油气集输课程设计---干气贫甘醇换热器.doc

摘要 某三甘醇天然气脱水工艺流程中，根据提供的资料，对该工艺流程中的干气/贫甘醇换热器，贫甘醇/富甘醇换热器的计算与选型。 关键词：干气 贫甘醇 富甘醇 换热器 温度 此三甘醇天然气脱水工艺流程中， 干气/贫甘醇换热器选用固定管板式换热器， 贫/富甘醇换热器选用板式换热器。 干气/贫甘醇换热器 一．设计意义 在油气集输工业过程中的加热、冷却、蒸发和干燥的单元操作中，经常见到食品物料与加热或冷却介质间的热交换，而用于进行热交换的设备称为换热器。换热器还广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器应用最为广泛，因此要根据特定的工艺要求，设计合理的换热器，以满足不同场所的需求。 二、设计计算 1、确定设计方案 两流体温度变化情况：热流体进口温度88℃，出口温度38℃。冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用贫三甘醇与脱水干气进行换热，热流体为贫三甘醇，冷流体为干气。由此可见，管束和壳体之间的温差不大，热膨胀不大，并且其壳程结垢不严重。所以选取固定管板式换热器。对于环境温差较大的地区，可增添膨胀节。 2、确定物性数据 管程（干气） 进/出口温度/℃：33/37 ； 进/出口压力/MPa：2.15/2.0 管程天然气流体的定性温度为 （℃） （定性温度：取流体进口与出口温度的平均值。） 壳程（贫甘醇） 进/出口温度/℃：33/37 ； 壳程贫甘醇的定性温度为 （℃） 计算总传热 （1）贫甘醇负荷 贫甘醇进口温度为88，出口温度为38 贫甘醇在平均温度为63时的比热容为， 贫甘醇热负荷为：w （2）气体温降 由于出吸收塔的干气质量流量远大于贫甘醇质量循环流量，故干气经过气体/贫甘醇换热器后的降温较小，其值可由热量平衡来确定。 干气摩尔流量为： 干气的摩尔热容为，由热量平衡确定干气温降为： 所以， （3）平均传热温差 天然气与有机溶剂间的传热系数经验值为，热负荷考虑10%的裕量，即气体/贫甘醇换热器热负荷为： 其中， 4、计算传热面积工艺结构尺寸 管径和管内流速 选用ф25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速=8.7m/s。 管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数 按单程管计算，所需的传热管长度为 （3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数  传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。 壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率η＝0.7，则壳体 圆整可取D＝0mm （6）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺为h＝0.25×0＝(mm)，故可取h＝ mm。 取折流板间距B＝0.D，则B＝0.×380＝mm)，可取B为10。 折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=000/100=60(块)折流板圆缺面水平装配。 干气 贫甘醇 操作温度℃ 33/37 88/38 定性温度℃ 35 63 定压比热容/[kj/（kg?k）] 4.02 2.34 总传热系数 200 热负荷W 41626.26 平均传热温差℃ 18.2 传热面积m2 12.58 管径mm ф25×2.5传热管(碳钢) 贫/富甘醇换热器（储罐与闪蒸罐间）数据 名称 贫甘醇溶液 富甘醇溶液 操作温度 107/88 45/65 总传热系数K, 100 热负荷Q，kW 5.88 平均温差， 40 贫/富甘醇换热器（闪蒸罐与再生塔间） 贫/富甘醇进口与出口温度：贫甘醇进口温度193℃，出口温度为t℃；富甘醇进口温度为65℃，出口温度为149℃。贫甘醇的比热容为2.86,富甘醇的比热容为2.6157 贫/富液换热器热负荷为： 计算贫甘醇出口温度： 由热量平衡确定贫甘醇的出口温度，经迭代计算得： ） 计算对数平均温差：= 热负荷考虑10%的裕量，即贫/富甘醇换热器热负荷为： 传热系数取值为： 计算传热面积： 贫/富甘醇换热器（闪蒸罐与再生塔间）数据 名称 贫甘醇溶液 富甘醇溶液 操作温度 193/113 65/149 总传热系数K, 100 热负荷Q，kW 24.7 平均温差， 76 总结 此次课程设计过程中，大部分数据取自于小组成员和文献数据，其基础值需要量较多，换热器计算的部分数据较为复杂。由于我们小组努力查询计算部分基础数据无果，换热器的部分细节设计便因此省略。 参考文献： 梁平. 《天然气集输集输》. 北京，石油工业出版社 2008 钱颂文. 《换热器设计手册》. 北京，化学工业出版社 2002 1