化工设备生产企业

石油化工设备

石油化工基础知识石油炼制
一、化工设备石油化学工业的含义
　　
　　石油化学工业简称石油化工，是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发

展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一。石油化工指以石油和天然气为原

料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油产品又称油品，主要包括各

种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、

沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油化工产品

以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对

原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、

苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有

机化工原料（约200种）及合成材料 （塑料、合成纤维、合成橡胶）。这两步产

品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产

品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为

原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。本书只列到尿素。
　　
二、化工设备石油化工的发展
　　
　　石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成

材料的发展有关。石油炼制起源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速

发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成

功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现

代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920年开始以丙烯生产异丙

醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世纪50年代，在裂化技术基础上开发了

以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解 简称裂解）技术，裂解工艺的发

展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石

、煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在20世纪30年代

，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931年为氯丁橡胶和聚氯

乙烯，1933年为高压法聚乙烯，1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937年为丁苯橡

胶，1939年为尼龙66。第二次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950年开

发了腈纶， 1953年开发了涤纶，1957年开发了聚丙烯。石油化工高速发展的原

因是：有大量廉价的原料供应（50  60年代，原油每吨约15美元）；有可*的、

有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应

用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史

上的一次飞跃。 20世纪70年代以后，原油价格上涨（1996年每吨约170美元），

石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓， 并向着采用新技术，节能，优化生

产操作，综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。一些发展中国家大力建立

石化工业，使发达国家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力为38亿吨，

生产化工产品用油约占总量的10%。
　　
三、化工设备石油化工在国民经济中的作用
　　
　1．石油化工是能源的主要供应者。nRV
　　石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要

供应者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费

量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提

供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。

能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不

断降低能源消费量。
　
　2. 石油化工是材料工业的支柱之一
　　金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化

工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。

除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的

范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显

身手。
　　
　 3．石油化工促进了农业的发展
　　农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，

农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料

，形成了石化工业支援农业的主力军。
　
　4．各工业部门离不开石化产品
　　现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料，

就没有现代交通工业。金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配

套材料，消耗了大量石化产品。全世界润滑油脂产量约2千万吨，我国约180万吨

。建材工业是石化产品的新领域，如塑料关材、门窗、铺地材料、涂料被称为化

学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户，新材料、新工艺、新产品的开

发与推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工业以及诸多的高新

技术产业，对石化产品， 尤其是以石化产品为原料生产的精细化工产品提出了

新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。

　5．石化工业的建设和发展离不开各行各业的支持
　　国内外的石化企业都是集中建设一批生产装置，形成大型石化工业区。在区

内，炼油装置为"龙头"，为石化装置提供裂解原料，如轻油、柴油，并生产石化

产品；裂解装置生产乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设以

上述原料为主生产合成材料和有机原料的系列生产装置，其产品、原料有一定比

例关系。如要求年产30万吨乙烯，粗略计算，约需裂解原料120万吨， 对应炼油

厂加工能力约250万吨，可配套生产合成材料和基本有机原料80  90万吨。由此

可见， 建设石化工业区要投入大量资金，厂区选址适当，不但要保证原料和产

品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装

置需要大量标准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。 制造机

械设备涉及材料品种多，要求各异，有些重点设备高速超过50米，单件重几百吨

；有的要求耐热1000°C，有的要求耐冷 - 150°C。有些关键设备需在国际市场

采购。所有这些都需要冶金、电力、机械、仪表、建筑、环保各行业支持。石化

行业是个技术密集型产业。 生产方法和生产工艺的确定，关键设备的选型、选

用、制造等一系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定， 如从国外引

进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科，尤其是有机化学

、高分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强

相关专业技术人员的培养，使之掌握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技

术，石化工业才有可能不断发展，登上新台阶。
石油炼制
　　　
　1．石油的组成与性质
　　石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。石油是古代海洋

或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油的

性质因产地而异，密度为0.8  1.0 克厘米3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（

30  -60°C），沸点范围为常温到500°C以上，可容于多种有机溶剂，不溶于水

，但可与水形成乳状液。 组成石油的化学元素主要是碳 （83% 

87%）、氢（11%  14%），其余为硫（0.06%  0.8%）、氮（0.02%  1.7%）、氧

（0.08%  1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。由碳和氢化合形成的烃类

构成石油的主要组成部分，约占95%  99%，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品

有害， 在石油加工中应尽量除去。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占

比例相差很大， 但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。 通常以烷烃为主的石

油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称

中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多，凝固点高，硫含量低， 镍、氮

含量中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占13。组成

不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。大庆原油

的主要特点是含蜡量高，凝点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。
　2．油炼制工业的发展
　 　石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用并逐渐形成石油炼制（

简称炼制）工业始于19世纪30年代，到20世纪40  50 年代形成的现代炼油工业

，是最大的加工工业之一。19世纪30年代起，陆续建立了石油蒸馏工厂，产品主

要是灯用煤油，汽油没有用途当废料抛弃。19世纪70年代建造了润滑油厂，并开

始把蒸馏得到的高沸点油做锅炉燃料。19世纪末内燃机的问世使汽油和柴油的需

求猛增， 仅*原油的蒸馏（即原油的一次加工）不能满足需求，于是诞生了以增

产汽、柴油为目的， 综合利用原由各种成分的原油二次加工工艺。如1913年实

现了热裂化，1930年实现了焦化，1930年实现了催化裂化，1940年实现了催化重

整，此后加氢技术也迅速发展，这就形成了现代的石油炼制工业。20世纪50年代

以后，石油炼制为化工产品的发展提供了大量原料，形成了现代的石油化学工业

。1996年全世界的石油加工能力为38亿吨， 我国为1.4亿吨。大型炼油厂的年加

工能力已超过1000万吨。
　
石油产品化工设备
　　石油产品可分为： 石油燃料、 石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石

油沥青、石油焦等6类。 其中， 各种燃料产量最大， 约占总产量的90%； 各种

润滑剂品种最多， 产量约占5%。 各国都制定了产品标准， 以适应生产和使用

的需要。
　
汽油　　
　　是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围（又称馏程）为30  205°C， 密度

为0.700.78克厘米3，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区

分，标记为辛烷值70、80、90或更高。号俞大，性能俞好，汽油主要用作汽车、

摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中添加有添加剂（如抗

爆剂四乙基铅）以改善使用和储存性能。受环保要求，今后将限制芳烃和铅的含

量。
　　
喷气燃料
　　主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60280℃或150315℃（俗称航空汽油）

。为适应高空低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在-50C不出现固体结晶

。 煤油 沸点范围为180  310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光

亮而不冒黑烟。目前产量不大。
　
柴油　　
　　沸点范围有180370℃和350410℃两类。对石油及其加工产品，习惯上对沸点

或沸点范围低的称为轻，相反成为重。故上述前者称为轻柴油，后者称为重柴油

。商品柴油按凝固点分级，如10、-20等，表示低使用温度，柴油广泛用于大型

车辆、船舰。由于高速柴油机（汽车用）比汽油机省油，柴油需求量增长速度大

于汽油，一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃

烧性能用十六烷值表示愈高愈好，大庆原油制成的柴油十六烷值可达68。高速柴

油机用的轻柴油十六烷值为4255，低速的在35以下。
　
燃料油
　　用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。
　　石油溶剂 用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪

器、仪表、机械零件。
　　润滑油从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95%以上。除润滑性能外，

还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机

油（占40%），其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合

计占40%。商品润滑油按粘度分级，负荷大，速度低的机械用高粘度油，否则用

低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油，再加多种添加剂

，因此具有专用功能，附加产值高。
　
润滑脂
　　俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的

轴承、齿轮部位。
　　
石蜡油
　　包括石蜡（占总消耗量的10%）、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、

化妆品原料及蜡制品，也可做为化工原料产脂肪酸（肥皂原料）。
　　　
化工设备石油沥青$RMC
　　主要供道路、建筑用。
　　
化工设备石油焦
　　用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极
　　除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物，总称

炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做原料或化工原料。 炼

油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料基地，各种油、炼厂气都

可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成

氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料（液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油）经

裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外），是发展石油化

工的基础。目前，原油因高温结焦严重，还不能直接生产基本有机原料。炼油厂

还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。 最后应当指出，汽油、航空煤油

、柴油中或多或少加有添加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物

都需按商品标准加入添加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油添

加剂用量少，功效大，属化学合成的精细化工产品，是发展高档产品所必需的，

应大力发展。
　　
主要炼油工艺简介
　　
常压蒸馏和减压蒸馏
　　常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。

原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有

的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料，

因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水

；常压蒸馏；减压蒸馏。
　
原油的脱盐、脱水
　　又称预处理。从油田送往炼油厂的原油往往含盐（主要是氯化物）、带水（

溶于油或呈乳化状态），可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组

成，需在加工前脱除。常用的办法是加破乳剂和水，使油中的水集聚，并从油中

分出，而盐份溶于水中，再加以高压电场配合，使形成的较大水滴顺利除去。
催化裂化
　　催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度，生产优质汽

油、柴油最重要的工艺操作。原料范主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350  540

℃馏分的重质油，催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、

产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油

。 有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。催化裂化操作条件的改变或原料

波动，可使产品组成波动。
　　
催化重整
　　催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油

转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。如果以80180℃馏分为原料，产品为高辛

烷值汽油；如果以60165℃馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃

， 重整过程副产氢气，可作为炼油厂加氢操作的氢源。重整的反应条件是：反

应温度为490525℃，反应压力为12兆帕。重整的工艺过程可分为原料预处理和重

整两部分。
　
加氢裂化
　　是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、

柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫

、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好

。-".
　　rvo
延迟焦化
　　它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的

，同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化

的主要操作条件是：原料加热后温度约500℃， 焦炭塔在稍许正压下操作。改变

原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。
　
炼厂气加工
　　原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出，总称为炼厂气，就组

成而言，主要有氢、甲烷、由2个碳原子组成的乙烷和乙烯、由3个碳原子组成的

丙烷和丙烯、由4个碳原子组成的丁烷和丁烯等。它们的主要用途是作为生产汽

油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨。发展炼油厂气加工的前提是要对炼

厂气先分离后利用。炼厂气经分离作化工原料的比重增加，如分出较纯的乙烯可

作乙苯； 分出较纯的丙烯可作聚丙烯等
化工设备石油产品精制
　　前述各装置生产的油品一般还不能直接作为商品，为满足商品要求，除需进

行调合、添加添加剂外，往往还需要进一步精制，除去杂质，改善性能以满足实

际要求。常见的杂质有含硫、氮、氧的化合物，以及混在油中的蜡和胶质等不理

想成分。它们可使油品有臭味，色泽深，腐蚀机械设备，不易保存。除去杂质常

用的方法有酸碱精制、脱臭、加氢、溶剂精制、白土精制、脱蜡等。酸精制是用

硫酸处理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。碱精制是用烧碱水

溶液处理油品，如汽油、柴油、润滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去

酸精制时残留的 硫酸。酸精制与碱精制常联合应用，故称酸碱精制。脱臭是针

对含硫高的 原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而产生恶臭。硫醇含量高时会

引起油品生胶质，不易保存。可采用催化剂存在下，先用碱液处理，再用空气氧

化。加氢是在催化剂存在下，于300425℃, 1.5兆帕压力下加氢，可除去含硫、

氮、氧的化合物和金属杂质，改进油品的 储存性能和腐蚀性、燃烧性，可用于

各种油品。脱蜡主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡，在低温下形成蜡的

结晶，影响流动性能，并易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分

子筛吸附。润滑油的精制常采用溶剂精制脱除不理想成分， 以改善组成和颜色

。有时需要脱蜡。白土精制一般放在精制工序的 最后， 用白土（主要由二氧化

硅和三氧化二铝组成）吸附有害的物质。
　　
酸精制
　　是用硫酸处理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。

碱精制
　　是用烧碱水溶液处理油品，如汽油、柴油、润滑油，可除去含氧化合物和硫

化物，并可除去酸精制时残留的硫酸。酸精制与碱精制常联合应用， 故称酸碱

精制。
　　
脱臭 　　
　　是针对含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而产生恶臭，硫醇含量

高时会引起油品生胶质，不易保存。可采用催化剂存在下，先用碱液处理，再用

空气氧化。
加氢　　
　　是在催化剂存在下于300425℃,1.5兆帕压力下加氢，可除去含硫、氮、氧的

化合物和金属杂质，改进油品的 储存性能和腐蚀性、燃烧性，可用于各种油品

。
脱蜡　　
　　主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡，在低温下形成蜡的结晶，影响

流动性能，并易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分子筛吸附。

润滑油的 精制常采用溶剂精制脱除不理想成分，以改善组成和颜色。有时需要

脱蜡。
　　
白土精制
　　一般放在精制工序的最后，用白土（主要由二氧化硅和三氧化二铝组成）吸

附有害的物质。
　
润滑油
　　原料主要来自原油的蒸馏，润滑油最主要的性能是粘度、安定性和润滑性。

生产润滑油的基本过程实质上是除去原料油中的不理想组分，主要是胶质、沥青

质和含硫、氮、氧的化合物以及蜡、多环芳香烃，这些组分主要影响粘度、安定

性、色泽。方法有溶剂精制、脱蜡和脱沥青、加氢和白土精制。B
　　
化工设备溶剂精制
　　是利用溶剂对不同组分的溶解度不同达到精制的目的，为绝大多数的润滑油

生产过程所采用。常用溶剂有糠醛和苯酚。生产过程与重整装置的芳香烃抽提相

似。
　　
化工设备溶剂脱蜡
　　是除去润滑油原料中易在低温下产生结晶的组分，主要指石蜡，脱蜡采用冷

结晶法，为克服低温下粘度过大，石蜡结晶太小不便过滤，常加入对蜡无溶解作

用的混合溶剂，如甲苯－ 甲基乙基酮，故脱蜡常称为酮苯脱蜡。

高技能化工设备人才培养

制造业是国民经济的重要组成部分，是社会运行和人民生活的物质基础。制造业中许多技术和管理人员是职业技术教育的培养对象。因此，制造业人才需求状况是职业技术教育研究的基础之一，实施职业技术教育不能不研究制造业的发展。
    当前，我国制造业正处于现代化进程中，现代制造业的生产内涵和管理模式将会发生较大变化，必然导致对企业人才要求的提升。笔者认为，现代制造业的发展对技能型人才的影响较为突出．正是由于现代制造业的发展，才使得社会对高技能人才的需求日益凸显。
    一、化工设备制造业的发展阶段
    (一)化工设备机械化阶段
    产业革命始于18世纪60年代的英国，是人类使用金属工具之后的第一次技术革命。它以纺织工业的加工机械化为开端，以蒸汽机的广泛应用为标志。蒸汽机的使用促使纺织机、鼓风机、抽水机、磨粉机等工作机械应运而生，引发各个工业部门的重大技术变革。到19世纪上半叶，英国率先完成了从手工业生产向大机器工业生产的转化。
    这一阶段实现了制造业的机械化。
    (二)化工设备电气化阶段
    20世纪初，由于电力的广泛应用，制造业变换动力源，生产现场大量使用电动机，走上电气化道路。特别是第二次世界大战后，电子技术、自动控制技术有了飞速发展，它们与制造业紧密结合。首先是发明了自动机床，实现了单机自动化，1947年又出现了自动生产线。自动生产线由自动机床、工件传送装置和控制系统组成，它是将加工、检测、装卸等设备按工艺程序连接起来，自动完成产品制造过程的生产系统，。
    这一阶段实现了制造业的自动化，所替代的主要是人类的体力劳动。
    (三)化工设备信息化阶段
    20世纪50年代以来，由于计算机的广泛应用，制造业的自动化正在向计算机集成制造系统过渡，逐渐形成现代制造业。计算机的应用可以对生产过程进行智能化控制。计算机通过各种仪器、设备适时收集生产过程的数据，然后按照一定的数学模型进行分析判断，并根据预设的最佳标准自动调节设备，对生产过程加以调整，实现最佳状态。如果计算机应用于各种管理活动，就可以对管理过程中的信息进行判断、选择、分类、汇总和储存，实现管理信息化。
    信息化阶段的制造业又称为现代制造业，其自动化特征为：替代体力劳动及部分脑力劳动；实现生产过程自动化、经营管理自动化；技术构成往往是计算机技术、信息技术、管理技术以及相关现代技术的综合。
  二、化工设备现代制造业的发展趋势
  (一)生产系统向计算机集成制造系统发展
  计算机集成制造系统(CIMS)是一个将市场、设计、制造、管理、销售等生产活动都包括在内的计算机集成制造系统，它将企业生产全过程中有关“产、供、销”和“人、财、物”的信息流、物资流、资金流有机集成并优化运行。
    CIMS的目的是在确保产品质量的前提下，以最少的消耗、最低成本、最高效率和最大灵活性来制造产品。20世纪80年代以来，CIMS得到迅速发展，被公认为制造业的先进生产模式。我国也把CIMS列入“863计划”，将其作为一个重要主题。目，前，全国已有200多家制造企业应用CIMS并取得良好效果。
    (二)加工精度持续高移
    产品精度要求的提高，必然导致加工精度的提高(见表1)。例如，人造卫星仪表轴承的圆度、圆柱度、表面粗糙度均达到纳米级；微电子芯片的加工精度也达到纳米级。

    加工精度的提高促使加工设备、工艺装置的精度随之提高。
    (三)化工设备加工方法的扩展和完善
    产品更新换代，常导致新型材料的应用(如不锈钢、耐热钢、陶瓷等)以及加工尺寸和形状的特殊化 (如细孔、椭圆孔、立体曲面等)。传统加工方法已不能满足要求，使得新型加工方法的发展成为必需，如电火花加工、电蚀加工、激光加工、超声波加工等特种加工及给挤压、镟压等非切削加工方法，大都在上述两个动因促使下发展起来，这个趋势是不会终止的。
    传统加工方法，即使在现代制造业中，仍然采用普遍应用的技术。因此，对其进行优化、完善有较大的技术经济意义。传统加工方法的优化是在保持加工原理不变的情况下，通过改善原有的加工设备，优化工艺参数，使其形成高质量、高效、低消耗、少污染的加工方法。
    (四)化工设备工艺设计由“经验判断”走向“科学仿真”
    工艺方案确定和工艺规程设计是产品制造和零件加工中十分重要的技术工作，其传统做法基本上是“经验步，j断”。当前，在工艺设计领域中也引进了计算机技术，应用计算机技术和仿真技术采确定工艺方案，设计工艺规程，并预测加工过程中可能产生的缺陷及防止措施，以控制和保证加工质量。这样，工艺设计就由“经验判断”走向“科学仿真”，提高了质量。
    (五)化工设备现代制造业应是绿色制造业
    为了人类社会的长远利益和整体利益，人类对环境与资源的管理约束日趋严格，处于制造业前端的现代制造业更应成为绿色制造业。绿色制造意味着产品从构思开始，到设计、制造、销售、使用、维修、回收、再制造各阶段，必须认真考虑环境保护向题。环境保护的含义是广泛的，不仅要保护自然环境，还要保护社会环境、生产环境。作为绿色产品，还必须与用户的工作、生活环境相适应，给人以精神享受。
    三、技能型人才的产生与发展
    制造业中的人才，主要有3类：工程型人才，从事为社会谋取直接利益的产品设计、工程规划等工作；技术型人才，从事使工程型人才的设计图纸转换成具体产品的工作；技能型人才，与技术型人才承担同样的任务，二者的差别在于技术型人才主要以智力劳动来完成任务，而技能型人才主要以操作技能完成工作。按此界定，当前技能型人才的具体职务是技术工人和技师。技能型人才的产生和发展与制造业的发展始终紧密相连。
    (一)化工设备技术工人的产生
    产业革命以前，生产现场是手工作坊，工匠是惟一的生产者。产业革命以后，生产现场由手工作坊转变为工厂，劳动工具也由手工工具向具有3个环节 (动力、传动、执行)的机器体系过渡，由此摆脱了手工工具所受人类器官的限制，极大地提高了劳动生产率。同时，生产的进行不再完全依靠个人经验和手艺，所以必然出现大机器工业生产中能专门掌握和操纵工作机器的新劳动者——技术工人。
  　(二)化工设备工人队伍的发展与分化
  　20世纪初，特别是第一次世界大战以后，科学技术进入生产的势头愈来愈迅猛，使得工业生产发生了极大的变化。由于以下3个原因，使得生产现场产生了种类繁多的工作机械和工艺装置。一是生产工艺的日益丰富和不断完善；二是电能的应用，为设计紧凑、合理的工作机械，实现电气自动化提供了可能；三是电气控制技术的发展。
    从制造业中的加工机床分析，这个阶段除原有的车床、钻床和刨床外，由于齿轮传动的广泛应用，出现了铣床、滚齿轮机和齿轮磨床等齿加工机床；机身零件如轴箱、机壳的加工，又促使镗床、拉床和立式车床的产生；零件加工精度的提高，引起了各种磨床的发展，等等。这样，就出现了工作机械专业化的过程。这一过程必定促使操纵各种工作机械的工人在工种上产生分化，如车工、铣工、磨工等。
    生产现场又存在着另一种变化。一方面，由于自动化、机械化程度的提高，对一线操作工人的技术要求呈下降趋势；另一方面，由于产品和工艺装备日益精确和复杂，对另一部分工人提出了更高的技术要求，例如装配工、调试工、机修工等，要求他们不但有高超的手艺，而且应具备一定的理论知识和计算能力。由于生产对工人的多层次要求，工人队伍在技术上拉开了幅度。技术工人大体可分高级工、中级工和初级工，细分可有8个技术等级。
    由此可见，制造业的发展促使工人队伍在这一时期出现了技术工种和技术水平的分化。
     (三)化工设备高技能人才的凸显
    随着科技的发展和社会需求的不断提高，现代制造业的产品日趋精密、复杂，尤其是以计算机为代表的高技术进入生产后，数控机床、加工中心、柔性加工系统、各种机器人、新型加工装备等新技术、新装备不断涌现，使工厂生产发生巨大变化。这种变化又必然使生产现场的技术操作产生新的特征。
    第一，产品和工艺装置的精密度和复杂性的进一步提高，使得技术操作问题中的理论比重相应增长。例如，在装配和调试Magg精密齿轮磨床时，如果没有齿形展成原理的知识，没有装配尺寸链知识和误差概念，操作者就很难工作。再如，在排除压缩机振动故障时，不了解压缩机工作原理，没有机械振动方面的理论知识，工作便无从着手。
    第二，产品和工艺装置的技术综合程度的增加，也必然使技术操作呈现多技术、多技能的特征，进而要求操作者的专业技术知识和技能作广度上的开拓。例如，在调试或维修加工中心这类技术综合程度较高的生产设备时，因为加工中心除了机械部分外，还包括电气控制部分、液压或气动传动系统以及各种传感器等，这些部件和元件都是相关联的，所以要排除故障必须经常进行综合性的技术分析。这就要求操作者必须具备机、电、液、气、光等多种专业知识以及相关技能。
    第三，生产工艺过程日益成为一个各工序紧密联系着的有机整体，因而个别工序的技术操作问题，常需要从整个工艺过程的角度来加以考虑。在解决技术问题时，也必须考虑到相关工序的影响，所以技术操作者必须对车间或部门工艺规程有整体了解并建立全局观点，因而在工艺设计方面也应有足够的基础，对各种加工方法包括一些新型加工方法要有一定的掌握。
    现代制造业的技术操作所呈现的3个特征，要求相应的技术操作者在工作领域中具有以下知识、能力结构：具备足够的技术理论基础；应有较全面的技术应用能力；掌握必需的多种技能。这种“应知应会”的人才，在劳动保障部的各种人员规范中是没有的，在“社会人才类型”的理论研究中，也没有明确的界定。在现有的人才界定标准中，技术型人才是以脑力劳动为主的，技能型人才是以动作技能为主的，而上述的技术操作者已很难说是以什么为主。但是，现代制造业恰恰需要这种人才，现实中也确实存在这种人才，李斌就是其中的杰出代表。
    当前，对这种人才的命名较多，相比之下，“高技能人才”的名称还是较为恰当的。
    最后，以马克思的两段话来概括本节内容：“现代工业从不把某一种生产过程的存在形式看成或当作最后形式。”“现代工业通过机器、化学过程或其他方法，使工人的职能和劳动过程的社会结合不断地随着生产的技术基础发生变化。”
    四、化工设备高技能人才的培养途径
    第一，在看到现代制造业的发展要求技能型人才的知识、能力结构不断高移的同时，还必须看到，生产工艺过程日益成为多因素的动态过程。现场技术人员(即技术型人才)很难单纯依靠理论分析和数学计算来作出技术安排，他们愈来愈感到只有深人生产过程和操作实践中去，才能得到正确的判断和合理的结论。所以，现场技术人员职务内涵的变化趋势是实践比重的提升。这样，当生产现场产生上述新的工作需求时，就存在着两种解决方案：一种是培训技术操作者中高级工和技师来满足这一需求；另一种是对技术人员进行实践能力和专业技能的培训，然后去承担这一任务。
    第二，国内外均有技术人员来承担高技能操作岗位或工作任务的情况。如瑞士冯劳尔公司中，与操作数控机床有关的工艺、编程、电气、刀具四方面的工作均由技术人员承担；上海华虹NEC电子有限公司生产线上的操作岗位全部由技术型人才承担，其学历层次50％为中专毕业生，50％为大专毕业生，公司认为今后还要扩大专科毕业生的比例；上海大众汽车有限公司的汽车三厂引进的德国大众最新技术——冲压车间是全封闭自动线，焊接车间由几十个机器人工作，生产线上的操作、管理岗位主要由大学专科和本科毕业生承担。
    英国工程委员会所编写的《工程剖视)一文对工程技术员(Engineering Technician)职务的描述如下：“工程技术员在工程技术群体中是参加实际工作的。他们在测量仪0S、工具和设备方面有详细的知识和操作技能。他们对技术工和操作工负有监督作用并能保持工作正常运转。”美国普渡大学W．K． Lebold教授对美国技术员(Technician)的职务作出以下阐述：“技术员经常在工程师(Engineer)和工艺师(Technologist)的指导下工作或贯彻他们的技术方案。他们是实践人员，因而必须了解工作原理和实验程序、测量工具。他们应有较强的动手能力。”．  可见，英美两国技术员与上述具有3个特征的高技能人才在职务内涵上是基本相同的，承担着类似的工作任务。我国对技术员的要求在动手能力上没有他们明确，但是让技术员经过一定培训来达到高技能人才的知能要求是一条途径。
    第三，从国情分析，我国高技能人才还得从高级工、技师中选拔培养。我国当前的高级工与技师是从属于某一工种的，对理论知识要求也不高。因此，仍然需要经过教育或培训才能达到高技能人才的知识、能力标准。
    以李斌为例，他的成才道路可以给我们以启迪。他认为：理论功底+实践经验；高技能人才；为成为高技能人才就要向实践学习，向书本学习；要不
断学习、反复学习；高技能人才的理论功底至少应达到本专业的大学专科水平，在专业实践能力上应该是多技术、多技能的。
    李斌以自己的经历体现了上述理念。技校毕业后，他在不同阶段艾接受了机械专业的大学专科教育和数控专业的大学本科教育；他多次参加国内外培训；他有较长时间在国外知名公司工作的经历；他不断参加高水平的课题与项目的攻关任务，承担新产品开发21项；他至今仍坚持在生产一线工作。
    走向高技能人才的道路不可能完全相同，但是李斌成长过程的几个要点，应该是具有规律性的。
    就个人而育，可以根据自身条件和企业的需求和可能，安排自身发展途径，如就读学历教育、参加培训、参加技术项目攻关等。
    但高职院校和行业、企业在培养高技能人才上，也应有所作为。学校除了举办新技术讲座以及专业技术短期培训班外，还可以参与以大企业或行业为主的高技能人才培训班。这种培训班应该面向行业，如石化行业、数控行业。课程内容的选择和整合，取决于高技能岗位的职务要求。
    上海石化总厂是一个现代化大型企业，其石化装置技师的培训情况很有参考价值。石化装置技师的职务要求如下；能组织实施本部门石化装置的复杂操作和同类型装置的联动开车；能及时排除本部门石化装置运行故障以及事故隐患；能调整、维修本部门复杂石化设备；能对本部门石化装置的工艺流程图进行会审、设计、改进和技术革新。
    上述职务要求是根据石化厂生产现场技术情况提出的，它与现代制造业高技能人才的职务特征是相符合的。
    在明确职务要求后，再进行教学上的分析、归纳，以建立培训课程体系。要能对石化装置进行调整、操作、维修和排障等工作，首先要有石油化工设备及工艺方面的基本专业知识；其次，石化装置是一种多技术综合性装置，因而必须具有与本部门装置相关的电气、仪表、分析、环保和安全等专业知识；第三，电子计算机在现代石化装置中具有重要作用，所以计算机应用知识也是必要的。由此可见，为满足设备方面的工作要求，必须学习“石化设备及工艺”、“石化装置相关专业知识”、“石化装置计算机应用知识”。
    为了能对工艺流程具有设计和改进的能力，必须具有工艺流程设计的专业知识和必要的工艺计算能力；因为工艺流程设计是建立在石油化工原理基础上的，所以必须具有一定的石化原理知识。培训中应设置“石化原理”、“装置工艺流程设计”以及与工艺计算直接有关的“数学课”。为了开拓技术思路，开设了“国内外新技术”讲座。
石化厂对课程内容的选择与整合、理论与实践关系、教材、教学方法、师资等均有较好的考虑，值得借鉴。

化工设备产业

第一节化工设备基础知识
一、化工设备的概念
化工设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传 热，传质和化学反应等过程，或用于储存物料。
二、化工设备的分类
按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器（包括各种反应釜、固定
床或液态化床）和管式炉等。
按结构材料分为金属设备（碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）。非金属设备（陶
瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷 等）其中碳钢设备最为常用。
按受力情况分为外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力小于&()·*+,-）、低压设备（操作压力在&./()·*+,-之间）、中压设备（操作压力在/.()·*+,-之间、高压设备（操作压力在0()·*+ ,-之间）和超高压设备（操作压力大于()·*+,-）。
第二节化工生产对化工设备的基本要求
化工生产是以流程性物料（气体、液体、粉体）为原料，以化学处理和物理处理为 手段，以获得设计规定的产品为目的的工业生产。化工生产过程不仅取决于化学工艺过程，而且与化工机械装备密切相关。化工机械是化工生产得以进行的外部条件。如介质的化学反应，由反应器提供符合反应条件要求的空间；质量传递通常在塔设备中完成；
热量传递一般在换热器中进行；能量转换由泵、压缩机等装置承担。同时化工机械技术的发展和进步，又能促进新工艺的诞生和实施，如大型压缩机和超高压容器的研制成功，使人造金刚石的构想变为现实，使高压聚合反应得以实现。所以，先进的化工机第一篇化工设备基本知识械，一方面为化学工艺过程服务，另一方面又促进化学工艺过程的发展。
化工机械通常分为化工设备和化工机器两大类，化工设备指静止设备，如各种塔
器、换热器等；化工机器指动设备，如各种压缩机、泵等。本书主要介绍化工设备。
一、化工生产的特点
与其他工业生产相比，化工生产具有其自身的特点。
生产的连续性强由于化工生产所处理的大多是气体、液体和粉体，便于输送和控制，处理过程如传质、传热、化学反应可连续进行，为了提高生产效率，节约成本，化工生产过程一般采用连续的工艺流程。在连续性的过程中，每一生产环节都非常重要，若出现事故，将破坏连续性生产。
生产的条件苛刻介质腐蚀性强
化工生产过程中，有很多介质具有腐蚀性。例如，酸、碱、盐一类的介质，对金属或非金属物件的腐蚀，使机器与设备的使用寿命大为降低。腐蚀生成物的沉积，可能堵塞机器与设备的通道，破坏正常的工艺条件，影响生产的正常进行。
温度和压力变化大根据不同的工艺条件要求，介质的温度和压力各不相同。介质温度从深冷到高温，压力从真空到数百兆帕。使得有的设备要承受高温或高压，有的设备要承受低温或低压。温度和压力的不同，影响到设备的工作条件和材料选择。
介质大多易燃易爆有毒性化工生产过程中，有不少介质是容易燃烧和爆炸的，例如氨气、氢气、苯蒸气等均属此类。还有不少介质有较强的毒副作用，如二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、一氧化碳等。这些易燃、易爆、有毒性的介质一旦泄漏，不仅会造成环境的污染，而且还可能造成人员伤亡和重大事故的发生。
生产原理的多样性化工生产过程按作用原理可分为质量传递、热量传递、能量传递和化学反应等若干类型。同一类型中功能原理也多种多样，如传热设备的传热过程，按传热机理又可分为热传导、对流和辐射。故化工设备的用途、操作条件、结构形式也千差万别。
（&）生产的技术含量高现代化工生产既包含了先进的生产工艺，又需要先进的生产设备，还离不开先进的控制与检测手段。因此，生产技术含量要求高。并呈现出学科综合，专业复合，化、机、电一体化的发展势态。
第一章化工设备概论二、化工生产对化工设备的基本要求
（一）安全性能要求
足够的强度材料强度是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。屈服点和抗拉强度是钢材常用的强度判据。过程设备是由材料制造而成的，其安全性与材料强度紧密相关。在相同设计条件下，提高材料强度，可以增大许用应力，减薄过程设备的壁厚，减轻重量、便于制造、运输和安装，从而降低成本，提高综合经济性。对于大型过程设备，采用高强度材料的效果尤为显著。
良好的韧性
韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。由于原材料制造（特别是焊接）和使用（如疲劳、应力腐蚀）等方面的原因，化工设备的构件常带有各种各样的缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等。如果材料韧性差，可就能因其本身的缺陷或在波动载荷作用下发生脆性破断。