产4500吨丙烯腈预处理工段的工艺设计 空气加热器设计毕业论文.doc

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1、888888888888888888888毕业论文题目：年产4500吨丙烯腈预处理工段的工艺设计 空气加热器设计学生姓名8888（200692024023）指导教师8888（讲师）班 级专 业学 院 2010 年 5 月30 日目录摘 要1Abstract11 概述21.1丙烯腈的理化性质21.2丙烯腈实际用途21.3 丙烯腈的毒性及防保31.3.1 丙烯腈的毒性31.3.2 丙烯腈的防护31.4 丙烯腈的操作处置与贮存31.4.1 丙烯腈操作处置31.4.2 丙烯腈贮存42生产现状42.1国外生产现状42. 2 国内生产现状53 市场分析及预测63.1 国外市场分析及预测63.2 国内市场分

2、析及预测73.2.1 消费结构73.2.2 国内市场需求分析及预测84 生产工艺94.1 国内外丙烯腈生产工艺994.1.1 环氧乙烷法94.1.2 乙炔法94.1.3 丙烯氨氧化法94.1.4 丙烷氨氧化法104.2 工艺路线分析及选择104.2.1 工艺路线分析104.2.2 工艺选择105 生产工艺流程简介105.1 工艺流程简述105.2 生产工艺流程115.3 丙烯腈的小时生产能力115.4 反应原理116 加热器概述及选型原则126.1 加热器简述126.1.1 运行的主要原则126.1.2 加热器的特点126.1.3 加热器的分类136.2 选型原则137工艺计算137.1计算依

3、据137.2 定性参数147.2.1 定性温度147.2.1.1 管程定性温度147.2.1.2 管壳定性温度147.2.2 基本物性数据查找147.2.2.1管程空气物性参数147.2.2.2壳程饱和蒸汽物性的参数157.2.3确定流体的流径157.2.4计算平均温差157.2.5 估算换热面积1572.5.1 预选K值157.2.5.2 初选加热器型号167.3 核算参数167.3.1 核算压强167.3.1.1 管程压降167.3.1.2壳程压降177.3.2核算总传热系数187.3.2.1管程对流传热系数187.3.2.2壳程对流传热系数197.3.2.3总传热系数197.4 总产热系

4、数计算197.5加热器的主要结构尺寸和计算结果20结束语22参考文献23年产4500吨丙烯腈预处理工段工艺设计 空气加热器的设计 888*交稿日期：2010-06-20. 指导老师：333作者简介:888（1987-），男，陕西宝鸡人，化学化工系 0毕业生。 摘 要：丙烯腈是一种重要的有机原化工原料,是合成橡胶和合成树脂的重要单体。该设计概述了当前丙烯腈生产的工艺及发展动向，着重介绍了空气加热器选型和计算过程，对丙烯腈的生产工艺具有重要的指导意义。关键词：丙烯腈 设计 生产工艺 加热器 Annual output of 4,500 tons of acrylonitrile preproces

5、sing process design: The design of Air heater (Department of Chem & Eng, Baoji University of Arts and Sciencess, Baoji, Shanxi,721013)Abstract: Acrylonitrile is an important organic chemical raw materials, synthetic rubber and synthetic resin is an important monomer. This design overview of the curr

6、ent process of acrylonitrile production and analysis the development trends, focusing on the introduction of air heater selection and computation process of acrylonitrile production process ,it has important significance.Key words: Acrylonitrile Design Technological design Heater 1 概述1.1 丙烯腈的理化性质丙烯腈

7、(Acrylonitrile , AN) , 分子结构式CH2CHCN ,是无色易挥发剧毒性液体。丙烯腈因分子中含有碳碳双键和碳氮三键,因此其化学性质非常活跃,容易发生加成、水解、聚合、醇解等化学反应,可以得到一系列化合物。丙烯腈常温情况下是辛辣气味的无色液体。熔点-82。密度0.806g/。闪点-11(开杯)。自燃点48l。折射率1388。溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化碳。与水形成共沸物。易挥发，有腐蚀性。有氧存在下，遇光和热能自行聚合易燃，遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸气与空气形成爆炸性混合物。极毒！不仅蒸气有毒，而且经皮肤吸入也能中毒。1.2 丙烯腈实际用途丙烯腈主要用

8、于生产腈纶纤维1 ,世界上其所占比例约为552 。我国用于生产腈纶的丙烯腈占80以上3 。腈纶应用十分广泛,是继涤纶、尼龙之后的第3 个大吨位合成纤维品种4 。其次,是用于ABS/ AS 塑料5 。由丙烯腈、苯乙烯和丁二烯合成的ABS 塑料和由丙烯腈与苯乙烯合成的AS 塑料是重要的工程塑料。因该产品具有高强度、耐热、耐光和耐溶性能较好等特点,今后10年其需求量将大幅增长。与丁二烯共聚制丁腈橡胶也是丙烯腈的主要用途之一。丁腈橡胶应用比例约占4 ,年增长在1以上,主要用于汽车行业。丙烯腈也是重要的有机合成原料1 。丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺,经电解加氢偶联可制得己二腈。丙烯酰胺主要用于纸张、废

9、水处理、矿石处理、油品回收、三次采油化学品方面,其需求量以年均2的速率增长。己二腈只用于生产乌落托品,年增长率为4。此外,丙烯腈还可用来生产谷氨酸钠、医药、高分子絮凝剂、纤维改性剂、纸张增强剂等681.3 丙烯腈的毒性及防保1.3.1 丙烯腈的毒性丙烯腈属于高毒类，进入人体后可引起急性中毒和慢性中毒。丙烯腈所致急性中毒的临床症状：轻度中毒时表现为乏力、头晕、头痛、恶心、呕吐等，并伴有粘膜刺激症状；严重中毒时除上述症状外，可有胸闷、心悸、烦躁不安、呼吸困难、紫绀、抽搐、昏迷，如不及时抢救可发生呼吸停止。丙烯腈对人体的慢性毒性目前尚无定论，一般表现为神经衰弱综合证，如头晕、头痛、乏力、失眠、多梦，

10、易怒等。此外，丙烯腈可致接触性皮炎，表现为红斑、疱疹及脱屑，愈后可有色素沉着。 1.3.2 丙烯腈的防护凡患有心血管和神经系统器质性疾病及活动性肝、肾疾病的患者均不宜从事丙烯腈作业。 对于生产丙烯腈的场所应尽量采用露天框架建筑，便于毒物扩散稀释，进入反应器内进行清洗作业必须进行充分排风，以排除残留的毒物，此外应佩带使用防毒面具进行作业。1.4 丙烯腈的操作处置与贮存1.4.1 丙烯腈操作处置操作注意事项：严加密闭，提供充分的局部排风和全面通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（全面罩），穿连衣式胶布防毒衣，戴橡胶耐油手套。

11、远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。1.4.2 丙烯腈贮存 贮存于阴凉通风干燥的仓库内，远离火种、热源，库温宜在30以下。不得与氧化剂、酸类、碱类、胺类共贮混运。商品必须随时检查阻聚剂的含量，以便采取措施，搬运时，轻拿轻放，严防容器受损。 一旦泄漏首先切断一切火源，戴好防毒面具与胶手套，用水冲洗，污水排入废水系统。火灾时用干粉、抗溶性泡沫、二氧化碳灭火。用水保持火场容器冷却。2生产现状32.1 国外

12、生产现状2008 年，随着亚洲一些新建装置的投产，世界丙烯腈产能增加到599. 1 万t/a ，主要丙烯腈生产企业及产能统计见表1。表1 2008 年全球主要丙烯腈生产企业及产能统计生产厂家国家和地区生产能力/ (万t/a)英力士集团德国，美国96.0旭化成公司日本50.0首诺公司美国50.0东西石化公司韩国30.0巴斯夫公司英国28.0台塑公司台湾省28.0上海赛科公司中国26.0萨比克公司荷兰20.0台湾石化公司台湾省19.0杜邦特用化学事业部美国18.5OOOSaratovorgsintez俄罗斯15.0其它123.2合计599.12008 年全球丙烯腈生产能力分布如图1。 图1 200

13、8 年世界丙烯腈生产能力分布图预计2009 年2011 年国外丙烯腈新增装置如表2 所示。表2 2009 年2011 年丙烯腈新增装置预测丙烯腈装置生产能力/(万t/a )地点备注合资企业PPT Asahi化工公司20.0泰国东海岸海湾Rayong 省2011 年底完工投产英力士公司8.4台湾2009 年开车投产日本旭化成公司20.0台湾采用丙烷氨氧化法，2010开车投产合计48.42. 2 国内生产现状中国丙烯腈生产始于20世纪70年代初，上海石化总厂和兰化公司分别引进日本旭化成公司的Sohio和奥地利OSW技术装置，分别建成了5万t/ a和1万t/ a装置，从此奠定了中国丙烯腈现代工业生产

14、基础。随着中国改革开放深入和经济发展，中国丙烯腈工业有较快的发展，又相继引进多套丙烯腈生产装置，主要采用BP公司技术。中国现有10套丙烯腈生产装置，2007年中国丙烯腈生产能力达到了100万t/ a ，2008年没有新增装置。2008年中国丙烯腈主要生产企业生产能力及2010年丙烯腈生产能力预测见表3 ，预计2010年中国丙烯腈生产能力将达到157万t/ a。表3 2008 年中国丙烯腈主要生产企业生产能力及预测生产企业生产能力/ (万t/a)新增能力/ (万t/a)工厂地点2008年2010年上海赛科石油化工有限责任公司26上海市金山区中国石油吉林石化分公司丙烯腈厂21.224吉林省吉林市中

15、国石化上海石油化工份有限公司13上海市金山区中国石油抚顺石油化工公司9.2辽宁省抚顺市中国石油大庆石化分公司810黑龙江省大庆市中国石油大庆炼化分公司8黑龙江省大庆市安庆石化腈纶有限公司813安徽省安庆市中国石油化工股份有限司齐鲁分公司4东省淄博市中国石油兰州石化分公司3.1甘肃省兰州市江苏大丰港10江苏盐城合计100.5573 市场分析及预测3.1 国外市场分析及预测近年来随着丙烯腈下游产品腈纶纤维、ABS/AS、丙烯酰胺、丁腈橡胶、己二腈和乙二胺等方面的发展，特别是下游精细化工产品的不断开发与应用，世界的丙烯腈需求量也不断增加。世界丙烯腈主要消费地区是亚洲、欧洲和北美。亚洲是世界最大的丙烯

16、腈消费地区，占全球总消费量的59 %左右。欧洲地区丙烯腈消费量占20 %左右，美洲地区丙烯腈消费量约占11 %。世界丙烯腈消费结构如图2 所示。 在近几年的世界丙烯腈消费结构调整中，腈纶所占比例由2002年的54.5%下降到2007年的43% ，ABS及其它产品所占的比例有所增加，其中ABS由2002年的25%增加到2007年的34%。腈纶所占的比例近几年有所下降，但依然是丙烯腈的最大用户。亚洲是全球丙烯腈消费量最大地区，而中国则是亚洲地区最大的丙烯腈消费国。受经济复苏的影响，预计2008 年2012年全球丙烯腈需求年增长率约1.5%。3.2 国内市场分析及预测3.2.1 消费结构我国丙烯腈主

17、要用于生产腈纶、ABS、丙烯酰胺和其它产品。2007年腈纶所占比例约55%，ABS 约占33 %，其它约占12 %;2008年腈纶所占比例约为49% ，ABS 约占37 % ，其它约14 %。近几年丙烯腈的消费结构已发生明显的变化，腈纶领域的需求量所占比例逐步下降，ABS、丙烯酰胺和其它产品对丙烯腈的需求量有所提高。和其它化工产品一样，2008年丙烯腈行情经历了大起大落，由于需求减少，腈纶纤维生产商的开工率低达60 % ，产量大幅下滑。ABS也未能推动丙烯腈需求增长。在2008年全球经济危机中，ABS的主要应用领域电子电器、汽车制造、玩具行业受到巨大冲击。ABS下游加工企业破产、停产的工厂增加

18、，行业的整体开工率仅在30 %左右。ABS需求减速进一步打压了丙烯腈的需求。我国丙烯腈市场需求分析及预测见表4 。表4 我国丙烯腈市场需求分析及预测消费领域丙烯腈需求量/万t年平均增长率/%2007年2008年2012年腈纶81.469.196.03.4ABS/ SAN 树脂48.453.076.39.5丙烯酰胺16.518.025.28.8丁腈橡胶1.41.52.29.5合计147.7141.6199.76.23.2.2 国内市场需求分析及预测近年来我国丙烯腈表观消费量不断上升，2001年为68万t ，2008年上升至122.1万t ，年均增长率为8.7 %。我国丙烯腈的产量迅猛增加，产量由

19、2001年的42 万t 增加到2008年的94.2万t ，年均增长率达12.2% ，国内丙烯腈产量一直不能满足市场需求，2001年以来年均进口量30万t左右。作为最主要的下游腈纶行业，因为长期效益以及销售不佳，频繁减产或是索性停产，原本供不足需的国内丙烯腈市场转变成供应过剩格局。2008年中国腈纶短纤维产量减少25%。腈纶需求衰退导致丙烯腈生产成本不能有效地向游转移，迫使生产厂家低负荷运转，甚至停产。受国际金融危机的影响，化工产品需求受到极大的影响，2008年因国内市场的丙烯腈需求增速大幅减缓，丙烯腈进口量同比下降34.6% ，降至28万t。预计未来几年，随着我国新扩建丙烯腈装置的建成投产，进

20、口量会逐渐减少。2001年2008年我国丙烯腈供需状况统计如表5 所示。表5 2001 年2008 年中国丙烯腈供需状况统计年份产量/ 万t进口量/ 万t出口量/ 万t表观消费量/ 万t进口依存度/ %200142.026.00.007667.9938.24200251.8310.001982.837.44200360.438.21.00198.6038.74200471.231.90.001103.1030.94200575.831.63.19104.2130.322006101.432.45.19128.6125.192007104.243.60.2147.6029.54200894.22

21、8.520.6122.1223.354 生产工艺 4.1 国内外丙烯腈生产工艺9随着化工技术的发展，国内外丙烯腈的生产方法依次经历环氧乙烷法、乙炔法、丙烯氨氧化法、丙烷氨氧化法.4.1.1 环氧乙烷法由环氧乙烷和氢氰酸制得氰乙醇,然后以碳酸镁催化剂,于200280脱水制得丙烯腈。CH2CH2O + HCN HOCH2CH2CNHOCH2CH2CN CH2 = CHCN + H2O此法生产的丙烯腈料昂贵,且氢氰酸毒性大,已淘汰。4.1.2 乙炔法由乙炔与氢氰酸作用而得,反应为常压,温度8090,用氯化亚铜和氯化铵为催化剂。C2H2 + HCN CH2 = CHCN该法特点是:生产过程简单,但副产

22、物种类较多,不易分离。1960年以前,该法是世界各国生产丙烯腈的主要方法,现基本淘汰。4.1.3 丙烯氨氧化法以丙烯、氨氧和空气中的氧为原料制得,主要副产物为氢氰酸、乙腈、丙烯醛、CO2 和CO。CH2 = CHCH3 + NH3 + O2 CH2 = CHCN +H2O典型的生产过程为,原料气体以丙烯氨空气=1.01. 1510. 5 (mol) 的比例从底部进入流化床反应器,反应温度440,压力63. 74 kPa 。反应热用软水循环回收,发生高压蒸汽。反应气体冷却后,洗涤、吸收、精馏后得到高纯度产品。该方法具有原料易得、工艺过程简单、产品成本低等优点。该方法是目前国内外主要生产方法。4.

23、1.4 丙烷氨氧化法此法是正在开发的新技术,BP、旭化成公司已经完成中试阶段,旭化成公司现正着手进行工业化。所研制出的氨氧化催化剂活性组分为V - Sb - W- 复合催化剂,50%载体为SiO22Al2O3 ,反应温度500,压力103kPa ,原料配比为丙烷氨氧氮水= 12273。此法虽然投资较高,但生产成本低,技术要求比较高，有发展前景，推广还许以时日。4.2 工艺路线分析及选择4.2.1 工艺路线分析在以上工艺路线中，氰乙醇法和乙炔法不仅原料毒性大, 且生产成本高于后者, 因此目前全球95以上的装置采用BP公司开发的丙烯氨氧化法技术10, 以丙烯和氨气为原料, 生产丙烯睛, 副产乙腊和

24、氢氰酸。该法原料易得、工艺流程简单、操作稳定、产品精制方便, 经过40a近的发展, 技术日趋成熟。同时对于丙烷氧化法，还正在进一步产业化当中。然而由于丙烷转化率过低，反应产物复杂，投资费用很高在一定程度上阻碍丙烷氨氧化发工业化进程。4.2.2 工艺选择基于以上的分析讨论，我们设计小组决定采用丙烯氨氧化法氧化生产丙烯腈工艺，并对其中过热器，加热器，混合器进行工艺分析，设计选型。5 生产工艺流程简介5.1 工艺流程简述液态丙烯和液态氨分别经丙烯蒸发器气化，然后分别在丙烯过热器和氨气过热器过热到需要的温度后进入混合器；经压缩后的空气先通过空气饱和塔增 反应器，在反应器内进行丙烯的氨氧化反应。反应器出

25、口的高温气体先经废热锅炉回收热量，气体冷却到230左右进行氨中和塔，在7080下用硫酸吸收反应器出口气体中未反应的氨，中和塔塔底的含硫酸氨的酸液经循环冷却器除去吸收热后，返回塔顶循环使用，同是补充部分新鲜酸液，并从塔釜排放一部分含硫酸铵的废液。氨中和塔出口气体经加热器冷却后，进行水吸收塔，用5-10的水吸收丙烯腈和其他副产物，水吸收塔塔底得到含丙烯腈约1.8%的丙烯腈水溶液，经加热器与氨中和塔出口气体换热，温度升高后去精制工段。5.2 生产工艺流程原料：丙烯、液氨、空气流程图如下：丙烯储罐丙烯蒸发器丙烯过热器空气饱和塔 空气饱和塔氨气储罐氨气过热器氨气蒸发器混合器反应器废热锅炉氨中和塔水吸收塔

26、空气饱和塔空气饱和塔 空气饱和塔压缩空气空气饱和塔 硫酸铵 丙烯腈水溶液5.3 丙烯腈的小时生产能力按年工作日，丙烯腈损失率3.1%、设计裕量6%计算，丙烯腈小时产量为 =683.0 kg/h5.4 反应原理主反应： CH=CH-CH3 + NH3 +O2 CH2=CH-CN + 3H2O 丙烯，氨，氧在一定条件下发生反应，除生成丙烯腈外，尚有多种副产物生成。副反应： CH2=CHCH3 + 3NH3 + 3O2 3HCN + 6H2O 氢氰酸的生成量约占丙烯腈质量的。CH2=CHCH3 +NH3 +O2 CH3CN + 3H2O 乙腈的生成量约占丙烯腈质量的。CH2=CHCH3 + O2 C

27、H2=CHCHO + H2O 丙烯醛的生成量约占丙烯腈质量的。CH2=CHCH3 + O2 3CO2 + 3H2O 二氧化碳的生成量约占丙烯腈质量的，它是产量最大的副产物。上述副反应都是强放热反应，尤其是深度氧化反应。在反应过程中，副产物的生成，必然降低目的产物的收率。这不仅浪费了原料，而且使产物组成复杂化，给分离和精制带来困难，并影响产品质量。为了减少副反应，提高目的产物收率，除考虑工艺流程合理和设备强化外，关键在于选择适宜的催化剂，所采用的催化剂必须使主反应具有较低活化能，这样可以使反应在较低温度下进行，使热力学上更有利的深度氧化等副反应，在动力学上受到抑制。6 加热器概述及选型原则6.1

28、 加热器简述加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。加热器是化工,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. 6.1.1 运行的主要原则（1）防止受热面金属温度超过材料的许用温度。（2）加热器温度特性好，在较大的负荷范围内能通过调节维持额定汽温。（3）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。6.1.2 加热器的特点（1）加热器是锅炉中金属壁温最高的受热面，对材质要求高。（2）加热器的阻力不能太大。 （3）高热负荷区的加热器的工质流速高。（4）加热器出口汽温将随锅炉负荷的改变而变化。（5）加热器的布置受锅炉参数影响。（6）在锅炉点火升炉或汽轮机甩负荷时，加热

29、器需要采取保护措施。 6.1.3 加热器的分类 （1）根据传热方式分：对流、辐射和半辐射式。（2）根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分：逆流、顺流和混合流。（3）根据对流受热面的放置方式分：立式、卧式。（4）根据管子排列方式分：顺列、错列。（5）根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。（6）根据结构分：屏式加热器、壁式加热器、对流加热器6.2 选型原则随着经济的发展，各种不同型式和种类的加热器发展很快，新结构、新材料的加热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的加热器已经建立了标准，形成了系列。完善的加热器在设计或选型时应满足以下基本要求： 合理地实现所规定的工艺条件； 结构安全可靠； 便

30、于制造、安装、操作和维修； 经济上合理。 选型时要基于各种加热器的性能（材料、压强、温度、温度差、压强降、结垢腐蚀情况、流动情况、传热效果、检修及操作等因素）综合考虑，选择系列标准型号。7工艺计算7.1计算依据 空气走管内，加热蒸汽走管间。 进口气体温度90，出口气体温度136，气体进口压力0.243Mpa体的流量和组成如下表6所示。表6 进口气体流量和组成组 分合计kg/hkmol/h1580.949.45203.5185.841159.964.447944.3299.68热衡算求空气加热器的热负荷和加热蒸汽量N2、O2和蒸汽90136的平均比热容分别为1.046kJ/ (kgK )、1.8

31、4kJ/ (kgK)和1.925kJ/(kgK)。热损失按10%考虑，空气加热器的热负荷为：Q =(1580.91.845203.51.0461159.91.925)（13690）（1.00.1） =5.356105 kJ/h用0.608MPa的蒸汽为加热剂，其饱和温度为164.2，冷凝热为2066kJ/kg，加热蒸汽用量为W=kg/h7.2 定性参数7.2.1 定性温度7.2.1.1 管程定性温度 7.2.1.2 管壳定性温度 7.2.2 基本物性数据查找7.2.2.1管程空气物性参数（1）查得进口空气在定性温度下的数据：=2.22510-5kg/（ms），=0.0329w/(ms);进口气

32、体取其各组分的平均值：1.366 kJ/(kgK)（2）管内气体质量流量W=1580.95203.51159.9=7944.3kg/h=2.21kg/s;（3）管内气体体积流量=（49.4185.8564.4）22.4=3.95610m/h=1.10m/s （4）管内气体密度m/s7.2.2.2壳程饱和蒸汽物性的参数（1）饱和蒸汽密度（2）饱和蒸汽黏度7.2.3确定流体的流径改设计任务的热流体为饱和蒸汽，冷流体为空气，为了使通过壳壁面向空气加热，提高加热效果，确定空气走管程，饱和蒸汽走壳程。7.2.4计算平均温差预选单壳程、多管程的列管加热器，按逆流计算，其温度为：热流体T 冷流体 t t1=

33、164.2-90=74.2t 2=164.2-136=28.2 7.2.5 估算换热面积72.5.1 预选K值参考相关资料，水蒸气冷凝总传热系数K的经验值在30300K/(),故欲取150 K/()。7.2.5.2 初选加热器型号由于两流体的温差50，可选用固定板式换热器的系列型号标准，初选型号为G6001.022.3表7 加热器的主要结构尺寸参数名称 数据 参数名称 数据规格 固定管板式 管子排列 正三角形 传热面积/m2 22.3 公称直径/ 400管径/mm 管长/mm 3000管数/根 98公称压力/MPa1.6 实际换热面积：采用此换热器则要求过程的总传热系数为7.3 核算参数7.3

34、.1 核算压强7.3.1.1 管程压降其中 。管程流通面积：管程气体流速：=m/s雷诺数： Rei=(属于湍流区)设管壁粗糙度，由-Re关系图中查得：所以 则计算结果表明，管程压强能满足题设的要求。7.3.1.2壳程压降用埃索法计算壳程压强降：其中 管子为正三角斜排列：。横过管束中心线的管子数： 取折流挡板间距为： ，折流挡板数为：壳体的内径： 壳程流通面积为： 壳体体积流量：壳程流速为： 壳程雷诺数：500壳程流体的摩擦系数：所以 = =118Pa则80计算结果表明，壳程压强能满足设计要求。7.3.2核算总传热系数7.3.2.1管程对流传热系数雷诺数 ： Re= (属于湍流区)Pr=其中取其

35、各组分的平均值：1.366 kJ/(kgK)=338w/( m2/s)7.3.2.2壳程对流传热系数管子为正三角形排列，换热器列管之中心距 。则流体通过管间最大截面积为：壳程中水蒸气被冷却，取，)7.3.2.3总传热系数查相关资料得：蒸汽冷凝侧污垢热阻空气污垢热阻 钢的导热系数 7.4 总产热系数计算总传热系数 =计算得到 K=154故所选加热器是合适安全系数为7.5加热器的主要结构尺寸和计算结果经以上计算及查表可得加热器的主要计算结果见表8，加热器的结构尺寸见表9。表8 加热器的主要计算结果主要计算结果管程壳程流速/（m/s）传热系数/w/(m2)污垢热阻/(m2/W)阻力/Pa热流量/KJ

36、/h传热温差/47.6总传热系数/W/(m2)安全系数/表 9 加热器的主要结构尺寸参数名称参数参数名称参数壳径，mm公称压强，Mpa*流通面积，m2换热面积，m2管程数折流挡板数材质4001.00.014833.8119碳钢管子尺寸，mm管长，m管子总数/根管子排列方式管心距，mm中心排管数252.53.098正三角形3212*表中管程流通面积是个管程的平均值，管子为正三角形排列。参考文献1 韩秀山. 丙烯腈的应用J . 四川化工与腐蚀控制,2000 ,3 (6) :52532 梁诚. 国内外丙烯腈生产技术与发展趋势J .石油化工技术经济,2002 ,18(2) :33373 韩秀山,嵇缓,

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