化工原理课程设计.docVIP

- PAGE . z. 化工课程设计（一） ————碳八分离工段乙苯冷却器 ：马成伟 专业班级：过控112 **指导教师：王卫京 日期：2013-7-5 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 目录 2 第一章、设计任务书3 第二章、概述及设计方案简介4 (一)C8烃分离4 (二)换热器简介5 第三章、设计条件及主要的物性参数6 (一)选择换热器类型6 (二)流程安排6 (三)确定物性参数6 第四章、工艺设计计算8 (一)换热器的热流量8 (二)冷却水用量8 (三)平均传热温差8 (四)估算传热面积8 选择管径及管内流9 选取管长确定管程数和总管数10 (五)平均传热温差校正及壳程数11 (六)传热管的排列 12 管心距12 管束的分程方法 13 壳体内径 13 折流板和支承板 13 其它主要附件 14 接管14 (七)换热器核算14 热流量核算14 管内表面传热系数14 污垢热阻和管壁热阻15 传热系数K16 换热器面积裕度16 (八)传热管和壳体壁温核算16 (九)换热器内流体阻力计算18 管程总阻力18 壳程阻力18 (十)换热器主要结构尺寸和计算结果19 第五章、自我评价21 第六章、参考资料21 第七章、主要符号表22 附录23 附录一工艺流程图23 附录二工艺尺寸图24 第一章 设计任务书 碳八分离工段乙苯冷却器 热流体：液体 组成摩尔分率 乙苯 对二甲苯 间二甲苯 98.3％ 0.57％ 1.13％ 流量为：4.145kmol/h 由131℃冷却至40℃ 冷却循环水温度30℃，温升5℃ 要求管程和壳程压差均小于50kPa，设计标准列管式换热器 第二章 概述及设计方案简介 （一）C8烃分离 仅在苯乙烯生产需要原料乙苯，或在C8芳烃异构化过程，为防止乙苯会在异构化过程中使氧化铝-氧化硅催化剂积炭,需要分离乙苯。近年来因苯烷基化技术的发展，由C8芳烃分离乙苯在经济上已无法与合成乙苯竞争，并且新一代贵金属异构化催化剂能有效地将乙苯转化成二甲苯，从而使乙苯分离的重要性大大下降。 由C8芳烃中分出乙苯，工业上有三种方法：①精馏，需用300～400块塔板，回流比为75；②吸附分离，该法操作费用比精馏法低 1/3；③色层分离，在分离对二甲苯的同时，也联产乙苯。 邻二甲苯分离 　将邻二甲苯与其他两种异构体分离约需100块塔板。如果C8芳烃中含有少量的碳九芳烃,则尚需另设30块板的精馏塔以分离C9芳烃，才能得到较高纯度的邻二甲苯。 对二甲苯分离 　分离间二甲苯和对二甲苯可采用低温结晶、吸附分离。 （二）换热器简介 换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备，在生产中占有重要地位。工业生产中所用的换热器按其用途可分为加热器、预热器、过热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为四大类，即间壁式、直接接触式、蓄热式和中间载热体式。 间壁式换热器，亦称为表面式换热器或间接式换热器。在此类换热器中，冷热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。该类型换热器适用于冷热流体不允许混合的场合。间壁式换热器应用广泛，型式多样，各种管壳式和板式结构的换热器均属此类。 直接接触式换热器，亦称为混合式换热器。在此类换热器中，冷热流体直接接触，相互混合传递热量。该类型换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许混合的场合，常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝等。 蓄热式换热器，亦称为回流式换热器或蓄热器。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是设备体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合。回转式空气预热器即是一种蓄热式换热器。 中间载体式换热器，亦称为热媒式换热器。此类换热器将两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来，载热体在高、低温流体换热器内循环，从高温流体换热器中吸收热量后带至低温流体换热器中传递给低温流体。该类型换热器多用于核能工业、化工过程、冷冻技术及余热利用中。热管式换热器 、液体或气体偶联的间壁式换热器均属于此类。 在四类换热器中，间壁式换热器应用最多。 第三章 设计条件及主要的物性参数 （一）选择换热器的类型 流体温度变化情况如下：混合流体进口温度为13