关于本文

• 本文标题：30万吨年乙烯装置乙烯精馏塔冷凝器设计.docx
• 链接地址：https://wk.sbvv.cn/view/6787.html
• 内容摘要：30万吨年乙烯装置乙烯精馏塔冷凝器设计乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要指标。七十年代末期，我国集中引进了一批年产30万吨规模的大型乙烯生产装置，扬子乙烯生产装置即是其中之一。
  换热器在工业生产中占有重要的地位，用于冷、热流体进行热量交换。在乙烯工业中是必不可失的设备。
  本次设计是对扬子乙烯装置中乙烯精馏工段的乙烯精馏塔塔顶冷凝器的设计。冷凝器的作用是冷凝乙烯使其返回塔顶回流。设计时了解各种换热器型式、优缺点和适用场合，综合考虑最后采用的是釜式固定管板换热器。本次设计主要根据GB/T150-2014与GB/T151-2014对换热器进行设计与校核，工作的重点为结构设计与强度校核。最后绘制换热器图纸。
  本次设计的内容包括：设备选型、选材、工艺计算、机械设计，并对其进行了强度、刚度、稳定性校核以及使用CAD绘制换热器的装配图与零件图。
  
  关键词：换热器；釜式；固定管板；工艺计算；强度校核
  乙烯装置原设计的原料为轻、重柴油。虽然扬子石化装置可以提供其它乙烯原料，但受当时贮运设施上的限制，并不具备使用条件。由于原设计的重质原料的乙烯收率低和裂解炉的操作周期短，不能满足工艺要求，扬子公司对其贮运设施进行了技术改造，使乙烯装置在大量使用外来石脑油的同时，还可以使用该公司生产的多种原料，包括直馏石猫油、常压柴油、尤里卡(蒸汽热裂解装置)加氢柴油、加氢裂化轻石脑油、加氢裂化尾油、丙烷和丁烷等[3]。
  主产品和副产品有乙烯、丙烯、加氢汽油、混合C4、裂解燃料油、裂解柴油、C3LPG、甲烷氢尾气、氢气、轻质燃料油等。
  
  1.2换热器介绍
  1.2.1换热器的概述
  换热器又称为热交换器，是一种提高能源利用率的节能装备。通过将热量从热流体传递给冷流体，使流体温度达到满足工艺条件需要的指标[4]。
  换热器在许多工业生产中都占有很重要的地位，在石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域都有换热器的应用。我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长，我国换热器行业到2020年规模可能达到1500亿元[5]。
  换热器有许多种类，按照不同的方式可划分多种不同的换热器。按流动方式可划分为：逆流式、顺流式、混流式、错流式等；按用途划分可分为：冷却器、预热器、蒸发器、冷凝器等；按传热的方式可划分为：蓄热式、混合式、间壁式换热器等。
  间壁式换热器是换热器中应用最为广泛的一种，可划分为板面式和管式换热器。间壁式换热器的换热原理是两种不同温度的冷，热两流体被一层固体壁面（管或板）隔开，通过间壁来进行热交换。与另外两种换热器相比，间壁式换热器不会混合冷、热流体，并且换热连续而稳定，能广泛应用于大部分场合。
  
  
  
  
  
  
  表1.1 换热器分类
  换热器种类 结构 优点 缺点 应用场合
  
  
  间壁式
  
  
  
  
  
  
  管式
  
  
  管壳式 窗体顶端
  
  管壳式换热器是由壳体、折流板等部分组成，管束安装在壳体内部，再把一端或者两端固定在管板上面。 结构简易、安全性能高、可选用的结构材料范围宽广、操作弹性大、承受高温高压能力强等。 不同形式管壳式换热器缺点不同。 适用大部分场合
  
  套管式 将直径不同的管进行同心套接，然后将多个元件用u型弯管连接而成 组合方式简单易懂；维修清洗便捷，适合高温、高压的流体物质使用 结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。 用于传热面积需求不大的地方，主要是小空间的建筑室内。
  
  
  
  
  
  板式 通过板面进行换热的换热器。板面一般不是平滑的表面，是有凹凸不平的纹路。 结构紧凑,占地面积小；冷却用水量少,不易结垢；不需保温,热效率高；安装容易,清洗维修简便 流道狭窄，处理量小，流动阻力大，承受高压高温效果也较差 广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门。
  
  
  
  混合式 依靠冷、热流体直接接触而进行传热 体积小、热效率高 不节电，任何情况下都不能缺省循环水泵；不稳定，容易出现剧烈的振动和噪声；凝结水回收难 允许流体相互混合的场合，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热等。
  
  
  
  蓄热式 通过多孔填料或基质的短暂能量储存，将热量从一种流体传递到另外一种流体 耐高温，结构简单，能利用气体的余热和冷量 较大的体积，可能会有一定程度的流体混合 常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室
  
  板式换热器有着传热系数高、压力损失小、结构紧凑等优点，但板式换热器需要较长的密封边长，密封垫圈使其不能在高温高压条件下使用，而且其处理量远小于管式换热器，需要经常的清洗，因为以上原因的限制板式换热器虽然换热性能好但应用场合却不如管式换热器的应用场合广泛。
  
  
  
  表1.2管壳式换热器分类
  换热器种类 结构特点 优点 缺点 应用场合
  
  
  固定
  管板式 壳本和内部的管束通过两端的管板刚性连接在一起，两端管板均固定，可以是单管程或多管箱，管束不可拆。 结构比较简单，较低的制造成本，能较方便清洗管程。 清洗壳程困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用 壳程侧为不易结垢的清洁介质，管、壳程温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。
  浮头式 一端与壳体固定，另一端能相对壳体伸缩。是可拆连接，管束可从壳体中抽出。 管程、壳程清洗方便;介质间温差不受限制;可承受高温、高压;可用于结垢严重的场合;可用于管程易腐蚀的场合。 浮头容易发生内漏的现象；成木高；较复杂的结构；容器整体较大；较高的制造成本；在正常工作中检修困难。 特别适用于壳程和换热管温差应力大，壳程和管程都要常清洗的工况。
  U形管 只在一端有管板，由多跟 U 形管组成管束，换热管可以自由伸缩，管束可从壳体中抽出。 U 形管可自由伸缩消除了热应力。结构较简单，价格较便宜，有较强的承压能力。 管子需弯曲，布管数量较少。一根管损坏相当于两根，壳程流体容易短路。 可用于高温、高压、温差大的换热器。或壳程介质易结垢需要清洗的场合。
  
  填料函式 与浮头式结构相似。浮头部分在壳体外，浮头与壳体采用填料函密封结构，管束可抽出。 结构简单；制造容易；换热管可抽出，能消除热应力；冲洗、检修方便；节约材料。 在填料函处容易发生泄漏；工作压力较小；壳程不能是易挥发、燃烧、爆炸、有毒的介质。 一般适用于较低压力的工作条件且不能是易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。使用温度受限于填料的物性。目前较少使用。
  
  表1.3板式换热器分类
  换热器种类 结构特点 优点 缺点
  
  平板式 由一组方形的金属板平行排列构成，四角有流体通道，冷、热流体从板片的两侧流过。 传热效率高，总传热系数大，结构紧凑，操作灵活，安装检修方便。 不能用于高温、高压的场所；容易渗漏；不能处理较大量流体。
  
  螺旋板式 由两张平行的薄钢板卷制而成，构成一对互相隔开的螺旋形流道。 体积小、效率高、制造简单、成本较低、能消除热应力。 不耐高温、高压；维修难度大；有较大的流体阻力。
  
  板翅式 由于平隔板和各种型式的翅片构成板束组装而成。 结构紧凑、轻巧、传热效率高 制造工艺复杂，检修清洗困难。
  1.2.2面临的问题
  中国换热器起步的较晚，与起步较早的先进国家相比在技术、经验上有着不足之处[6]。通过考察传热器的传热效率、流体阻力、材料用量、成本、强度、寿命等数据来衡量换热器是否具备合理性、可靠性、先进性等特点。有些技术问题需要借鉴国外的先进技术。污垢问题一直阻碍热阻参数测验，长时间的使用系统难免会有污垢问题的产生，去污方法有物理和化学两种方法，但是这两种除污垢方式有待改进的地方还有很多[7]。因此需投入
• 版权声明：知知范文网 本站所有内容的版权归相应内容作者或权利人所有，本站不对涉及的版权问题负法律责任。
• 内容来源：本站所有内容均有网络公开等合法途径整理而来，该资料仅作为交流学习使用，并无任何商业目的，任何访问，浏览本站，购买或者未购买的人，就代表已阅读，理解本条声明
• 免责声明：内容所标价格，是对本站搜集、整理资料以及本站运营必须费用支付的适当补偿，资料索取者尊重版权方的知识产权，谢谢！