静设备
前言：石油化工过程是通过一定的工艺装置实现的，而工艺装置又是由一定的设备，按照工艺需要组合而成的，常用的工艺设备包括有换热设备、反应设备等，本文着重介绍这两类设备，共同学习，共同提高。
换热器
化工生产中，绝大多数的工艺过程都有加热、冷却、汽化和冷凝的过程，这些过程总称为传热过程。传热过程需要通过一定的设备来完成，这些使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。换热设备是非常重要且被广泛应用的化工工艺设备，例如在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备总投资的35％-40％。在化工生产中，传热设备有时还作为其他设备的一个组成部分出现，如蒸馏塔的再沸器、裂解炉中的内部换热器等。
换热设备根据热量传递方法的不同，可以分为间壁式、直接接触式和蓄热式三大类。
直接接触式换热器：又称混合式，冷流体和热流体在进入换热器后直接接触传递热量。这种方式对于工艺上允许两种流体可以混合的情况下，是比较方便而有效的，如凉水塔、喷射式冷凝器等。
蓄热式换热器：又称蓄热器，是一个充满蓄热体(如格子砖)的蓄热室，热容量很大。温度不同的两种流体先后交替地通过蓄热室，高温流体将热量传给蓄热体，然后蓄热体又将这部分热量传给随后进入的低温流体，从而实现间接的传热过程。这类换热器结构较为简单，可耐高温，常用于高温气体的冷却或废热回收，如回转式蓄热器。
间壁式换热器：温度不同的两种流体通过隔离流体的固体壁面进行热量传递，两流体之间因有器壁分开，故互不接触，这也是化工生产经常所要求的条件。
化工生产中应用最多的是各类间壁式换热器。在间壁式换热器中，由于传热过程不同，操作条件、流体性质、间壁材料及制造加工等因素，决定了换热器的结构类型也是多种多样的。根据间壁的形状，间壁式换热器大体上分为“管式”和“板面式”两大类。如套管式、螺旋管式、管壳式都属于管式；板片式、螺旋板式、板壳式等都属于板面式。
各类换热器结构特点及使用场合见下表，在下面的内容中重点介绍间壁式换热器：
换热设备的分类	间壁式	管式	管
壳
式	固定管板式	刚性结构	用于管壳温差较小的情况(一般≤50℃)，管间不能清洗							带膨胀节	有一定的温度补偿能力壳程只能承受较低压力						浮头式	管内外均能承受高压，可用于高温高压场合						U形管式	管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难						填料
涵式	外填料函	管间容易漏泄不宜处理易挥发易爆、易燃及压力较高的介质							内填料函	密封性能差，只能用于压差较小的场合					釜式	壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮					双套管式	结构较复杂，主要用于高温高压场合或固定床反应器中					套管式	能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器					蛇管式	沉浸式	主要用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热						喷淋式	只用于管内流体的冷却或冷凝				板面式	板式	拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热					螺旋板式	可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可用作回收低温热能					板翅式	结构十分紧凑、传热效果很好，流体阻力大主要用于制氧					板壳式	板束类似于管束可抽出清洗检修，压力不能太高			直接接触式	适用于允许换热流体之间直接接触			蓄热式	换热过程分两段交替进行，适用于从高温炉气中回收热量的场合											管壳式换热器的类型及特点：
固定管板式换热器：见下图
该换热器主要是由壳体、管束、管板、管箱及折流板等组成，管束和管板是刚性连接在一起的。所谓“固定管板”是指管板和壳体之间也是刚性连接在一起，相互之间无相对移动，具体结构如上图所示。这种换热器结构简单、制造方便、造价较低；在相同直径的壳体内可排列较多的换热管，而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗；但管外壁清洗较困难。当两种流体的温差较大时，会在壳壁和管壁中产生温差应力，一般当温差大于50℃时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小或消除温差应力。固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常要清洗，冷热流体温差不太大的场合。管壳式换热器工作时，一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外（壳体内）、称为壳程。管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程。
浮头式换热器：结构见下图
浮头式换热器的一端管板是固定的，与壳体刚性连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相连，其结构如图所示。活动管板一侧总称为浮头，浮头的具体结构如图所示。浮头式换热器的管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构复杂、造价高，浮头处若密封不严会造成两种流体混合且不易察觉。浮头式换热器适用于冷热流体温差较大，介质易结垢常需要清洗的场合。在化工生产中使用的各类管壳式换热器中浮头式最多。
U形管式换热器: 结构见下图 
U形管式换热器不同于固定管板式和浮头式，只有一块管板，换热管作成U字形、两端都固定在同一块管板上；管板和壳体之间通过螺栓固定在一起，其结构如图所示。这种换热器结构简单、造价低，管束可在壳体内自由伸缩，无温差应力，也可将管束抽出清洗且还节省了一块管板；但U形管管内清洗困难且管子更换也不方便，由于U形弯管半径不能太小，故与其他管壳式换热器相比布管较少，结构不够紧凑。
U形管式换热器适用于冷热流体温差较大、管内走清洁不结垢的高温、高压、腐蚀性较大的流体的场合。U形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程。两管程以上就需要在管板上设置分程隔板来实现分程，常用的是单管程、两管程和四管程。壳程有单壳程和双壳程两种，常用的是单壳程，壳程分程可通过在壳体中设置纵向挡板来实现。
填料函式换热器: 结构见下图
填料函式换热器与浮头式很相似，只是浮动管板一端与壳体之间采用填料函密封，如图所示。这种换热器管束也可自由伸缩、无温差应力，具有浮头式的优点且结构简单、制造方便、易于检修清洗，特别是对腐蚀严重、温差较大而经常要更换管束的冷却器，采用填料函式比浮头式和固定管板式更为优越；但由于填料密封性所限，不适用于壳程流体易挥发、易燃、易爆及有毒的情况。目前所使用的填料函式换热器直径大多在700mm以下，大直径的用得很少，尤其在操作压力及温度较高的条件下采用更少。
釜式换热器：结构见下图
釜式换热器 釜式换热器的结构如图片所示。其结构特点是在壳体上部设置适当的蒸发空间，同时兼有蒸汽室的作用。管束可以为固定管板式、浮头式或 U 型管式。釜式换热器清洗维修方便，可处理不清洁、易结垢的介质，并能承受高温、高压。它适用于液-汽式换热，可作为最简结构的废热锅炉。翅片管式换热器又称管翅式换热器，如图片4-44所示。其结构特点是在换热器管的外表面或内表面装有许多翅片，常用的翅片有纵向和横向两类，图片4-45所示是工业上广泛应用的几种翅片形式。翅片与管表面的连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效果。常用的连接方法有热套、镶嵌、张力缠绕和焊接等。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等方法制造。
化工生产中常遇到气体的加热和冷却问题。因气体的对流传热系数很小，所以当与气体换热的另一流体是水蒸汽冷凝或是冷却水时，则气体侧热阻成为传热控制因素。此时要强化传热，就必须增加气体侧的对流传热面积。在换热管的气体侧设置翅片，这样既增大
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