化工設備按其功用，可以分為以下幾種通用設備：第一類為化工反應設備，這是化工廠的主要設備之一，在其中原料發(fā)生化學反應而生成新的產物；第二類為物料輸送設備，包括流體輸送設備和固體輸送設備，其中流體輸送設備包括液體輸送設備和氣體輸送設備；第三類為分離設備，包括固—固分離設備、液—液分離設備、氣—氣分離設備、固—液分離設備、氣—固分離設備和氣—液分離設備；第四類為傳熱設備，其作用是將物料加熱和冷卻，除此之外還同時具有利用廢熱的作用；第五類為粉碎設備，它可將固體原料和成品破碎或研磨成細顆粒；第六類為容器，是儲存原料、中間產品和成品，以及用作大型反應器的殼體。

（1）流體輸送設備。

流體輸送設備指為輸送流體提供能量的設備，包括液體輸送設備和氣體輸送設備兩類。大多數(shù)化學反應是在流體狀態(tài)下進行的。因此流體輸送設備種類很多，包括離心泵、鼓風機、壓縮機、真空泵等。在化工生產中，常用電力或其他能源來拖動流體輸送機械。

①液體輸送設備。

輸送液體的主要設備是泵。按泵的結構形式的不同可分為離心泵、軸流泵、旋渦泵、往復泵、回轉泵等。



圖3-50　往復泵原理圖往復泵是靠活塞的往復運動而實現(xiàn)液體的吸入和排出的，圖3-50是往復泵原理圖。往復泵的特點是具有干吸能力，適用于流量小而壓力大的地方，并用于輸送粘度不太大的液體。

離心泵是靠葉輪的高速旋轉使水產生離心力而進行液體的吸入和排出的，如圖3-51和圖3-52所示。它的特點是轉速高，流量均勻，工作穩(wěn)定，但無干吸能力，不宜用在流量小而壓頭大的地方。

軸流泵（又叫螺旋泵）的工作原理如圖3-53和圖3-54所示，軸流泵的工作原理同電風扇相同，當電動機帶動葉輪旋轉時，液體便從葉輪軸方向輸送出來。它的特點是流量大，效率高，結構簡單，重量輕，可以輸送臟污液體。



圖3-51　離心泵簡圖1—葉輪；2—泵軸；3—排水管；4—葉片；5—填料箱；6—泵殼；7—底閥



圖3-52　離心泵



圖3-53　軸流泵



圖3-54　軸流泵簡圖

圖3-55　齒輪泵簡圖齒輪泵的工作原理是靠一對相向運動的齒輪的旋轉來不斷進行液體的吸入和排出，如圖3-55所示。它的特點是結構簡單，不易出故障，缺點是流量小，較適合于輸送粘稠性物料，如油脂等。

②氣體輸送設備。

氣體輸送設備在各工業(yè)部門應用極為廣泛，其作用主要體現(xiàn)在三方面：一是將氣體由甲處輸送到乙處；二是提高氣體的壓力；三是降低氣體的壓力。氣體輸送機械按所達到的壓力可分為四類：

通風機：所產生的壓力不高于1500mm水柱；鼓風機：所產生的壓力為0.15～2個大氣壓；壓縮機：所產生的壓力大于1個大氣壓；真空泵：所產生的壓力低于大氣壓力。

——通風機可分為離心式通風機和軸流式通風機。離心式通風機是靠風機葉片的高速轉動使氣體產生離心力而將氣體不斷吸入和排出。軸流式通風機與電風扇工作原理相同，它通過葉輪旋轉帶動葉片推動氣體，使氣體沿轉動軸方向前進。軸流式通風機的流量變化寬，主要用于低壓場合。

——鼓風機通常可分為離心式鼓風機和羅茨式鼓風機兩種。離心式鼓風機是靠葉輪轉動使氣體產生離心力，從而進行氣體的吸入和排出。羅茨式鼓風機的作用原理同齒輪泵相似，它是靠一對特殊形狀的轉子的轉動來進行氣體的輸送。羅茨式鼓風機與離心式鼓風機的優(yōu)點是相同的，即送氣均勻，轉子不需潤滑，構造簡單，易于制造。羅茨式鼓風機的缺點是運行中噪聲大，安裝時調整間隙較難。

——壓縮機是用來提高氣體壓力的氣體輸送設備。通常可分為活塞式壓縮機、離心式壓縮機和軸流式壓縮機。活塞式壓縮機是通過活塞的往復運動來實現(xiàn)氣體的壓縮。它在許多領域已被離心式壓縮機所取代。離心式壓縮機是通過葉輪的高速旋轉來實現(xiàn)氣體的逐級壓縮而進行氣體輸送。離心式壓縮機是目前使用最廣泛的壓縮機。軸流式壓縮機是通過轉子上多排葉片的轉動來實現(xiàn)氣體的逐級壓縮。與離心式壓縮機相比，軸流式壓縮機效率高，適于大流量場合。

——真空泵也稱為抽氣機，是用來降低氣體壓力的設備。通常分為往復式真空泵、液環(huán)式真空泵和噴射真空泵。往復式真空泵是通過閥體的往復運動實現(xiàn)配氣作用。它的特點是可以抽取含有少量灰塵的氣體。液環(huán)式真空泵是通過偏心轉子的旋轉帶動泵內液體產生離心力，從而將氣體不斷地吸入壓縮后而排出。它的優(yōu)點是結構簡單，工作平穩(wěn)可靠，氣量均勻，可以抽送含有水蒸氣、水分和固體微粒的氣體，但是效率較低。噴射真空泵是利用高速流動的流體產生負壓的原理進行抽真空。它的特點是啟動快，抽氣量大，能抽出含有灰塵、具有腐蝕性和易燃易爆的氣體，但是抽氣效率較低。

（2）固體輸送設備。

固體物料運輸工作量較大，采用手工運輸工具，勞動強度大，工作效率低。采用機械化運輸，不僅可以極大地提高效率，而且可以保證生產過程的連續(xù)性。固體輸送設備較常見的有帶式輸送機、斗式提升機、螺旋輸送機和氣動運輸機械。

①帶式輸送機。

帶式輸送機是借助一條移動的帶子來運輸粒狀物品和成件物品，如圖3-56所示。它的特點是操作連續(xù)，動作平穩(wěn)，運輸能力強，輸送距離長，適合于水平和坡度較小的情況。

②斗式提升機。

斗式提升機相當于豎直的帶式提升機。它可將物料從低處運送到高處。斗式提升機的優(yōu)點是結構緊湊，提升高度大，有良好的密封性。缺點是結構比帶式輸送機復雜，對過載的敏感性大，料斗和牽引件較易損壞。

③螺旋輸送機。

螺旋輸送機是靠螺旋的旋轉運動推動物料向前移動，如圖3-57所示。它主要用以輸送粉狀、顆粒狀和小塊物料，不適宜輸送易變質的、粘度大的和易結塊的物料，其運輸距離不易太長，一般小于40m。



圖3-56　帶式輸送機



圖3-57　螺旋輸送機（3）換熱器。

化工生產中，無論是物理過程還是化學過程，都與加熱、冷卻和保溫有關，這些過程統(tǒng)稱為傳熱過程。傳熱過程是在傳熱設備中進行的，常見的換熱設備稱為換熱器，也稱熱交換器，如圖3-58和圖3-59所示。其工作原理按照傳熱特征可分為三類：



圖3-58　換熱器的結構

圖3-59　螺旋式換熱器①間壁式換熱器使冷熱兩種流體不直接接觸，而是用一金屬壁隔開，如套管式、加套式、沉浸式、噴淋式、列管式均屬此類，其中以列管式換熱器應用最為廣泛。

②直接接觸式換熱器使冷熱兩種流體直接接觸進行熱量交換，如涼水塔、洗滌冷卻塔、直接接觸混合冷凝器等。

③蓄熱式換熱器使冷熱兩種流體交替通過同一蓄熱室，通過蓄熱室的耐火磚進行熱量交換。熱風爐屬于蓄熱式換熱器。如圖3-60所示，蓄熱室內裝有耐火磚，冷熱兩種氣體交替進入通過耐火磚交換熱量。



圖3-60　熱風爐（4）塔設備。

塔設備在化工生產中的應用極為廣泛，主要用于蒸餾和吸收過程，也可用于萃取、吸附等單元操作，此外還可作為物料進行化學反應、氣體的凈化、除塵和冷卻等所用的設備。塔設備中常見的有填料塔、板式塔和噴淋塔。

①填料塔。

如圖3-61所示，填料塔內裝滿填料，氣體由塔底進入，穿過填料層壁進行熱交換。其優(yōu)點是結構緊湊，傳熱效果好。向上流動，液體由塔頂通過噴淋設備沿填料表面流下，氣體和液體在逆向流動情況下接觸進行傳質。

②泡罩塔。

泡罩塔屬于板式塔，如圖3-62所示，氣體由塔底引入，液體由頂部送入，氣體通過塔盤時，氣液兩相即進行傳質。



圖3-61　填料塔

圖3-62　泡罩塔