酚油冷却器换热效果评估(完整).docVIP

焦油加工厂生产科  PAGE \* MERGEFORMAT 5 工业萘酚油冷却器换热效果测算 一、工艺现状 工业萘原料泵将脱酚萘油抽出，经过原料第一预热器、第二预热器换热升温后进入初馏塔，从塔顶分离出酚油，酚油通过第一预热器与原料换热后，再经过酚油冷却器降温，进入初馏塔回流槽。塔底用支管采出的萘油进入精馏塔中。精馏塔塔顶分离出工业萘，通过蒸汽发生器自产蒸汽，再由温水冷却降温后送往萘结片工段进行包装销售。精馏塔底分离出甲基萘油，甲基萘油经过第二预热器与原料换热后，送往甲基萘油槽区。 近期，由于初馏塔回流液温度经常超过设计指标，严重影响了初馏塔中的气液传质过程，且不利于通过回流液控制塔顶的温度，造成生产系统各项指标波动较大。通过分析判断，可能是酚油冷却器冷却后的温度不达标，从而使进入初回流槽的酚油温度过高造成的。 二、指标现状 通过???场实际测量发现，在酚油冷凝冷却的过程中，酚油温度由176℃降至112℃，其流量约为10m3/h，冷却介质采用30℃的循环水。 （1）、基本物性数据的查取： a、酚油的定性温度=（176＋112）/ 2=144℃ 查得酚油在定性温度下的物理数据： ρh=961kg/m3，Cp,h=2.348kJ/(kg·℃) b、冷却水的定性温度=（30+40）/ 2=35℃ 查得水在定性温度下的物理数据： ρc=994.1kg/m3，Cp,c=4.174kJ/(kg·℃) （2）、热负荷的计算 QT=qm·h×CP·h×（T1-T2） =961×10×2.348×103×(176-112)/3600 =4.01×105W 所以，可以推算出冷却水的消耗量为： qm·c=QT/[CP·c×（t2-t1）]=4.01×105/[4.17×103×(40-30)] =9.61kg/s =34596kg/h qL·c=34596/994.1=34.8m3/h （3）、计算平均温差 酚 油 176→112 冷却水 40←30 △t 136 82 △t`m=(△t2-△t1)/ In(△t2/△t1 ) = 106.72℃ 计算 R=(T1-T2)/( t2- t1) = 6.4 P=( t2- t1)/( T1- t1)=0.0685 由R 、P值，查化工原理（上）图5-11（a）得温差校正系数 Ф△t = 0.97 所以△tm =Ф△t×△t`m = 0.97×106.72=103.52℃ （4）、选K值，估算传热面积 参照化工原理（上）附录，取K=48W/(㎡·℃) 根据传热速率方程QT=S×K×△tm可以得出： 传热面积S=QT/K×△tm=4.01×105/(48×103.52)=80.7㎡ 设计指标 工业萘冷凝冷却器设计指标是将酚油由176℃将至60℃，其流量约为10m3/h，冷却介质采用30℃的循环水。 （1）、基本物性数据的查取： a、酚油的定性温度=（176＋60）/ 2=118℃ 查得酚油在定性温度下的物理数据： ρh=972kg/m3，Cp,h=2.27kJ/(kg·℃) b、冷却水的定性温度=（30+40）/ 2=35℃ 查得水在定性温度下的物理数据： ρc=994.1kg/m3，Cp,c=4.174kJ/(kg·℃) （2）、热负荷的计算 QT=qm·h×CP·h×（T1-T2） =972×10×2.27×103×(176-60)/3600 =7.1×105W 所以，可以推算出冷却水的消耗量为： qm·c=QT/[CP·c×（t2-t1）]=7.1×105/[4.17×103×(40-30)] =17.03kg/s =61308kg/h qL·c=61308/994.1=61.67m3/h （3）、计算平均温差 酚 油 176→60 冷却水 40←30 △t 136 30 △t`m=(△t2-△t1)/ In(△t2/△t1 ) = 70.15℃ 计算 R=(T1-T2)/( t2- t1) = 10.6 P=( t2- t1)/( T1- t1)=0.0735 由R 、P值，查化工原理（上）图5-11（a）得温差校正系数 Ф△t = 0.965 所以△tm =Ф△t×△t`m = 0.965×70.15=67.69℃ （4）、选K值，估算传热面积 参照化工原理（上）附录，取K=89W/(㎡·℃) 根据传热速率方程QT=S×K×△tm可以得出： 传热面积S=QT/K×△tm=7.1×105/(89×67.69)=117.8