碳八分离工段乙苯冷凝器lj..doc

化 工 原 理 课 程 设 计(一) 碳八分离工段乙苯冷凝器设计 (一)设计任务书 3 (二)概述及设计方案简介 4 (1)碳八芳烃分离 5 (2) 换热器的类型 6 (3)冷凝器的类型及其选择 7 (三)设计条件及主要物性参数 10 3.1 原始物性数据 10 3.2 混合物物性相关计算公式 11 3.3 混合物物性参数导出值汇总 13 (四)工艺设计计算 13 4.1估算传热面积 13 4.1.1 热流量 13 4.1.2 平均传热温差 14 4.1.3 传热面积 14 4.1.4 冷却用水量 14 4.2 工艺结构尺寸 14 4.2.1 管径和管内流速 14 4.2.2 管程数和传热管数 15 4.2.3 平均传热温差校正及壳程数 15 4.2.4 传热排列和分程方法 16 4.2.5 壳体内径 16 4.2.6 折流板 16 4.3 冷凝器核算 17 4.3.1 热流量核算 17 4.3.2 壁温核算 19 4.3.3 冷凝器内流体的流动阻力 20 4.3.4 冷凝器主要结构尺寸和计算结果 22 计算结果汇总表 设计自我评述 23 (七)参考资料 24 (八)主要符号表 25 (一)设计任务书 作品名称: 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% 操作温度:由131 冷循环水温度:30℃,温升10℃ 冷凝负荷:3140000KJ/h 要求管程和壳程压差均小于50kPa 设计标准:卧式冷凝器 (二)概述及设计方案简介 (1)碳八芳烃分离 碳八芳烃分离, 根据工业需要将碳八芳烃分离成单一组分或馏分的过程。目前，C芳烃分离的主要目的是获得经济价值较高的对二甲苯和邻二甲苯。因此，C芳烃分离又常常与碳八芳烃异构化结合在一起，以获得更多的对、邻二甲苯。　各种C芳烃间沸点很接近(表1[C芳烃的沸点和凝固] 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C8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、吸附分离或络合萃取等方法邻二甲苯沸点与对、间二甲苯的相差较大，可以通过精馏的方法分离。 (2) 换热器的类型 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。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三大类即：间壁式、混合式和蓄热式 (3)冷凝器的类型及其选择 冷凝器是将工艺蒸气冷凝为液体的设备,在冷凝过程中将热量传递给循环水等冷却剂。列管式冷凝器中所用的换热表面可以是简单的光管、带助片的扩展表面或经开槽、波纹或其他特殊方式处理过的强化表面。列管式冷凝器又卧式和立式两种类型，被冷凝的工艺蒸气可以走壳程，也可以走管程，其中卧式壳程冷凝和立式冷凝是最常用的形式。 1.卧式壳程冷凝器 壳程上除设有物流进出口接管外，还设有冷凝排出口和不凝气排出口。壳程蒸气入口处装有防冲板，以减少蒸气对管束的直接冲击。壳程中横向弓形折流板或支撑板圆缺面可以水平或者垂直安装。对于水平安装的折流板，为了防止流体短路，切去的圆缺高度不宜大于壳体内径35%，折流板间最小间距为壳体内径的35%，最大间距不宜大于壳体内径的2倍。为了便于排出冷凝液，折流板下缘开有槽口。这种水平安装方式可以造成流体强烈扰动，传热效果好。对于垂直安装的折流板，为了便于排出冷凝液，应切去的圆缺高度为壳体内径的50%。不论弓形折流板的圆缺面是水平还是垂直安装，当被冷凝工艺蒸气中含有不凝气时，折流板间距应随蒸气冷凝而减小，以增强传热效果。当冷、冷凝表面传热系数小时，在管外可以使用低翅管，翅高1~2cm。若要使冷凝液过冷，可以采用阻液型折流板。卧式壳程冷凝器的优点是压降小，冷却剂走管程便于清洗。故选用此型冷凝器。 （1） 水平管束外冷凝表面传热系数 工艺蒸气在水平管束外冷凝表面传热系数用下式计算。 表面传热系数：