化工原理课程设计—碳八分离工段原料预热器设计_精品.doc

化工原理课程设计（一） ——碳八分离工段原料预热器设计 ?? 学校：???? 专业班级：??101 学号 指导老师：??? 时间：2012.07.08 目 录 一、设计任务书 3 二、概述及设计方案简介 4 1.碳八芳烃分离工艺简介 4 2.换热器简介 4 三、设计条件及主要物性参数 7 1.设计条件 7 2.主要物性参数 7 四、工艺设计计算 9 1.估算传热面积 9 2.选择管径和管内流速 11 3.选取管长、确定管程数和总管数 12 4.平均传热温差校正及壳程数 13 5.传热管排列 14 6.管心距 15 7.管束的分程方法 15 8.壳体内径 16 9.折流板和支承板 16 10.其它主要附件 17 11.接管 17 五、换热器核算 17 1.热流量核算 17 2. 传热管和壳体壁温核算 24 3. 换热器内流体阻力计算 26 六、设计自我评述 31 七、参考文献 32 八、主要符号表 32 八、附录 33 附录1 工艺尺寸图 33 附录2工艺流程图 34 一、设计任务书 由20℃加热到162℃ 要求管程和壳程压差均小于50KPa,设计标准式列管换热器 二、概述及设计方案简介 碳八芳烃分离工艺简介 碳八芳烃分离即C8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。C8芳烃分离的主要目的是活的经济价值较高的对二甲苯和邻二甲苯。因此，C8芳烃分离有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。在个别情况下，也要分离出高纯度的乙苯、苯乙烯。 各种C8芳烃间沸点很接近难以用一般的精馏方法分离，各种C8芳烃沸点如表所示。乙苯和邻二甲苯沸点与对、间二甲苯的相差较大，可以通过精馏的方法分离。 C8芳烃分离顺序是：首先蒸馏出沸点较低的乙苯，在蒸馏分出沸点较高的邻二甲苯。所对二甲苯和间二甲苯混合物，可因熔点不同，采用低温结晶或吸附法分离。分离出的乙苯，邻、间二甲苯颗单独进行化工利用，也可异构化。根据对产品种类要求的不同，还可采用其他分离程序。 换热器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大类即间壁式、。换热器中，间壁式换热器应用最多。 流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体速度，可在两端封头内设置适当隔板，将全部管子平均分隔成若干组。这样，流体可每次只通过部分管子而往返管束多次，称为夺管程。同样，为提高管外流速，可在壳体内安装纵向挡板使流体多次通过壳体空间，称多壳程。 根据所采用的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几种主要类型： ① 固定管板式换热器： 　　 浮头式换热器： U型管式换热器： 　　U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。填料函式换热器： 　　易燃、易爆有毒 三、设计条件及主要物性参数工艺物流（乙苯18%，对二甲苯18%，间二甲苯40%，邻二甲苯24%，以上均为摩尔分率）由2 oC加热至16 oC），流量为5kmol/h，加热水蒸气压力为12kg/cm2. 要求管程和壳程压差均小于50kpa，试设计并选择标准式列管换热器。 20 oC，出口温度为16 oC，加热水蒸气进口压力为12kg/cm2，，187.8 oC。出口温度不变，但发生相变，转化为水。 oC，而任务中混合流体由20 oC加热至16 oC，管壁温度和壳体温度有较大的温差，因此，确定选用浮头式换热器。 （3）流程安排 η（0.5-1）×10-3Pa(s。综合考虑，该混合流体走管程，水蒸气走壳程。 2.主要物性参数 定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。而查得C8芳烃混合流体的各组成粘度都很低，故管程混合液体的定性温度为 壳程饱和蒸汽12kg/cm2压力下的定性温度为 根据定性温度分别查到管程和壳程流体的有关物性数据。 表1加热水蒸气在12kg/cm2t=187.8oC)下的物性参数密度ρ6.1241 kg/m3 定压比热容Cp kJ(kg-1(k-1 焓kJ(kg-1(k-1 汽化热1990.6 kJ(kg-1 热导率0.671 w(m-1