化工工艺过程冷换设备

1、化工工艺过程冷换设备单元操作换热器的计算设备计算 HTFS ：管壳式换热器再沸器空冷器加热炉网络设备计算：HEXTRAN工艺过程计算：pro nASPENHYSYS二、换热一加热或冷却即热量传递用于换热的单元操作：间壁式换热增湿减湿换热增湿减湿换热在气体与液体直接接触的增湿与减湿过程中，气 液之间存在着温度差、湿度差，因此该过程同时存在 传递及热量传递。增湿过程热液液到气传质气液等温液到气传热液到气传质 气到液传热出塔的气体温度和湿度应低于进塔的进塔的液体温度和该温度下的饱和湿度。出塔的液体温度应高于进塔气体的湿球温度。对于此单元操作仅用温度差、湿度浓度差作为过程的推动力来考虑是不合理的，应选

2、用焓作为过程 的推动力传质、传热过程计算程：同时进行传质、传热过程，共有3个传递速率方气相传热、液相传热、气相传质在增湿过程气相传质阻力取主导作用在减湿过程气相传热、气相传质取传质高度最大的间壁式换热热 量 传 递 的 三 种 基 本 方 式 ： 导 热 对 流 辐 射 此类换热设备种类较多：套 管 蛇 管 板 式 管 壳 式管 壳 式 ： 结 构 上 分 ： 浮 头 U 型 固 定 管 板 等 等用 途 上 分 ： 冷 凝 器再 沸 器 普 通 热 交 换 器空 冷 器 ： 湿 式干 式板 式二、换热网络在石油、化工生产过程中，一些工艺物流需要加热， 而另一些工艺物流需要冷却，如何合理地将这

3、些物流匹 配在一起，充分利用热物流去加热冷物流、提高过程的 热回收率，以便尽可能地减少公用工程加热和冷却负荷 是一个多方案、多目标的集成问题。换热网络就是确定出这样的换热过程，使它具有最 小的冷换设备投资费用和操作费用，将每一个过程物流 由初始温度到达指定的目标温度。1. 换热网络的合成物流的图示方法_1|Hj.i f戶+ 士 I M 1F . 1 . 1 1 17卧* ! 1 1 'L-2. 组合曲线多个热过程物流与多个冷过程物流换热分成假设干个温度区间，在每个温度区间内把物流的 热负荷累加起来，用一个具有累加负荷的虚拟物流代 表该温度区间的所有热或冷物流。3. 换热网络合成目标公用

4、工程加热与冷却负荷构成换热网络操作费用的 主要局部。选择合理的换热面积设备投资费用与公用工程 费用之和最小为目标，来确定换热网络的最小允许传热 温差 Tmin，然后确定出最小公用工程负荷，进行换热网络的设计QjFTj X-TmjXKk800 万吨常减压： Tmin = 20 C A=24000m 280 万吨常压： Tmin = 18 CA=3500m 2换热网络的操作费用占全部费用的7080 %。4. 夹点技术以热力学为根底，通过分析系统中能量流温位分布,从中发现系统中能量传递的“瓶颈此瓶颈点就为“夹点(或称为“窄点。夹点理论的意义：1) 夹点决定换热网络能量回收能力。2) 夹点处的热流量为

5、零。如果有热流量通过夹点， 就要增大公用工程负荷。3) 夹点上方不能引入冷却公用工程，夹点下方不能 引入加热公用工程。5. 换热网络的电算热物流与冷物流分别列表，指定夹点、公用工程介质，电算匹配 四、管壳式换热器1. 结 构 特点 ： 管 箱 壳 体 后 封 头 管 束 872. 适 用 范围 ：固 定 管 板 式 ： 温差 小 壳 程 压 力 低 ； 壳程管间结垢不能清洗U 形管 ： 温 差 较 大 管 内 流体 较 干 净 管 内 可 承受高压浮 头 式 ： 适 用 面广 泛 管 内 外 均 可承 受 高 温 高 压 管壳式换热器应用中的矛盾：结构的局限性物流的多变性近几年的开展：板 束

6、式 换 热 器 ：表 面 积 与 体 积 比 小 ，湍 流 强 度 高 无 死区螺纹管换热器：波 纹 管 换 热 器 ： 与 光 管 比 较 ， K 提 高 50% ， 压 力 降 增大11.5倍。3. 流 速 的选 择 ：1传热阻力大的一侧来提高流速，用以增大对流传 热系数。例如：油水换热2结构要求：防止设备的严重磨损针对不同物系：汽相、液相、粘度、压力油、水、油浆一般推荐水走管程，适宜流速1.82.4m/s一般油品在管内最大流速为2.73.0m/s一 般 壳 程 液 体 的 最 大 流 速 约 为 管 内 液 体 流 速 的 一半壳 程 气 体 的最 大 允 许 流 速 是 根 据 气 体

7、 分 子 量、工 作压 力 选 取 ， 可 从 4.0 36m/s4. 允 许 压力 降 选 择 4压 力 增 加 可 提 高 流 速 ：管 程 折流 板壳程流体Re > 100即湍流 一般Re低走壳程合理5. 管 壳 程 流 体 的 确 定根据两流体的操作压力、温度、可利用的压力降、 结构和腐蚀性、以及所需设备材料。适 于 走 管 程 的 流 体 有 水 和 蒸 汽 或 强 腐 蚀 性 流 体 ；有 毒性流体；容易结垢的流体；高温或高压操作的流体等。粘度 大 的 、 关 键 压力 降 控 制 的 流 体 应 走 壳 程 。6. 结 垢 系 数 17产生结垢原因：固 体 沉 淀 ：盐 类

8、 焦 炭 氧 化 皮 铁 锈等流速较低局部过热管壁粗糙或死角水的硬度增大等等不同温度、流速结垢系数不同7. 换热终温尽量防止温度交叉8. 工艺计算1) 对数平均温度 th=T1-t2 tc=T2-t1( th/ tc)-1 I < 0.1 Tm=( th+ tc)/2;2有效对数平均温差校正系数12 tm = F t TmFtv0.82 ,调整工艺过程3根本计算Q=KA tm有效平均温度 tm9. 设备计算要点：1状态方程2工艺过程计算要准确3水力学数据要合理4操作经验要尊重五、空气冷却器以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外使管内高 温工艺介质得到冷却或冷凝的设备。优点：节约用水、减少水

9、污染、维护费用低、平安 可靠、寿命长。主要部件：管束 轴流风机 构架1. 适用范围1冷却流体的入口温度过高，且热负荷很大2低沸点的介质，当温度低于70 C或冷却到5060 C所取走的热量不到热负荷的7585 %。3高凝固点油品，要在冬季采取特殊措施。4较脏油品不宜采用空冷2. 空气设计温度指空气入口的干球温度。有关文献推荐采用当地夏季平均每年不超过5天的平均气温来确定。但实际常常 采用当地最热月的日最高气温的月平均值，再加上34C来确定。3. 热 流 介 质 入 口 温 度一般控制在120130 C以下。4. 热 流 介 质 出 口 温 度 与 接 近 温 度接近温度指热流出口温度与空气设计温

10、度的差 值。干式空冷器不应低于15 C。5. 管 排 数 与 迎 面 风 速管排数少，空气温升小，所需风量较大，操作费用高；管排数多，风速不能太高，否那么阻力降很大，风 机功率增加。一 般 在 石 油 化 工 装 置 采 用 4 管 排 较 多 。 迎 面 风 速最 大 不 超 过 3.4m/s ， 最 小 不 低 于 1.4m/s 。6. 管 程 数 的 选 择一 般 液 体 流 速 0.5 1.5m/s气体质量流速在510kg/m 2 s对 于 冷 凝 过 程 ， FT<0.80 ， 可 采 用 单 管 程 ， 否 那么 应考 虑 采 用 两 管程 或 多 管 程 。六、再沸器1. 工艺过程h-lTT - 32. 再沸器的类型1) 釜式再沸器：汽化率高达80%以上；布置上需满 足塔底产品抽出泵灌注头的需要。2) 热虹吸式再沸器：卧式 立式汽化率一般540 % ,不能太高，否那么干锅。别离效率一般小于一块理论板。当汽化率较大时，又不宜采用釜式再沸器时，或塔底流体粘度很高时，往往采用强制循环式流程。3. 安装高度釜式再沸器要考虑塔底产品泵的灌注头；热虹吸再沸器，由于工艺流体被加热汽化，形成的 汽液混