列管式换热器课程设计

发布 2022-10-02 21:09:28 阅读 8265

第1章工艺流程。

argg装置包括反应-再生、分馏、吸收塔、气压机、能量**及余热锅炉、产品精制几部分租成,argg工艺以常压渣油等重油质油为原料,采用重油转化和抗金属能力强,选择性好的arg催化剂,以生产富含丙烯、异丁烯、异丁烷的液化气、并生产高辛烷只汽油。

催化裂化是炼油工业中最重要的二次加工过程,是重油轻质化的重要手段。它是使原料油在适宜的温度、压力和催化剂存在的条件下,进行分解、异构化、氢转移、芳构化、缩和等一系列化学反应,原料油转化为气体、汽油、柴油等主要产品及油浆、焦炭的生产过程。催化裂化的原料油**广泛,主要是常减压的馏分油、常压渣油、减压渣油及丙烷脱沥青油、蜡膏、蜡下油等。

随着石油资源的短缺和**的日趋变重,重油催化裂化有了较快发展,处理的原料可以是全常渣甚至是全减渣。在硫含量较高时,则需用加氢脱硫装置进行处理,提供催化原料。催化裂化过程具有轻质油收率高、汽油辛烷值较高、气体产品中烯烃含量高等特点。

催化裂化生产过程的主要产品是气体、汽油和柴油,其中气体产品包括干气和液化石油气,干气作为本装置燃料气烧掉,液化石油气是宝贵的石油化工原料和民用燃料。

催化裂化的生产过程包括以下几个部分:

反应再生部分:其主要任务是完成原料油的转化。原料油通过反应器与催化剂接粗并反应,不断输出反应物,催化剂则在反应器和再生器之间不断循环,在再生器中通入空气烧去催化剂上的积灰,恢复催化剂的活性,使催化剂能够循环使用。

烧焦放出的热量又以催化剂为载体,不断带回反应器,供给反应所需的热量,过剩的热量由专门的取热设施取出并加以利用。

分馏部分:主要任务根据反应油气中各组分沸点的不同,将他们分离成富气、粗油气、轻柴油、回炼油、油浆,并保证油气干点、轻柴油的凝固点和闪点合格。

吸收稳定部分:利用各组分之间在液体中溶解度的不同把富气和粗油气分离成干气、液化气、稳定汽油。控制好干气中的c3含量、液化气中的c2和c5含量、稳定汽油的10%点。

本装置选用的胺法气体脱硫工艺技术成熟可靠。干起、硫化气中含有硫化氢、二氧化碳等有害气体,既影响产品的使用,又造成环境污染,因此在使用之前必须进行脱除。脱硫化氢常用的方法是醇胺吸收法,即以弱的有机碱为吸收剂,分别在肝气、液化气脱硫塔内干气、液化气进行逆流接触,干气和液化气中的硫化氢和部分二氧化碳被胺液吸收,使干气和液化气得到净化。

胺液吸收硫化氢和二氧化碳使一个可逆过程。吸收了硫化氢和二氧化碳的富胺液在低压下经加热二分解,释放出硫化氢和二氧化碳。利用这种可逆反应,使富胺液经过溶剂再生塔得到再生而成为贫液,同时产生含有硫化氢和二氧化碳的酸性气。

贫液作为吸收剂循环使用,酸性气至下游硫磺**装置。

汽油脱硫醇工艺采用的固定床无碱脱臭(ii)系国内最新开发的工艺。该工艺已经过工业化试验,并通过了中国石化总公司发展部组织的技术鉴定,可减少废碱排放。argg装置生产的汽油含有硫醇和硫化氢等有害物质,使汽油的产品质量达不到要求,必须进行精制加以脱除。

本装置采用固定床无碱脱臭(ii)工艺,该工艺脱硫醇效果好,产品不会带碱。其脱硫醇基本原理为:汽油所含的硫醇在反应器里与通入的空气中的氧在催化剂存在下被氧化成二硫化物(r-ssr),使存在于汽油中的臭味被消除,生成二硫化物的反应过程如下:

液化气脱硫醇工艺采用无碱脱硫醇工艺胺法脱硫液化气,技术成熟、可靠。液化气通过固定床反应器后,脱除并借助液化气自身的含氧和催化剂作用发生催化氧化反应,使其中的硫醇转化为二硫化物。

吸收塔顶操作压力1.3mpa(绝),从d-10301来的压缩富气进入吸收塔c-10301自下而上逆流与来自d-10201来的粗汽油和补充吸收剂泵p送来的稳定汽油(补充吸收剂)逆相接触。气体中的及以上的更重要组分大部分被吸收,剩下含有少量吸收剂(贫气)去再吸收塔c-10303,为了取走吸收时放出的热量,在吸收塔用p-10302/1~4分别抽出四个中段回流,经中段回流冷却器e-10307/1~8冷却后再返回吸收塔。

在d-10301中平衡汽化得到的凝缩油由凝缩油p抽出后,经脱吸塔进料-稳定汽油换热器e-10302/1-2换热至55进入脱吸塔c-10302顶部。脱吸塔顶操作压力1.4mpa(绝),温度50,脱吸塔底部由脱吸塔底重沸器e-10301/1.

2提供热量。用分馏部分中段回流作为热载体,以脱出凝缩油中的组分。塔底抽出的脱乙烷汽油送至汽油稳定系统。

贫气从吸收塔顶出来进入再吸收塔c-10303,操作压力1.25mpa(绝)。与从分馏部分来的贫吸收油(轻柴油)逆流接触,已脱除气体中夹带的轻汽油组分,经吸收后的气体(干气)送至脱硫装置,富吸收油则靠再吸收塔的压力自流至e-10205/1-2,与贫吸收油换热后再返回分馏塔。

汽油稳定系统乙烷汽油从脱吸收塔底出来,自压进入稳定塔进料换热器e-10303/1-4,和稳定汽油换热后进入稳定塔c-10304。塔的操作压力1.15mpa(绝),丁烷和更轻的组分从塔顶馏出,经过塔顶冷凝器e-10308/1-8冷却进入塔顶回流罐d-10302,液体产品-液化气用稳定塔顶回流泵p-10305/1-2升压,大部分作为稳定塔顶回流,另一部分作为化工原料送至脱硫装置。

稳定汽油自塔底靠本身压力依次进入e-10303/1-4、e-10302/1-4,换热后再进入稳定汽油-除盐水换热器e-10310/1-2、稳定汽油空冷器ec-10302/1-4、稳定汽油冷却器e-10309/1-2,冷却到40。一部分作为补充吸收剂用p-10304/1.2送至吸收塔,其余部分送往脱硫装置。

稳定塔底重沸器e-10304/1.2的热源来自分馏部分第二中段循环回流。

通过第一章的工艺流程说明,了解了一套装置的工艺、设备以及操作方面的知识。本次设计主要以设计一台换热器为依据详细介绍设计工作的基本过程。

设计题目为:设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式换热器,处理能力为65水,水蒸气出口温度为158.7℃,水入口温度15℃,出口温度为75℃,允许的压降为管程壳程均为。

水和水蒸气的其他物性参数如下所示:

水蒸气的定性温度:t=158.7℃

密度。气化潜热。

粘度。水的定性温度:

密度。定压比热容。

热导率。粘度。

由水的处理量以及水的进出口温度可由式(2-1)计算出所需的热量。

根据得出所需热量计算出平均传热温差。

式中:, 求得。

不考虑热损失,则加热水蒸气用量,水蒸气质量流量。

求传热面积需要先知道总传热系数k值,根据资料查得和水与水蒸气之间的传热系数在 2326~左右,先取k值为计算。由公式。

得。常用换热管规格有19×2mm、25×2mm(1crl8ni9ti×2.5 mm(碳钢10)。

小直径的管子可以承受更大的压力,而且管壁较薄;同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面积的金属耗量更少。综合考虑,对于本设计,换热管选用25×2.5较高级冷拔传热管,管内流速取u=0.

5m/s。

单程传热管数可依据传热管内径和流速确定按式(2-4)计算得。

按单程管计算,所需的传热管长度为

由gb151,传热管长的规格有1.0,1.5,2.

0,2.5,3.0,4.

5,6.0,7.5,9.

0,12.0等。现取传热管长l=2.

0m,则该换热器的管程数为。

传热管总根数n=116×1=116

换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列,如图2-1至图2-5所示。

图2-1正方形直列图2-2正方形错列图2-3 三角形直列。

图2-4三角形错列图2-5同心圆排列。

不同的排布方式有不同的优缺点,正三角形排列结构紧凑;正方形排列便于机械清洗;同心圆排列用于小壳径换热器,外圆管布管均匀,结构更为紧凑。我国换热器系列中,固定管板式多采用正三角形排列;浮头式则以正方形错列排列居多,也有正三角形排列。鉴于本设计实例,易采用正三角形排列。

管子与管板的连接,易采用焊接法。

当采用正三角形排列后,需要确定换热管各程相邻管的管心距在换热器中的几个具体位置以方便排管。

其中管中心距。

横过管束中心线的管数。

取整根。管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离。

在上一节中已经计算出换热管中心距t、横过管束中心线的管数以及管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离由式(2-5)可计算出壳体内径。

得。按壳体直径标准系列尺寸圆整,取500mm

因为管长径比,满足管长径比在4~10之间顾壳体内径500mm比较合适。

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一 方案简介 1 二 方案设计 2 1 确定设计方案 2 2 确定物性数据 2 3 初选换热器规格 3 4 计算传热面积 4 5 工艺结构尺寸 4 6 换热器核算 6 三 设计结果一览表 8 1 参考资料 9 2.主要符号说明 9 本设计任务是利用循环水给热水降温。利用热传递过程中对流传热原则,制成...

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课程设计说明书。学院 机电工程学院。专业 自动化。班级 1 班。题目 列管式换热器的设计 指导教师 职称 一 设计的目的 要求及任务2 1.1 设计目的2 1.2 设计要求2 1.3 设计任务2 1.3.1 列管式换热器的简介2 1.3.2 设计的工艺流程3 1.3.3 有关数据和已知条件4 二 控...

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目录。符号说明 1 第1章概述 2 1.1间壁式换热器的种类 2 1.2列管式换热器 2 1.2.1 固定管板式换热器 2 1.2.2 浮头式换热器 2 1.2.3 u形管式换热器 2 第2章设计方案简介 3 2.1换热器类型选择 3 2.2换热器材质的选择 3 2.3管程安排 3 第3章物性数据的...