀体；3—调整齿轮销垫片；4—调整齿轮销；5—齿轮调整圈；6—反冲盘；7—销轴； 8—阀瓣；9—波纹管；10—连接盘；11—中法兰垫片；12—螺栓；13—弹簧；14—轴；15—手柄； 16—
阀盖；17—弹簧托；18、22—锁紧螺母；19—调整螺套；20—销轴；21—指示牌；23—阀罩
1.2.4 截止阀和节流阀
截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，启闭件（阀瓣）由阀杆带动，沿阀座
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轴线作升降运动来启闭阀门。截止阀是用于截断介质流动的，截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直，通过带动阀芯的上下升降进行开断。截止阀一旦处于开启状态，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，并具有非常可靠的切断动作。
截止阀与节流阀的结构基本相同，只是阀瓣的形状不同：截止阀的阀瓣为盘形，节流阀的阀瓣多为圆锥流线型，特别适用于节流，可
以改变通道的截面积，用以调节介质的流量与压力。 因此，截止阀在管路中主要作切断用，而节流阀在管路中主要作节流使用。截止阀的基本结构如图1-6。
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第二章 中试基地实习
§2.1 中试基地简介
中试基地是新产品中间试验的场所，而中间试验是把实验室中研究成果进行放大的实验活动。它旨在进行中间性试验的专业试验基地；通过必要的资金、装备条件与技术支持，对科技成果进行成熟化处理和工业化考验。
中试基地一般分为专业中试配套基地和综合性中试配套基地两大类。专业中试配套基地是专门从事某个行业类项目的中试配套基地；综合性中试配套基地是以加工、生产一般工业产品为主要经营业务，同时承担同类技术项目中试和产业化配套协作工作的基地。
中国石油大学（北京）中试基地是综合性中试配套基地，是重质油国家重点实验室工程中试基地。
§2.2 中试基地参观
在中试基地的实习过程中，我们参观了离子液体烷基化实验室、流化床催化裂化设备、流态化综合实验室以及CNPC催化重点实验室等等。
2.2.1 流化床催化裂化装置
固定流化床是催化裂化技术中常用到的装置，其主要设备包括提升管、沉降器、流化床、再生器等。流程图如图2-1所示。
图2-1 流化催化流程图
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其主要流程是：雾化器将由原油泵输送来的原料油打入快速床与催化剂反应，然后迅速由提升管进入沉降器进行与催化剂的分离，分离出的油气升入冷凝系统并收集起来，而沉降下来的催化剂颗粒进入再生器进行再生，再生过程中，空气由底部进入再生器，高温下催化剂表面的结焦（成分是C）与空气中的O2反应生成CO、CO2，这些烟气同再生的催化剂颗粒一同进入沉降器，经沉降，含大量CO的烟气升入冷凝系统，进而进入分析仪测定其含碳量，而再生后的催化剂则由再剂管线进入快速床与原料油反应。这样，就实现了催化剂使用的循环，即沉降—再生系统。
另外，通过电脑的DCS控制，可以实现对整个装置的人机操作。FCC-200小型固定流化床催化裂化装置的人机操作界面如图2-2：
图2-2 DCS系统人机操作界面
2.2.2 CNPC催化重点实验室
中国石油大学（北京）CNPC催化重点实验室于1999年11月25日成立。主管部门是中国石油天然气集团公司科技发展部。
CNPC催化重点实验室的部分设备如下：
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2.2.3 离子液体烷基化实验室
烷基化是指利用加成或置换反应将烷基引入有机物分子中的反应过程。在标准的炼油过程，烷基化系统在催化剂的作用下，将低分子量烯烃(主要由丙烯和丁烯组成)与异丁烯结合起来，形成烷基化物(主要由高级辛烷，侧链烷烃组成)。
中试基地的烷基化装置的一部分设备如图2-3：
图2-4 离子液体烷基化实验室
在整个实习过程中，我们还见到了数多催化裂化过程中用到的装置，如：旋风分离器、翼阀、沉降—再生器、小型加热炉、小型加氢装置、烷基化装置、油气分离装置等等；还见识到了催化裂化过程中用到的催化剂，以及人们是怎样通过电脑控制整个装置运行的。
在中试基地参观学习的目的，是让同学们对现场有初步认识，初步将课本上的理论知识转化成对现场流程、设备的认识，防止出现到大型炼油厂中对设备形态一无所知的现象发生。
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第三章 燕山石化炼油厂实习
燕山石化炼油厂是典型的燃料—润滑油—化工原料型炼油厂。这类炼油厂在生产燃料油的基础上，将常减压蒸馏所得的重质油品一部分经过进一步加工转化为烯烃、芳烃等化工原料，另一部分则经过进一步加工制成各种润滑油，而轻质油品被分出并加工成燃料。一般这类炼油厂除具有燃料油生产装置常减压蒸馏装置、催化裂化、催化加氢等装置外，还包括一些化工装置，可以利用芳烃、烯烃等基础原料以制取醇、酮、酸等基本有机原料和合成材料等化工产品。
在燕化实习期间，我们先后到达了东生产厂区（炼油厂），参观了一蒸馏（常减压蒸馏装置）、二催化（重油加氢/裂化、柴油加氢装置、重整设备）、炼三（糠醛精制、酮苯脱蜡装置），以及西生产厂区（化工厂），参观了化一（乙烯装置）、化七（裂解装置）、化三（苯酚丙酮装置），共6套装置。本节将分别对这些装置对应的工艺流程及其主要设备进行叙述概括。
§3.1 燕山石化公司简介
中国石化北京燕化石油化工股份有限公司（原名称为北京燕化石油化工股份有限公司）由北京燕山石油化工有限公司（[前身公司]）（已易名为中国石化集团北京燕山石油化工有限公司）([燕山石化])改组而成，并于一九九七年四月二十三日根据中华人民共和国（[中国]）公司法成立为股份有限公司。 燕山石化地处北京市房山区，生产厂区分为东厂（炼油厂）和西厂（化工厂）。 3.1.1 石油炼制厂简介
燕化公司炼油事业部是中国著名的特大型燃料——润滑油——化工原料型炼油厂，年原油加工能力950万吨，拥有20套生产装置及相应的配套设施。其中有常减压蒸馏、催化裂化、糠醛精制、催化重整、酮苯脱蜡、润滑油加氢精制、丙烷脱沥青、气体分馏、分子筛脱蜡、烷基化、石蜡成型、脱硫制硫等装置。
该厂每年可向社会提供汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、化工轻油等60多种产品。其中60号精白蜡荣获国家优质产品金奖，石脑油、60号食品蜡、甲苯及二甲苯获国家优质产品银奖，汽油等20种产品为部、市级优质产品，10种产品打入了国际市场。
为了满足首都的环保要求，燕化在率先全面生产无铅汽油后，又加快了清洁燃料的科研开发力量，积极开发，生产出清洁汽油，清洁柴油和车用液化气等清
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洁燃料。
1988年建成的200万吨/年重油催化裂化装置，采用国内最新重油催化裂化技术和90%以上的国产设备，是目前国内最大的重油催化裂化装置。200万吨重油催化裂化装置的建成，标志着我国已完全具备大型重油催化裂化装置的技术和能力。第二套催化裂化装置经技术改造后，成为我国首套按全减压渣油设计的催化裂化装置。这项被列入国家经贸委科研攻关项目的技术工程，集中采用了国内15项先进的催化裂化技术，其中5项是国内首次采用。
这项技术改造的成功，标志着我国的催化裂化技术已达到国际先进水平。正在进行改造的130万吨/年中压加氢裂化装置，也是国内第一套大规模的中压加氢裂化装置。
3.1.2 石油化工厂简介
北京燕化石油化工股份有限公司每年可生产高压聚乙烯，低压聚乙烯， 聚丙烯，聚苯乙烯，聚酯切片，顺丁橡胶，丁基橡胶，SBS，溶液丁苯等有机合成材料65万吨，年生产乙烯、丙烯、丁二烯、苯酚、丙酮、间甲酚、烷基苯、乙二醇及各种苯类产品等有机化工原料140多万吨。燕化公司化工厂下又分成几个化工厂，主要有化工一厂、化工二厂、化工三厂、化工七厂、化工八厂等。
化工一厂于2009年成立，目前具有8套生产装置，原名“烯烃厂”。装置包括动力装置、循环水装置、通风装置、供电装置。厂内员工6000人左右。大型装置有71万吨乙烯装置和8万吨乙二醇装置，其设备产品的产量在国内处于领先地位。与设备有关的人员290人，其中三分之二是技能操作人员。目前化一有四大部门：安全监察管理、党群工作部、生产技术部、运行保障部。安全监察管理部负责安全环保、人力资源与企业管理，生产技术部负责工艺方面，运行保障部负责管理压力容器及其附件、动静设备等。化工三厂主要是苯酚丙酮装置，用于生产苯酚、丙酮产品。化工七厂原名前进化工厂（燕山石化当时名为东方红炼油厂），有一套裂解装置。
§3.2 常减压蒸馏
常减压蒸馏是原油进入炼油厂后必须经过的第一道工序。原油的第一个加工装置就是蒸馏装置。借助于蒸馏过程，可以将原油分割成相应的汽油、煤油、柴油等燃料，还可以得到供其他炼油装置加工的原料。常减压蒸馏也称为原油的一次加工。常减压蒸馏得到的成品和半成品叫做直馏产品。常减压蒸馏装置在炼油厂占有重要地位，被称为炼油厂的龙头。 3.2.1 原油蒸馏的基本原理
蒸馏是通过加热、汽化、分馏、冷凝和冷却等过程将液体混合物分离成一定纯度的组分的方法。它按液体混合物中所含组分的沸点或蒸汽压不同而实现分离。
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液体混合物中各组分沸点不同，加热时低沸点组分优先于高沸点组分而大量汽化。因此，蒸汽中含有较多的低沸点组分，而剩余的混合液中含有较多的高沸点组分。原油通常经加热炉和分馏塔进行多次部分汽化和部分冷凝，使汽液两相进行充分的热量交换和质量交换，使沸点不同的组分得以充分的分离。这个过程即称为精馏。
3.2.2 原油蒸馏的工艺流程
一个炼油生产装置有各种工艺设备（如加热炉、塔、反应器）及机泵等，它们是为完成一定的生产任务，按照一定的工艺技术要求和原料的加工流向互相联系在一起，即构成一定的工艺流程。
目前燕化炼油厂采用的原油蒸馏流程是燃料——润滑油型三塔流程。三塔流程包括三个部分：原油初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。图3-1所示为一三塔常减压蒸馏工艺流程图。流程说明如下：
1. 原油脱盐脱水
原油中都含有水，水中又溶解有NaCl、CaCl2、MgCl2等盐类。原油中含水过多会造成蒸馏塔操作不稳定，严重时会造成冲塔事故。原油含水量大还会增加热能消耗。而原油中的盐类水解生成强腐蚀性的HCl，同时盐类还会在管壁上沉积形成盐垢，这不仅会降低热效率，增大流动阻力，甚至会堵塞管路，造成停工事故。所以，原油在加工前都要先进行脱盐脱水。
电脱盐脱水过程实质是综合运用高压电场和破乳剂，在适当温度下使原油破乳、水滴产生聚集并沉降分离的过程。原油中的盐大部分溶于所含的水中，为了能脱除悬浮于原油中的细盐粒，往往在脱盐脱水前想原油中加入一定量的水使之溶解于水中，然后和水一起脱除。原油经换热后进入电脱盐罐，在高压电场和所加的化学物质联合作用下进行脱盐脱水。
图3-1 常减压蒸馏工艺流程
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2. 初馏 ——其主要作用是拔出原油中的轻汽油馏分。
从罐区来的原油先经过换热（热源一般是本装置内的热源），温度达到80一120 ℃ 左右进人电脱盐罐进行脱盐、脱水。脱后原油再经过换热，温度达到210 一250 ℃ ，这时较轻的组分已经气化，气液混合物一起进人初馏塔，塔顶出轻汽油馏分（初顶油），塔底为拔头原油。
原油在此塔中将残余的少量水分、腐蚀性气体以及部分轻汽油分出。这样既可以减少常压炉、塔的操作负荷，保证常压塔的稳定操作，又可减轻腐蚀性气体对常压塔的腐蚀。初馏塔对于平稳操作，确保产品质量和收率，可起到很好的作用。
3.常压蒸馏 ——其主要作用是分出原油中沸点低于350 ℃ 轻质馏分油。 拔头原油经换热、常压炉加热至360一370 ℃ ，形成的气液混合物进入常压塔，塔顶压力一般为130—170kPa 。塔顶出汽油（常顶油），经冷凝冷却至4O ℃ 左右，一部分作塔顶回流，一部分作汽油馏分。各侧线馏分油经汽提塔汽提、换热、冷却后出装置。各侧线之间一般设1一2个中段循环回流。塔底是沸点高于350 ℃ 的常压重油。
4.减压蒸馏——其作用是从常压重油中分出沸点低于500 ℃ 的高沸点馏分油和渣油。
减压塔底重油温度约350。C。用热油泵将其抽出送到减压炉，加热至410。C左右再送入减压塔。减压塔顶用蒸汽喷射泵抽真空，使塔顶保持约40mm汞柱的残压，即塔顶真空度约为720mmHg。通常为了减小管线压力降和提高减压塔顶的真空度，减压塔顶一般不出产品或出少量产品（减顶油），直接与抽真空设备联接，除塔顶回流外，还设终端回流。侧线各馏分油经换热、冷却后出装置，作为二次加工的原料。各侧线之间也设1 一2 个中段循环回流。减压侧线的馏出物以及塔底渣油均作为其它装置（如催化裂化、焦化等）产品的原料。 3.2.3 原油蒸馏装置的主要设备
原油蒸馏装置的主要设备是蒸馏塔，蒸馏塔的总体结构如图3-2(a)。其中右图为现场时塔的外型。
原油蒸馏装置一般包括常压蒸馏装置和减压蒸馏装置两个部分。其各自用到的设备分别为常压精馏塔和减压精馏塔，两者有不同的技术特征。 一、常压蒸馏装置特征：
常压蒸馏所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔（简称常压塔）。它具有以下特点:
1. 常压塔是一个复合塔结构
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原油常压精馏塔在塔的侧部开了若干侧线以得到如上所述的多个产品，就像几个塔叠置在一起一样，故称之为复合塔或复杂塔。
(a)板式塔体内部结构图 (b)现场见到的各种塔
图3-2 塔体
2.常压塔下部设置汽提段，侧线产品设汽提塔
原油常压精馏塔的气化段（即进料段）以上亦称精馏段，塔顶的汽油馏分经冷凝冷却后，一部分返回塔顶作为回流。从气化段上升的气体与向下流的回流液体，在精馏段各层塔板或填料上多次接触，进行传质传热，或多次的部分气化和部分冷凝最终达到轻重组分或各产品馏分间的分离。
常压塔气化段以下通常不叫提馏段而叫汽提段。原油精馏塔的塔底温度较高，通常不用再沸器产生气相回流，而是在塔底注人水蒸气，以降低油气分压，使塔底重油中的轻组分气化，这种方法称为汽提。汽提段的分离效果不如一般精馏塔的提馏段。
侧线产品中含有相当数量的低沸点组分，为了改善产品间的分离效果，通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔。侧线汽提塔相当于一般精馏塔的提馏段，侧线产品从常压塔中部抽出，送人汽提塔上部，从该塔下部注人水蒸气进行汽提。汽提出的低沸点组分同水蒸气一道从汽提塔顶部引出返回主塔，侧线产品由汽提
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塔底部抽出送出装置。塔内通常设3-4层塔板或一定高度的填料。汽提所用的水蒸气通常是400-450℃ 、约0.3MP 傲的过热水蒸气。
3. 常压塔常设置中段循环回流
在原油精馏塔中，通常设置1-2个中段循环回流，即从精馏塔上部的精馏段引出部分液相热油（或者是侧线产品），经与其它冷流换热或冷却后再返回塔中，返回口比抽出口通常高2-3层塔板。
中段循环回流的作用是，在保证各产品分离效果的前提下，取走精馏塔中多余的热量。采用中段循环回流的好处是：在相同的处理量下可缩小塔径，或者在相同的塔径下可提高塔的处理能力；可回收利用这部分温度较高的热源。 二、减压蒸馏装置特征：
减压蒸馏是在压力低于l00kPa的负压状态下进行的蒸馏过程。由于物质的沸点随外压的减小而降低，因此在较低的压力下加热常压重油，高沸点馏分就会在较低的温度下气化，从而避免了高沸点馏分的裂解。通过减压精馏塔可得到这些高沸点馏分，而塔底得到的是沸点在500 ℃ 以上的减压渣油。
与一般的精馏塔和原油常压精馏塔相比，减压精馏塔具有如下特点： 1. 减压精馏塔塔顶采用抽真空系统
减压蒸馏所依据的原理与常压蒸馏相同，关键是减压塔顶采用了抽真空设备，使塔顶的压力降到几千帕。减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器（也称蒸汽喷射泵）或机械真空泵。其中广泛应用的是蒸汽喷射器。抽真空设备的作用是将塔内的不凝气和水蒸气连续地抽走以保证减压塔的真空度要求。
2. 减压精馏塔的塔径大、板数少、压降小、真空度高
减压塔塔内的低压，一方面使气体体积增大，塔径变大；另一方面由于低压下各组分之间的相对挥发度变大，易于分离，所以与常压塔相比，减压塔的塔板数有所减少。
3. 减压精馏塔的形状中间粗、两头细
减压塔底的温度一般在390 ℃ 左右，减压渣油在这样高的温度下如果停留时间过长，其分解和缩合反应会显著增加，导致不凝气增加，使塔的真空度下降，塔底部结焦，影响塔的正常操作。为此，减压塔底常采用减小塔径（即缩径）的办法，以缩短渣油在塔底的停留时间。另外，由于在减压蒸馏的条件下，各馏分之间比较容易分离或分离精确度要求不高，加之一般情况下塔顶不出产品，所以中段循环回流取热量较多，减压塔的上部气相负荷较小，通常也采用缩径的办法，使减压塔成为一个中间粗、两头细的精馏塔。
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§3.3 催化裂化
催化裂化是指高分子烃类在高温且采用催化剂的条件下裂解的化学反应。催化裂化装置的原料通常是常压馏分、减压馏分或焦化蜡油等重质馏分油。通过催化裂化，这些重质油裂解为轻质油品。催化裂化的主要作用是将重质油品转化成高质量的汽油。
3.3.1 催化裂化的化学原理
催化裂化工艺的特点，例如对原料油的要求、产品性能特点及工艺流程等，主要由催化裂化反应所决定。其主要反应如下：
1. 异构化反应
如正构烷烃变成异构烷烃、带侧链的环戊烷变成环己烷等。异构化反应使产品中异构烃含量增加。
2. 芳构化反应
如环己烷脱氢生成芳烃；烯烃也可转化为芳烃。所以，产品中芳经的含量增加。
3. 氢转移反应
烃类在反应中放出氢，氢与烯烃结合使烯烃饱和；另一方面，给出氢的烃类则逐渐转化成芳烃或缩合程度更高的分子，直到缩合为焦炭。氢转移反应是造成催化裂化汽抽饱和度较高的主要原因。
4. 裂解反应
裂解反应即大分子烃类裂解为小分子烃类的反应。裂解有一定限度，产物中有较多的丙烷、丙烯或丁烷、丁烯。
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由于催化产物中含异构烷经和芳烃较多，所以其汽油的辛烷值较高，而且比较安定，同时也使其柴油的十六烷值偏低。
3.3.2 催化裂化的工艺流程
催化裂化装置通常由三大部分组成，即反应一再生系统、分馏系统和吸收稳定系统，除此之外，许多装置还配备有烟气能量回收系统和产品精制系统。其中，反应一再生系统是全装置的核心部分。图3-3给出了提升管催化裂化的工艺流程，流程说明如下。
图3-3 提升管催化裂化工艺流程
1. 反应一再生系统
原料油经加热炉加热到约400℃左右进人提升管反应器，与回炼油混合并与高温再生催化剂相遇，迅速汽化并发生反应。提升管底部吹人水蒸气起预提升作用。催化裂化反应在提升管内发生，经过几秒钟的反应后油气与催化解由提升管顶部离开反应器。反应器内的温度约50O ℃；上部的沉降器起气固分离作用。
在沉降器内，反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。而积有焦炭的催化剂（称待生催化剂）被旋风分离器捕集后由沉降器落人下面的汽提段。汽提段装有多层人字形挡板井在底部通人过热水蒸气，用水蒸气将吸附在催化剂上的油气吹回沉降器。经汽提后的待生催化剂则经待生斜管进人再生器。
分子筛催化剂要求再生后的含炭量很低，故需采用高效再生技术。再生器的主要作用是烧去催化剂上的积炭，使其活性得以恢复，再生器下部为一烧焦罐，从其底部送人空气使待生催化剂处于流化床状态。催化剂上的绝大部分积炭在罐内烧去，然后再生烟气和催化剂一起以高速通过输送管。烧焦维中流出的烟气中所含的CO在管中完全燃烧成CO2。由输送管出来的催化剂和烟气经过分离后，催
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化剂落人上部再生器的流化床层，再经汽提后通过再生斜管送回反应器循环使用，再生烟气则从再生器顶都排出，再生烟气温度很高（可达750℃），且含5%~10%的CO。所以，为利用这些热能，不少装置都设有CO 锅炉用子产生水蒸气。对子操作压力较高的装置，通常还设有烟气能量回收系统，利用再生烟气的热能和压能作功，产生电力以驱动主风机，从而可大大节约能源消耗。
2. 分馏系统
反应后的油气产物自反应器上部的沉降器顶排出并进人分馏塔，得到催化裂化富气、粗汽油、回炼油及油浆等中间产品。其中，催化裂化富气和粗汽油被送往吸收-稳定系统。
3. 吸收-稳定系统
吸收-稳定系统的工艺流程见图3-4。
图3-4 吸收-稳定系统工艺流程
从分馏塔顶油气分离器出来的富气带有汽油组分，而粗汽油中则溶有C4、C3、甚至C2组分。吸收-稳定系统的作用就是利用吸收和精馏方法将富气和粗汽油分离成干汽（C ≤C2）、液化气（C3、C4）和稳定汽油。
富气经气压机升压、冷却并分出凝缩油后，由底部进人吸收塔．稳定汽油和粗气油则作为吸收掖由塔顶进入，将富气中的C2、C3、C4等吸收后得到富吸收油。富吸收油则和凝缩油一起进人解吸塔顶部。吸收塔顶出来的贫气中夹带有汽油，可经再吸收塔用轻柴油回收。
富吸收油中含有的C2组分不利于稳定塔操作，所以需在解吸塔中先将C2解吸出来。脱去C2的油送人稳定塔（实质上是精德塔），通过精馏作用把液化气和稳定汽油分开。有时，塔顶要排出部分不凝气（也称气态烃），它主要是C2，并
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夹带有C3和C4。排出不凝气的目的是为了控制稳定塔的操作压力。
3.3.3 催化裂化装置的主要设备
催化裂化装置设备较多，本节只介绍几个主要设备。 一、提升管反应器及沉降器
1. 提升管反应器
提升管反应器是进行催化裂化化学反应的场所，是本装置的关键设备。随装置类型不同，提升管反应器类型不同，常见的提升管反应器类型有三种：
( l ）直管式：多用于高低并列式提升管催化裂化装置。 ( 2 ）折叠式：多用于同轴式和由床层反应器改为提升管的装置。 ( 3 ）两段提升管反应器：由两根短提升管串联连接构成，用于两段提升管催化裂化装置。
图3-5是直管式提升管反应器及沉降器示意图。 直管式提升管反应器是一根长径比很大的管子，长度一般为30-36m，直径根据装置处理量决定，通常以油气在提升管内的平均停留时间1-4s为限确定提升管内径。由于提升管内自下而上油气线速不断增大，为了不使提升管上部气速过高，提升管可做成上下异径形式。
在提升管的侧面开有上下两个（组）进料口，其作用是根据生产要求使新鲜原料、回炼油和回炼油浆从不同位置进人提升管，进行选择性裂化。
进料口以下的一段称预提升段，其作用是由提升管底部吹人水蒸气（称预提升蒸汽），使由再生斜管来的再生催化剂加速，以保证催化剂与原料油相遇时均匀接触。这种作用叫预提升。
为使油气在离开提升管后立即终止反应，提升管出口均设有快速分离装置，其作用是使油气与大部分催化剂迅速分开。在工业上使用的快速分离器的类型很多，目前绝大多数采用粗旋风分离器。旋风分离器的性能优劣不仅对反应-再生系统的正常运转和催化剂跑损有直接夫系，而且对分馏塔底油浆的固含量有直接影响。
为进行参数测量和取样，沿提升管高度还装有热电偶管、测压管、采样口等。 2. 沉降器
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沉降器是用碳钢焊制成的圆筒形设备，上段为沉降段，下段是汽提段。沉降段内装有数组旋风分离器，顶部是集气室并开有油气出口。沉降器的作用是使来自提升管的油气和催化剂分离，油气经旋风分离器分出所夹带的催化剂后经集气室去分馏系统；由提升管快速分离器出来的催化剂靠重力在沉降器中向下沉降，落人汽提段。汽提段内设有数层人字挡板和蒸汽吹人口，其作用是将催化剂夹带的油气用过热水蒸气吹出（汽提），并返回沉降段，以便减少油气损失和减小再生器的负荷。沉降器多采用直筒形，直径大小根据气体（油气、水蒸气）流率及线速度决定，沉降段线速一般不超过0.5-0.6m/s。沉降段高度由旋风分离器料腿压力平衡所需料腿长度和所需沉降高度确定，通常为9-12m。
汽提段的尺寸一般由催化剂循环量以及催化剂在汽提段的停留时间决定，停留时间一般是1.5-3min。 二、再生器
再生器是催化裂化装置的重要设备，其作用是为催化剂再生提供场所和条件。它的结构形式和操作状况直接影响烧焦能力和催化剂损耗。再生器是决定整个装置处理能力的关键设备。图3-6是常规再生器的结构示意图。再生器由筒体和内部构件组成。
1. 筒体
再生器筒体是由A3碳钢焊接而成的，由于经常处于高温和受催化剂颗粒冲刷，因此筒体内壁敷设一层隔热、耐磨衬里以保护设备材质。筒体上部为稀相段，下部为密相段，中间变径处通常叫过渡段。
(l）密相段。密相段是待生催化剂进行流化和再生反应的主要场所。在空气（主风）的作用下，待生催化剂在这里形成密相流化床层，密相床层气体线速度一般为0.6-1.0m/s ，采用较低气速叫低速床，采用较高气速称为高速床。
密相段直径大小通常由烧焦所能产生的湿烟气量（可计算得到）和气体线速度确定。密相段高度一般由催化剂藏量和密相段催化剂密度确定，一般为6-7m。
(2）稀相段。稀相段实际上是催化剂的沉降段。为使催化剂易于沉降，稀相段气体线速度不能太高，要求不大于0.6-0.7m/s，因此，稀相段直径通常大于密相段直径。稀相段高度应由沉降要求和旋风分离器料腿长度要求确定，适宜的稀相段高度是9-11m。
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2. 旋风分离器
旋风分离器是气固分离并回收催化剂的设备，它的操作状况好坏直接影响催化剂耗量的大小，是催化裂化装置中非常关键的设备。图3-7是旋风分离器示意图。旋风分离器由内圆柱筒、外圆柱筒、圆锥筒以及灰斗组成。灰斗下端与料腿相连，料腿出口装有翼阀。
旋风分离器的类型很多，但作用原理都是相同的。携带催化剂颗粒的气流以很高的速度（15-25m/s）从切线方向进人旋风分离器，并沿内外圆柱筒间的环形通道作旋转运动，使固体颗粒产生离心力，造成气固分离的条件，颗粒沿锥体下转进人灰斗，气体从内圆柱筒排出。
灰斗、料腿和翼阀都是旋风分离器的组成部分。灰斗的作用是脱气，即防止气体被催化剂带人料腿；料腿的作用是将回收的催化剂输送回床层，为此，料腿内催化剂应具有一定的料面高度以保证催化剂顺利下流，这也就是要求一定料腿长度的原因；翼阀的作用是密封，即允许催化剂流出而阻止气体倒窜。翼阀的结构如图3-8所示。
除上述设备之外，催化裂化装置还有一些专用设备：主风机、气体压缩机、烟气轮机以及CO锅炉、废热锅炉等；常规设备：加热炉、塔器、容器和机泵等。
§3.4 催化重整
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催化重整是石油加工过程中重要的二次加工方法，其目的是用以生产高辛烷值汽油或化工原料― 芳香烃，同时副产大量氢气可作为加氢工艺的氢气来源。
“重整”系指对烃类分子结构的重新排列，使之变为另外一种分子结构的烃类。原料油中的正构烷烃和环烷烃在催化剂存在条件下，经“重整”转化为异构烷烃和芳烃，从而提高汽油的辛烷值或生产芳烃产品BTX（苯、甲苯和二甲苯等）。这一加工过程就叫催化重整。采用铂金属催化剂叫铂重整，用铂—铼双金属催化剂叫铂—铼重整，采用多金属催化剂就称之为多金属重整，总称催化重整。
3.4.1 催化重整的化学原理
催化重整的化学反应主要有以下几种： 1. 脱氮反应
六碳环烷烃可脱去部分氢转变为芳烃。
2. 脱氢环化反应
烷烃经过脱氢转变为环烷烃，环烷烃进一步脱氢成为芳烃。
上述两种反应为催化重整的主要反应，所以，重整产物中含有大量的芳烃，重整汽油的辛烷值高；同时，可得到大量的副产氢气。尤其对铂铼双金属和多金属催化剂而言，芳烃的转化率是很高的。
3. 异构化反应
正构烷烃变成异构烷烃。异构烷烃的增多也提高了汽油的辛烷值。
4. 裂化反应
裂化反应指大分子烷烃裂解成小分子烃类。由于重整反应有氢气存在，所以，裂解生成的烯烃可立即加氢成饱和烃。这样汽油的安定性就较好。由于裂化反应的存在，重整催化剂表面上也会结焦。但因为存在加氢反应，它能抑制结焦，所
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以结焦量远较催化裂化的少。视所用催化剂的不同，一般经1-3年才进行烧焦再生。
3.4.2 催化重整的原料油
重整原料油应根据目的产品来确定。其馏分组成一般可分为两个馏程范围。生产高辛烷值汽油时，采用80-180℃的馏分；生产苯、甲苯、二甲苯等芳烃时，采用60-145。C 的馏分；而同时生产芳烃和高辛烷值汽油时，可采用60-180 ℃ 的宽馏分。
以生产芳烃为目的时，因为苯、甲苯、二甲苯的碳原子数分别为6、7、8，所以要求原料池尽可能是相应碳数的烃类，而C6-C8烃类的沸点范围大致在60 -145℃。
以生产高辛烷值汽油为目的时，原料油的初馏点不宜过低，因为C≤C8的烷烃本身已有较高的辛烷值，不需要重整。至于原料油的终馏点一般取180 ℃，终馏点过高时，焦炭、气体产率将上升，而液体收率将下降，且生产周期将缩短。
3.4.3 催化重整的工艺流程
图3-9所示为以生产芳烃为主要目的催化重整工艺流程。重整流程基本上包括原料油的预分馏和预加氢、原料油的重整反应、产品的后加氢和稳定处理三部分。
图3-9 催化重整工艺流程
1. 预分馏和预加氢
原料油先进入预分馏塔除去小于60℃的轻馏分，之后再进人预加氢反应器。预加氢的目的是除去砷、硫、氮等能使重整催化剂中毒的毒物，同时使烯烃饱和以减少重整催化剂上的积炭，从而延长生产周期。原料油在预加氢催化剂作用下，在320-370℃及1.5-2.5MPa。压力下进行加氢反应。预加氢后的液体油中会溶有少量的H2S、NH3 和H20，这可在汽提塔内用氢气将它们汽提出去。
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2. 重整反应
预加氢后的原料油与循环氢混合，再经换热、加热后进入重整反应器。重整反应器的反应温度约为500℃，反应压力为1.0-3.8MPa。重整反应是强吸热反应。为了避免反应过程中温降过大，需将重整反应分成若干段进行。工业上常将3-4个反应器串联使用。每个反应器前都设有加热炉，以加热至所需要的反应温度。对于大型重整装置，各个反应器可单独设置加热炉；对于小型重整装置，则常采用一个加热炉多段供热的流程，如图3-9所示。
3. 后加氢和稳定处理
由于重整反应中存在裂解反应，重整生成油中常含有少量烯烃，这样在后续的芳烃抽提中，烯烃会混人芳烃中而影响芳烃的纯度。所以在以生产芳烃为主要目的时，还需要进行后加氢处理，后加氢的目的是使烯烃饱和。后加氢反应的温度为320-370℃，在催化剂作用下进行，反应压力与重整反应压力相同。加氢产物经分离器分出富含氢的气体（含氢85 %-95%，其余为甲烷、乙烷、丙烷等）后再进人稳定塔脱去气态烃及戊烷，塔底产物即可作为芳烃抽提的原料，
4. 催化刹的再生
催化剂连续操作一段时间后由于积炭导致活性下降，可以用含少量氧气（0.2%-0.5%)的氮气在高温下烧去积炭得到再生。重整催化剂可经多次再生，反复使用数年。
3.4.4 催化重整装置的主要设备
催化重整反应器是催化重整装置的关键设备，按物料在反应器的流向可分为轴向和径向两种结构形式。
除此之外，催化重整装置的其他设备还包括再生器、闭锁漏斗等。
§3.5 加氢精制
加氢工艺技术通常涉及加氢精制、加氢处理和加氢裂化三个概念。加氢精制一般是指对某些不能满足使用要求的石油产品通过加氢工艺进行再加工，使之达到规定的性能指标；加氢处理是指对于那些劣质的重油或渣油利用加氢技术进行预处理，主要为了得到易于进行其他二次加工过程的原料，同时获得部分较高质量的轻质油品（这一过程也可叫做加氢精制）; 加氢裂化工艺是重要的重油轻质化加工手段，它是以重油或渣油为原料，在一定的温度、压力和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应，获得最大数量（转化率可达90 ％以上）和较高质量的
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轻质油品。日常习惯的说法并不很严格，有时将三种工艺过程统称为催化加氢，甚至简称为“加氢”。
加氢精制工艺是在一定的温度和压力、有催化剂和氢气存在的条件下，使油品中的各类非烃化合物发生氢解反应，进而从油品中脱除，以达到精制油品的目的。
加氢精制主要用于油品的精制，其主要目的是通过精制来改善油品的使用性能。加氢精制处理的油品很多，如一次加工或二次加工得到的汽油、喷气燃料、柴油等，也可处理催化裂化原料、重油或渣油等。加氢精制还具有产品质量好、液体收率高等优点。因此，加氢精制已成为炼油厂中广泛采用的加工过程，也正在取代其他类型的油品精制方法。
3.5.1 加氢精制的化学原理
加氢精制过程中的主要化学反应如下： 1. 含硫、含氮、含氧化合物的加氢反应
对石油馏分中的含硫、含氮、含氧化合物进行氢解，转化成相应的烃类和H2S、NH3、H20,从而将硫、氮、氧等杂原子脱除。例如；
2. 烯烃与氮的反应
在加氢精制条件下，烯烃产生饱和反应生成烷烃；一部分芳烃也可以与氢反应生成环烷烃．而烷烃、环烷经则很少反应。 3.5.2 加氢精制的工艺流程
除重油（或渣油）加氢处理有的采用沸腾床或悬浮床反应器外，加氢精制一般都采用固定床反应器。
加氢精制的工艺过程多种多样，按加工原料的轻重和目的产品的不同，可分为汽油、煤油、柴油和润滑油等馏分油的加氢精制，其中包括直馏馏分和二次加工产物，此外，还有渣油的加氢脱硫。
加氢精制的工艺流程虽因原料不同和加工目的不同而有所区别，但其化学反应的基本原理是相同的。如图3-10所示，加氢精制的工艺流程一般包括反应系
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统、生成油换热、冷却、分离系统和循环氢系统三部分。
图3-10 加氢精制典型工艺流程
因此，各种石油馏分加氢精制的原理、工艺流程原则上没有明显的区别。
1． 反应系统
原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，以气液混相状态进人加热炉（这种方式称炉前混氢，也有在加热炉后混氢的，称为炉后混氢），加热至反应温度进人反应器。反应器进料可以是气相（精制汽油时），也可以是气液混相（精制柴油或比柴油更重的油品时）。反应器内的催化剂一般是分层填装，以利于注冷氢来控制反应温度（加氢精制是放热反应）。循环氢与油料混合物通过每段催化剂床层进行加氢反应。
加氢精制反应器可以是一个，也可以是两个。前者叫一段加氢法，后者叫两段加氢法。两段加氢法适用于某些直馏煤油（如孤岛油）的精制，以生产高密度喷气燃料。此时第一段主要是加氢精制，第二段是芳烃加氢饱和。 2. 生成油换热、冷却、分离系统
反应产物从反应器的底部出来，经过换热、冷却后，进人高压分离器。在冷却器前要向产物中注人高压洗涤水，以溶解反应生成的氨和部分硫化氢。反应产物在高压分离器中进行油气分离，分出的气体是循环氢，其中除了主要成分氢外，还有少量的气态烃（不凝气）和未溶于水的硫化氢；分出的液体产物是加氢生成油，其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢，生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离出气态烃等组分，产品去分馏系统分离成合格产品。
3． 循环氢系统
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从高压分离器分出的循环氢经储罐及循环氢压缩机后，小部分（约30 % ）直接进人反应器作冷氢，其余大部分送去与原料油混合，在装置中循环使用。为了保证循环氢的纯度，避免硫化氢在系统中积累，常用硫化氢回收系统。一般用乙醇胺吸收除去硫化氢，富液（吸收液）再生循环使用，解吸出来的硫化氢送到制硫装置回收硫磺，净化后的氢气循环使用。
为了保证循环氢中氢的浓度，用新氢压缩机不断往系统内补充新鲜氢气。石油馏分加氢精制的操作条件因原料不同而异。一般地讲，直馏馏分油加氢精制条件比较缓和，重馏分油和二次加工油品（如焦化柴油等）则要求比较苛刻的操作条件。
加氢精制与加氢裂化装置的设备基本相同。 3.5.3 加氢精制装置的主要设备
加氢精制的主要设备有新氢压缩机、循环压缩机、加热炉、反应器、冷却器、高压分离器、低压分离器等。另外还连接脱硫装置。
§3.6 糠醛精制
从常减压装置得到的润滑油料，包括馏分润滑油料和脱沥青后的残渣润滑油料，含有多种不能作为润滑油的物质，即非理想组分，包括：胶质、沥青质、短侧链的中芳烃及重芳烃、多环及杂环化合物、环烷酸类，以及含硫、氮、氧的非烃化合物。这些物质的存在会使油品的粘度指数变低，抗氧化安定性变差，氧化后会产生较多的沉渣及酸性物质，会堵塞、磨损和腐蚀设备构件，还会使油品颜色变差。溶剂精制的目的就是脱除有害物质，提高润滑油的性能，满足产品规格要求。
3.6.1 溶剂精制的基本原理
溶剂精制的基本原理是利用某些溶剂的选择性溶解能力达到脱除润滑油中非理想组分的目的。作为精制润滑油的溶剂，应对油中非理想组分具有高的溶解能力，而对理想组分则溶解很少。当把溶剂加人润滑油料后，其中非理想组分便迅速溶解于溶剂中，然后将溶有非理想组分的溶液分出，其余便是理想组分，通常把前者叫提取液或抽出液，把后者叫提余液或精制液。溶剂精制的作用相当于从润滑油中抽出其中非理想组分，因此这一过程也称作溶剂抽提或溶剂萃取。
经过溶剂抽提得到的抽出液中含有大量溶剂，精制液（提余液）中也含一部分溶剂，必须加以回收以便循环利用同时得到提取油与精制油。因此，溶剂回收是溶剂精制过程的一个重要组成部分。溶剂回收的原理是利用溶剂和油的沸点差，把溶剂从油中分馏出来。
目前常用的溶剂有酚、糠醛和N—甲基吡咯烷酮。 3.6.2 糠醛精制的工艺流程
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糠醛精制的典型工艺流程如图3-11所示。流程中包括：原料油脱气、溶剂抽提、精制液和抽出液溶剂回收及溶剂干燥脱水等部分。
图3-11 糠醛精制工艺流程
1. 原料油脱气部分
原料油进抽提塔之前必须经过脱气过程，脱除油中的氧气，以防糠醛被氧化变质。脱气一般在筛板塔内进行，利用减压和汽提使油中的氧气析出而脱除。
2. 溶剂抽提部分
原料油自脱气塔底抽出，经换热或冷却到适当的温度后，从下部进入抽提塔，回收的溶剂经换热或冷却到适当温度从塔上部引人。抽提塔在一定压力下操作以便精制液和抽出液自流进人溶剂回收系统，精制液和抽出液分别从抽提塔顶部和底部排出，进人各自的溶剂回收系统。
3. 溶剂回收部分
从抽提塔顶流出的精制液经换热和加热至适当温度后，进人精制液蒸发汽提塔，塔底吹人水蒸气。蒸出的溶剂及水蒸气经冷凝冷却后进人糠醛—水溶液分层罐。塔底精制油经与精制液换热后送出装置。
本流程中抽出液溶剂回收采用双塔二效蒸发流程。来自抽提塔底的抽出液经加热及换热后进人一次蒸发塔（塔4)，蒸出部分溶剂；一次蒸发塔底抽出液经加热炉加热后，送人二次蒸发塔，蒸出另一部分溶剂；二次蒸发塔塔底液送进抽出液汽提塔（塔6)，脱除残余溶剂，汽提塔塔底液为抽出油经泵送出装直。
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4. 溶剂干燥及脱水部分
回收的溶剂（糠醛）水溶液必须经过脱水及干燥，才能循环使用。脱水和干燥是在脱水塔（塔7）和干燥塔（塔8）中进行的。
糠醛—水溶液分层罐中，上层为富水溶液，下层为富糠醛溶液。富水溶液用泵抽出进人脱水塔上部。脱水塔顶蒸出的共沸物经冷凝冷却后，再返回分层罐进行分层，塔底为脱醛净水，可排放或用以发生蒸汽。分层罐下层的富醛溶液用泵打人干燥塔（塔8）进行干燥。塔底为干燥糠醛可循环使用，塔顶物也送人分层罐分层。抽出液蒸发塔（塔4、塔5）塔顶蒸出的溶剂，经换热后也一并进人干燥塔进行干燥。
3.6.3 糠醛精制装置的主要设备
糠醛精制的主要设备就是糠醛精制抽提塔。该塔多使用转盘塔。
图3-12为转盘抽提塔的示意图。转盘塔塔体为圆筒形，塔中心设有一直立转轴，轴上安装有若干等距离的转动盘，由电动机带动旋转，每一圆盘都位于两块固定圆环之间。糠醛和油分别从上、下两端进入，由于密度差异，糠醛由上向下流动，油自下向上流动，形成逆流接触。转盘的转动使糠醛和油分散得更均匀，提高抽提效果。
§3.7 酮苯脱蜡
低温流动性是润滑油的重要指标。为使润滑油在低温条件下具有良好的流动性，必须将其中易于凝固的蜡除去，这一工艺叫脱蜡。润滑油经过脱蜡后，凝点会显著降低，同时可得副产品石蜡。溶剂脱蜡就是在润滑油原料中加人适宜的溶剂，使油的粘度降低，然后进行冷冻过滤、脱蜡。目前广泛采用的溶剂是酮—苯混合溶剂。
3.7.1 溶剂脱蜡的基本原理
溶剂脱蜡的基本原理是：含蜡润滑油料在选择性溶剂存在下，降低温度使蜡形成固体结晶，并利用溶剂对油溶解而对蜡不溶或少溶的特性，形成固液两相，经过滤使蜡、油分离。在润滑油过滤时需加人溶剂的作用就是稀释油料，同时，所用溶剂还应有溶解油不溶解蜡的性质，可使蜡的晶体大而致密，使蜡油易于过滤分离。
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3.7.2 酮苯脱蜡的工艺流程
溶剂脱蜡工艺流程包括以下几部分：结晶系统、制冷系统、过滤系统和溶剂回收系统。图3-13和图3-14是溶剂脱蜡装置典型工艺流程。
图3-13溶剂脱蜡典型工艺流程—结晶、过滤、真空密闭及溶剂制冷部分
图3—14溶剂脱蜡典型工艺流程—溶剂回收及干燥部分
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1. 原料油冷冻结晶系统
原料油与预稀释溶剂（重质原料时用，轻质原料时不用）混合后，经水冷却后进入换冷套管与冷滤液换冷，使混合液冷却后加人经预冷过的一次稀释溶剂，再进入氨冷套管进行氨冷，在一次氨冷套管出口处加人滤液作为二次稀释，然后进人第二组氨冷套管进一步冷冻，使原料油降到所需的脱蜡温度。此时，再向原料油中加人三次稀释溶剂。在逐级冷冻过程中，蜡成为晶体析出，进人过滤机进料罐。
2. 过滤机真空密闭系统
过滤系统的作用是将固液两相分开。冷冻后的含蜡溶液自过滤机进料罐自流进人真空过滤机，经过滤分为两部分：一是含有溶剂的脱蜡油即滤液，另一部分是含有少量油和溶剂的蜡即蜡液。滤液进滤液罐（罐10、11），蜡液进人蜡液罐（罐8、9）。滤液与原料油换冷，蜡液与溶剂换冷，换冷后的滤液和蜡液分别去溶剂回收系统。
真空密闭系统（安全气系统）是为防止滤机内溶剂蒸气与氧气形成爆炸性混合物而设置的一套安全系统。由安全气发生器产生含氧量不高于0.5%的惰性气，安全气一方面经过滤机分配头吹人过滤机内用作反吹，不使空气吸人；另一方面送人各溶剂罐、滤液罐、含油蜡罐内作密封用。
3. 溶剂回收及干燥系统
溶剂回收系统的作用是回收滤液和蜡液中的溶剂，循环使用。滤液和蜡液溶剂回收均采用双效或三效蒸发工艺。换冷后的滤液经与塔2 （高压蒸发塔）塔顶溶剂蒸气换热后，相继进人塔1、塔2、塔3及塔4，进行蒸发和汽提。第一蒸发塔为低压操作，热量由第二蒸发塔塔顶蒸气提供；第二蒸发塔为高压操作，热量由加热炉提供；第三蒸发塔为降压闪蒸塔，最后在汽提塔（塔4 ）内用蒸汽吹出残留的溶剂，从汽提塔底得到合格脱蜡油。各蒸发塔顶回收的溶剂不含水，叫干溶剂，经换热后去溶剂罐（罐13)，作为循环溶剂使用。汽提塔顶含溶剂蒸气经冷凝、冷却后进湿溶剂分水罐（罐14）。
与滤液溶剂回收相类似，蜡液经换热后，经三次蒸发和一次汽提后，从蜡液汽提塔（塔8）底得到含油蜡。含油蜡可作裂化原料或经脱油后制成石蜡产品。 溶剂干燥系统是从含水溶剂中脱除水分或从含溶剂水中回收溶剂。溶剂分水罐上
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层为含饱和水的溶剂，下层为含少量酮类的水。含水溶剂经换热后去干燥塔（塔9），塔底用重沸器加热，酮与水形成的共沸物由塔顶蒸出，塔底排出干溶剂进干溶剂罐。分水罐下层含溶剂的水经换热后进脱酮塔（塔10），直接用蒸汽吹脱溶剂，塔顶含溶剂蒸气返回分水罐，水由塔底排出。 3.7.3 酮苯脱蜡装置的主要设备
溶剂脱蜡过程最主要的设备是套管结晶器和真空过滤机。 1. 真空过滤机
真空过滤机的作用是从冷却结晶的油—溶剂溶液中分离出蜡的结晶体。其结构如图3-15所示。过滤机外壳为一空筒，原料油流人过滤机内，保持一定液面高度。过滤机中有一鼓形圆筒，筒壁上有滤布固定在金属网上，叫做滤鼓。滤鼓下部浸在原料油里，并以一定转速旋转。滤鼓内为负压，可连续将油与溶剂经滤布吸入鼓内，再通过管道流人滤液罐。蜡晶体被截留在滤鼓外层的滤布上，随着滤鼓的旋转，离开油层，接着用冷溶剂冲洗，将蜡带出的油洗回油中。随之用安全气将蜡饼吹松，用刮刀刮下。刮下的蜡饼用螺旋输送机送至贮罐。这样，冷冻后的润滑油原料在真空过滤机内被分成滤液和蜡液。
2. 套管结晶器
套管结晶器的作用是用来冷却原料油，析出蜡晶体。其结构类似于套管换热器（见图3-16 )，在生产过程中，润滑油原料走内管，冷冻介质（冷滤液或液氨）走外管。为防止蜡冻结在管壁上，内管装有旋转刮刀，可随时将管壁上的蜡刮下，随液流流出，以提高冷冻效果。
图3-15 转鼓式真空过滤机示意图
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图3-16 套管结晶器示意图
§3.8 裂解制乙烯
3.8.1 乙烯装置简介
在石油化工基础原料中，常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。近年来，我国乙烯生产发展很快，先后引进多套300kt/a 乙烯生产装置，随后大都进行了扩建。目前我国乙烯生产能力已超过5.50Mt/a。
燕化乙烯装置主要以炼厂来的加氢尾油（HVGO）、重柴油（HGO）和石脑油（NAP）为原料，经过高温（800-900。C）蒸汽裂解、急冷、压缩、分离等工艺过程，生产出高纯度的乙烯、丙烯产品和氢气、液化气、碳四、碳五、裂解汽油、裂解轻柴油、裂解燃料油等副产品，为下游的聚乙烯、聚丙烯、丁二烯装置、芳烃装置等提供原料。因此，乙烯装置处于石油化工装置生产链的核心位置，是下游生产装置的“龙头”。
3.8.2 乙烯装置的工艺流程
乙烯生产的流程由裂解炉系统、急冷系统、裂解气压缩系统和分离系统（脱甲烷、脱乙烷和乙炔加氢、乙烯精馏等）组成。裂解和急冷部分的工艺流程如图3-17所示。
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图3-17 裂解和急冷部分流程示意图
3.8.3 乙烯装置的主要设备
裂解制乙烯的主要装置就是乙烯裂解炉。废热锅炉是裂解炉最重要的附属设备。
在裂解炉内，原料油经高温蒸汽锻炼生成H2、CH3、乙烯、丙烯等等C2-C9的裂解产物。裂解炉内既有物理反应又有化学反应。工作时具有间歇性、易结焦、高压、高温、检修周期短等特点。图3-18为裂解炉的结构示意图。
裂解炉从最初的沙子炉，到箱式炉，后续又依次有了SLE型炉、德新机炉、SRT炉等大型裂解炉，年处
理量可达30万吨。加热炉也从纯对流炉到箱式炉再到圆筒炉，最后有了现在的双面辐射炉。
目前，裂解炉的发展方向正向着大型化、线性化（废热锅炉产生高中压蒸汽到蒸汽透平）、炉管细小化和长周期运转化发展。
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第四章 燕山石化化工机械制造厂实习
北京燕化建筑安装工程公司是由原北京燕化机械厂、大修厂、建筑安装工程公司于99年进行机构重组而成立的，是以石油化工工程建设安装、设备制造和装置检修为主的国家一级施工单位。
该公司设备制造能力1.6万吨/年，拥有生产基地96万平方米，各种施工机械和加工设备4000余台。该公司拥有国内最大的6000吨液压路面吊车及一台一次吊装700吨的全套桅杆等大型设备。
该公司拥有国家建设部颁发的石油化工工程施工一级企业资质证书，持有国家技监局核发的AR1、AR2、AR3、CR1级压力容器设计制造现场阻焊许可证，高
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压容器制造许可证ASMEU、U2授权证书等。
2000年该公司与意大利OLMI公司，美国ZEECO公司合作，分别开发了乙烯裂解炉的装置的关键设备列管式废热锅炉和燃烧器，与德国UHDE公司合作开发了高压聚乙烯装置的关键设备超高压套管式反应器。
该公司自行开发的60、70、100立方米的特种铁路罐车、双螺杆泵、液化石油气储罐、立式耐酸泵、缠绕式静密封垫片、自动焊操作机及轮胎等产品，多次荣获中石化总公司优质产品奖和国家科技成果奖。
§4.1 化工设备制造概况
4.1.1 焊接压力容器主要制造工序及其特点
压力容器的制造方法主要有锻造、焊接、铸造和铆接四种。锻造需大型锻件和锻造设备，要求高的锻造技术，常用于制造直径较小的超高压设备；铸造容器由于质量上尚稳定，很少使用；至于铆接容器，也由于质量不佳早已被淘汰，目前普遍采用焊接法制造。
尽管压力容器种类很多，但主要的受压部件都由筒体、封头、法兰、接管、支座等零件一起组成，这些零件的原材料又主要是板材、管材和型钢，所以一台压力容器的制造工序包括：备料、放样划线、切割、边缘加工、弯曲和冲压、拼接、焊接、矫形、焊缝质量检查、热处理、装配、压力试验和密封性试验以及表面处理等。
每台容器几乎都要经过上述工具才能完成，且各工序间的顺序也基本固定不变，未确定下道工序的顺利进行及整体组装质量，每道工序后还设有检验。对化工设备压力容器制造来说，这种工序安排基本上具有固定性。
设备制造大多属于单件和大批量生产的范围，机械厂所制造的设备，其种类、材料和大小往往各不相同，主要根据用户的需要按所提供的设计图样来制造，一般无固定的系列产品。这就是化工设备制造的种类多样性。
此外，根据压力容器运行的安全性要求，其制造质量尤为重要，影响制造质量的因素很多，有设计问题、材料问题、制造工艺问题、质量检测问题，也有管理方面的问题等。为提高和保证制造质量，世界各国都订有相应的规程规定标准和技术要求，在压力容器制造过程中必须遵守。这是化工设备制造的法规性。
压力容器制造的工序固定性、种类多样性和法规性成为不同于其他机械制造的三个显著特点。
4.1.2 压力容器制造中的有关技术要求
对压力容器的设计、制造检验和验收，各国都订有一系列标准和规范。同样，
我国借鉴国外同类先进标准、规定、结合国情，且考虑尽量与国外标准接轨的原
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则，也订有压力容器的相关标准，规定近300个，其中一部分为法规性规定。法规性规定具有强制性，是压力容器设计，制造等必须遵循的。我国法规性规定主要有《锅炉压力容器安全监察暂行条例》及其《实施细则》、《压力容器安全技术监察规程》GB150，《钢制压力容器》等。
为确保压力容器的制造质量，从制造单位的资格审查，制造过程中一系列技术要求到制造质量的监督，都必须严格执行有关的规程，规定，标准和技术要求。
§4.2 机加工车间——化工设备主要构件的制造
4.2.1 原材料的划线和切割
从划线处的原材料上把需要的坯料分离下来的工序，称为切割，亦称为下料。用于设备制造的切割方法有机械切割和热切割两类。
1、机械切割
利用机械力切割材料的方法，统称为机械切割。它有剪切铣切，冲切和锯切等，设备制造中以剪切和锯切应用较广。
（1）剪切
剪切是将剪刀压入工件是剪切应力超过材料抗剪切强度而导致分离的方法，剪切面内存在四个区域：圆角层，切断层，剪裂层和揉压层。其中圆角层和揉压层经受强烈的塑性变形，因为有明显的冷作硬化现象。对于重要设备的构件，硬化区应去除。
按被剪件的材料品种，可分为板材剪切和型材剪切。按被剪件的平面形状，可分为直线剪切和曲线剪切。
如图4-1为机械厂内的剪板机。
图4-1 剪板机
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（2）锯割
锯割所使用的设备有弓锯床，圆盘锯和摩擦锯。化工设备制造中，有事用圆盘锯进行锯割。
出剪切和锯割外，还有冲切，铣切和砂轮切割等机械切割方法。 2、氧气切割
氧气切割属热切割，他是利用可燃性气体（一般为乙炔）与氧气混合燃烧而产生预热火焰，使金属预热至燃点，然后用高纯度的高速氧气流喷射到已预热的金属上，使这部分金属燃烧并产生大量的反应热（以维持金属不间断地燃烧），所产生的液态熔渣（燃烧产物）被高速氧气流吹走而形成割缝。图4-2为氧气切割设备。
图4-2 气割割炬
4.2.2 构建成型
本小节介绍化工设备主要承压构件如通体、封头、接管的成型方法。 一、单层筒体制造
单层化工设备压力容器筒体由各筒节通过环向焊缝焊接而成，而筒节是通过板材卷圆和纵向焊缝焊接而成。单层筒节的卷圆通常是利用滚弯的方法实现的，它是借助旋转的滚辊使板坯弯曲而成圆柱形的筒节。
1、筒节卷圆设备
卷圆设备主要有对称式三辊卷板机、两下辊可单独做垂直方向移动的对称式三辊卷板机、上下辊在同一垂直中心线上的不对称三辊卷板机、四辊卷板机、立式卷板机。
对称式三辊卷板机的工作原理如图4-3所示。上辊可在垂直方向作上下移动，以调节弯曲半径；两下辊为主动辊，对称置于上辊两侧，可正反旋转。
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2、单层筒体制造工艺
单层筒体制造由筒节卷圆、纵向焊缝焊接、各筒节间组装和环向焊缝焊接等以下四步组成。
①筒节卷圆
由预弯（亦称压头），对齐和卷圆（分为冷卷、热卷、温卷）等三步构成。 ②筒节纵向焊缝的焊接
③各筒节的选配、组对和环向焊缝的焊接
④检查表面质量及筒体怨毒、直线度和总长偏差等。 二、封头冲压
封头成型方法主要有冲压法，旋压法和爆炸成型法。其中冲压法应用更广泛。 1、封头冲压设备
封头的冲压成型在水压机或油压机上进行，根据厚板的大小可分为泛冲压和热冲压，板厚大于5mm的封头多采用热冲压。
2、封头的冲压工艺 （1）封头板材的检验
检验板材的化学成分和力学性能，并进行100%的超声波探伤。 （2）拼板
封头一般采用整体冲压，如果封头展开成圆形平面图形的直径大于钢板宽度时，允许拼接后冲压。
（3）拼板焊缝的处理
拼接焊缝的余高不能太高，否则会阻碍金属流动，模具受损；高边缘的部分应磨平，以减少冲压时的摩擦力。
（4）加热
封头冲压时要经历很大的塑性变形，因此用热冲压，即冲压前将板坯加热至始锻温度进行冲压，到终锻温度时停止冲压。
（5）冲压
冲压时注意：放置圆形板坯时应对中；冲压时应使用润滑剂，以减少板坯与模具间的摩擦。
（6）封头边缘余量的切割
用封头切边机气割封头余量，也可以在立式车床上切割。 （7）环向焊缝坡口加工 （8）检验
对于常用封头，GB150《钢制压力容器》对其最小厚度、形位偏差、过渡区转角内半径以及封头缺陷等做出了规定。如折皱、鼓包、直边拉痕压坑、外表面
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微裂痕、纵向撕裂、偏斜、轴向垂直断面为椭圆等缺陷是不允许的。
3、封头冲压时产生的典型缺陷
主要的常见缺陷有拉薄（即最大曲率部位附近厚度过小）、折皱、鼓包。 防止封头缺陷的措施主要有：板坯加热应均匀、保持适当而均匀的压边力、选定合适的下模圆角半径、提高模具表面光洁度、合理润滑、大批量冲压时适当冷却模具等。
表4-1是四种封头成型方法的比较。
表4-1 封头成型方法的比较
封头成型方法 冲压法 优点 质量好，效率高 缺点 应用范围 需要吨位大的水压机或适用于封头油压机；模具设计制造成批和大量管理复杂，不同封头配生产 备不同模具，造价高 旋压法 悬崖设备比水压机轻生产率较低，生产周期适于大型薄2.5倍；制造时封头长 不易折皱；工艺装备小型化简单成本低，更换模具时间短，工艺装备的利用率很高 壁封头的制造，且特别适用于单件生产 安全性较差，操作时应 适于成批生产 爆炸成型法 封头不产生折皱和鼓改善塑性变性条件），设备简单，操作方便，质量符合要求
三、管子的弯曲成型
包（由于提高塑性并特别注意防护 许多设备中需要弯曲的管子，典型设备如：U型管换热器。如图4-4为弯好并组装好的U型管换热器管束。
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图4=4 U型管换热器管束
1、管子弯曲时的变形
管子弯曲是由于受到外力矩作用而引起的，此时在外力矩作用范围内的管段中产生了下了变形：
（1）管子外侧壁受拉伸而减薄 （2）管子内侧壁受压缩而增厚或折皱 （3）管子较薄时会产生横断面变形 2、弯管方法
弯管方法有压弯法、滚压法，回弯法和挤弯法四种，以回弯法最为常用。 回弯法是在回转式弯管机上弯管，分为有模弯管和无模弯管，无模弯管又分为拉弯式和推弯式两种方法。
燕化建安公司在U形管换热器的制造时，就是采用了拉弯式无模弯管。下面我们对该方法作简要介绍：
拉弯式无模弯管的工作原理如图4-5。所用弯管机为拉弯式中频弯管机。套在感应圈内的待弯管靠导向辊保持它与感应圈和夹头同心，管子的一端用夹头固定在转臂上；另一端自由放在支撑辊或床面上。工作时，感应圈将管子拒不加热
。
到（900-950）C，然后转臂主动回转而将管子回
弯成型；紧接着从感应圈内侧的一圈小孔喷水冷却，其目的是使加热段和变形区限制在极小范围内，从而防止管子折皱和压扁。
除此之外，还有一种弯管方法——手工弯管法在化工设备制造中也有一定的
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作用。
3、弯管设备
弯管的设备类型很多：按传动方式可分为机械传动式和液压传动式。按控制方式可分为半
自动、自动和数控三种。
按加热与否可分为冷弯机和加热弯管机两种，而在加热弯管机中，可分为中频电流加热弯管机和火焰加热弯管机。
目前机械传动式弯管机的应用较普遍。 4、弯管缺陷及其质量要求
常见的缺陷有：管子横断面产生的椭圆度、外侧壁减薄、内侧壁折皱、弯曲角和弯曲半径偏差超过图样和有关标准的要求以及管壁裂纹等。
质量要求：圆度、弯曲角偏差、最小壁厚以及内侧壁起包高度等。 四、板边的折弯
板边的折弯是将板的边缘压弯成一定的角度或一定的形状，以制成各种类型的板制型材。其实质是加压弯曲成型。
折弯设备有翻板式折边机，闸压式折边机，水压机和冲床等。
§4.3 铆焊车间——化工设备的焊接
焊接在化工设备制造业中应用广泛，尤其是熔化焊接方法中的电弧焊，本节将简单介绍几种常用的熔化焊的焊接方法。
4.3.1 手工电弧焊
1、手工电弧焊的基本原理和特点
手工电弧焊，简称手弧焊（SMAW），是用手工操纵焊条进行焊接的一种电弧焊，是各种电弧焊方法中用的最广泛的焊接方法。
手弧焊时，利用焊条和工件之间产生的电弧热将焊条端部和工件局部加热到融化状态，焊条端部溶化后的熔滴和熔化的母材融合在一起形成熔池，随着电弧以适当的弧长和速度向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶形成焊缝。
（1）手弧焊的主要优点有：
手弧焊的适应性强，适用面广；操作简便灵活，维护方便，维护和检修比较容易；使用设备简单，可达性强。
（2）手弧焊的主要缺点有：
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手弧焊的焊缝质量很大程度上依赖于焊工的操作技能和现场发挥，对焊工的操作和技能水平要求较高；手弧焊使用的焊接电流密度小，每焊完一根焊条后必须更换焊条、清渣，生产效率低；劳动条件差。
2.焊接材料
手弧焊的焊接材料就是焊条。焊条由焊芯和药皮组成。
焊条可按国家标准分为若干类：按化学成分可分为碳钢焊条、低合金焊条等六类；按用途可分为结构钢焊条、低温刚焊条等十类；按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条。
3.焊接设备
焊接设备包括手弧焊电源、手弧焊机和辅助设备。
手弧焊电源分为交流电源和直流电源两大类。手弧焊的辅助设备和工具有焊钳、焊接电缆、面罩、敲渣锤、铜丝角向磨光机和焊条保温筒等。
4.3.2 埋弧焊
1、埋弧焊的基本原理和特点
埋弧焊（SAW）也是利用电弧作为热源的一种焊接方法。埋弧焊的电弧是在一层可以融化的颗粒状的焊剂下面燃烧的。当焊丝与工件之间引燃电弧后，电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂融化。焊丝由送丝机构连续不断地送入电弧中，同时不断的添加焊剂。熔化的母材和填充金属在接头中回合成熔池。熔化的焊剂浮到熔池表面上形成有保护作用的熔渣层，未融化的可回收再用。电弧向前移动时，电弧力将熔池中的液体金属推向熔池后方，在随后的冷却过程中这部分液态金属凝固成焊缝。
埋弧焊的主要特点是埋弧、自动和大电流。
（1）优点主要有：焊接电流大，融化效率高；焊缝质量高（因为熔渣隔绝了空气，由于焊剂、熔渣的存在，使得熔池金属较慢凝固，减少气孔、裂纹等缺陷）；埋弧焊的焊接参数可通过自动调节保持稳定；节省焊接材料和电能（埋弧焊焊件坡口可较小或不开坡口）；劳动条件好。
（2）缺点主要有：仅适用于平焊；对坡口边缘的加工、装配精度较高，容易焊偏；只适用于长焊缝；不适于焊接厚度小于1mm的板。
2、焊接材料
埋弧焊的焊接材料是焊丝和焊剂。埋弧焊所用的焊丝有实心焊丝和药心焊丝两类。生产 中普遍使用的是前者。
3、埋弧焊设备
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