再沸器工艺设计共32页

本科生毕业设计（论文）摘要文章主要介绍了再沸器的工艺设计和机械设计计算。

其中工艺设计计算包括获取进料与加热介质的操作条件及有关基础数据，确定再沸器的传热温差，算出热负荷，计算总传热系数，并对初估传热系数进行校核以及再沸器各部分的压力降的计算；机械设计部分包括确定再沸器的换热管、壳体、封头、管箱、法兰、接管、管板、支持板以及其他所有零部件的结构尺寸和材料，并对换热器所有受压元件进行强度计算。

最后，简单介绍了再沸器的制造、检验、安装、试车、维护与维修。

关键词：换热管；再沸器；法兰；机械设计本科生毕业设计（论文）AbstractIntroduces a reboiler process design and mechanical design calculations. Process design, including access to feed and heating medium, operating conditions and the underlying data to determine the reboiler heat transfer temperature difference to calculate the heat load calculate the overall heat transfer coefficient, and preliminary estimates suggest that the heat transfer coefficient check, and then reboiler pressure drop calculation; mechanical design section to determine the reboiler heat exchange tubes, shell, head tube box, flange, receivership, tube plate, support plate, and all other parts of the structure size and materials, and heat exchanger pressure parts for the strength calculation. Finally, a simple the reboiler manufacturing, testing, installation, commissioning, maintenance and repair.Key words：heat transfer tube；reboiler；flanges；design of mechanical目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1换热器及传热研究的现状 (1)1.2换热器的发展趋势 (2)第2章再沸器的选型 (4)2.1 概述 (4)2.2 釜式再沸器 (4)2.3 塔内置式再沸器 (5)2.4 水平热虹吸再沸器 (5)2.5 立式管侧热虹吸再沸器 (6)2.6 立式壳侧热虹吸再沸器 (7)2.7 强制流动再沸器 (8)第3章再沸器的工艺设计计算 (10)3.1 设计任务与设计条件 (10)3.2 估算设备尺寸 (10)3.3 传热系数的校核 (12)3.4 阻力校核 (15)第4章再沸器结构与强度设计 (19)4.1 筒体 (19)4.1.1 大端壁厚 (19)4.1.2 锥壳壁厚 (19)4.1.3 封头 (20)4.2 管箱 (20)4.2.1 短节 (20)4.2.2 封头 (21)4.2.3 法兰 (22)4.3 补强 (23)4.3.1 管箱接管 (23)4.3.2 壳体进料接管 (23)4.3.3 壳体气相出口接管 (24)4.3.4 壳体液相出口接管 (25)4.4 固定管板 (25)4.4.2 确定管板设计压力 (26)4.4.3 计算无量纲数 (26)4.4.4 计算管板厚度 (27)4.4.5 校核轴向应力 (27)4.4.6 校核拉脱力 (28)4.5 浮头 (28)4.5.1 浮动管板计算 (29)4.5.2 浮头盖计算 (30)4.5.3 浮头计算结果 (33)4.6 拉杆，滑道 (34)4.7 振动 (35)4.8 支座 (36)4.9 强度设计结果 (38)第5章制造、检验、安装、试车、维护和检修 (39)5.1制造和检验要求 (39)5.1.1壳体 (39)5.1.2换热管 (39)5.1.3管板 (40)5.1.4换热管与管板的连接 (40)5.1.5支持板 (40)5.1.6管束 (40)5.1.7其它构件的制造和检验要求 (41)5.1.8压力试验 (41)5.2安装、试车、维护和维修 (41)5.2.1安装 (41)5.2.2试车 (42)5.2.3维护和检修 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录 (45)第1章绪论1.1换热器及传热研究的现状换热器是一种广泛使用的工艺设备，在炼油、化工行业中是主要的工艺设备之一。

立式虹吸再沸器工艺设计设计一台立式热虹吸再沸器，以前塔顶蒸汽冷凝为热源，加热塔底釜液使其沸腾。

前塔顶蒸汽组成：乙醇0.12，水0.88，均为摩尔分数，釜液可视为纯水。

具体条件及物性如下前言能源是国民经济和社会发展的重要物质基础。

我国资源总量较为丰富，但人均占有资源相对不足，能源和其它重要矿产资源的人均占有量仅为世界平均水平的一半。

化学工业在整个国民经济体系中占有相当重要的地位，其发展速度和水平直接制约着其它许多部门的发展;同时，化学工业又是能源消耗较多的部门，化学工业消耗的各种能源约占全国能源产量的9%，占全国工业耗能的23%。

目前，日趋严峻的资源、环境和安全约束以及市场竞争的压力，要求化学工业必须利用当今先进的技术，改善生产和管理，以实现更高效、低耗、清洁和安全的生产。

在石化企业中，再沸器是精馏塔的重要辅助设备之一，它提供了精馏过程所需的热量，其节能潜力非常大。

再沸器设计的好坏，操作正常与否，直接影响着精馏塔的分离效果。

为了有效的利用能源，对再沸器正确的选择和设计就显得十分重要。

流态化是一门旨在强化颗粒与流体之间接触和传递的工程技术。

近年来，由于生产实际需求的推动，流态化技术得到新的发展，取得的成果越来越多，其优点越来越为人们所认识，并且己经成为引人注目的前沿研究领域。

另外，在化工过程设计中，要应用到大量的基础物性数据。

开发一个数据库，包含这些基本的物性数据或者计算方法，在这些化工过程的设计中，就可以直接从数据库中查取有关的数据，省去烦琐的物性查取和计算的过程，简化设计，因此也是一项十分有意义的工作。

2立式热虹吸再沸器简介：热虹吸再沸器在化学工业中有非常广泛的应用，它具有非常高的传热系数，并且不需要泵来推动工艺流体的循环，从而使得设备费降低。

但是因为在热虹吸再沸器中流体流动和传热之间紧密相关，其设计过程十分复杂，要考虑到许多相关的因素，一般首先要根据工艺要求，同时考虑一些细节因素，选择再沸器的类型此基础上选择压力平衡计算式和传热计算式，进行工艺设计。

釜式再沸器的设计一、设计任务1.处理能力： 60129.36t/a 甲苯2.设备形式：釜式列管式再沸器。

二、操作条件1.甲苯：进口温度110.6℃，出口温度110.6℃；2.加热介质：245.165KPa 水蒸汽，入口温度126.7℃，出口温度126.7℃3.允许压降：不大于105Pa ；4.每天按300天，每天按24小时连续运行。

釜式再沸器的设计——工艺计算书本设计的工艺计算如下： 1. 计算传热量QKWr m Q s 8.8353.3603600/7200/36.601291=⨯==(查的甲苯在t=110.6℃下的r=360.3KJ/Kg •s) 2. 总温差ΔTΔT=t 水蒸气-t 原溶液=C C C ︒=︒-︒1.166.1107.126 3.管内侧膜传质系数αi现选定C h m Kcal i ︒⋅⋅=2/2000α4.假定内外侧污垢皆为零5.金属管壁的热阻选用外径为19mm ，厚度mm 0.2=δ的钢管，其导热系数为C h m Kcal ︒⋅⋅=/40λ 管子平均直径()()mm D D D m 172/019.0015.0201=+=+=故管壁热阻Kcal C h m D D m /000056.0017.0019.040002.020︒⋅⋅=⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=λδ6.再求管外壁面和本沸点的温差t ∆ 先从管内侧传热系数与管壁热阻污垢热阻推求一个复合传热系数e α。

如下：Kcal C h m D D D D mWie/000689.0017.0019.040002.0015.0019.020001112010︒⋅⋅=⨯+⨯=⨯+⨯=λδαα故C h m kcal e ︒⋅⋅=2/925.1450α管外沸腾侧膜传质系数可用Mostinski 计算，甲苯的临界压2510186.4104.4-⋅⨯==mkg MPa Pc对比压力06.04104165.245===Pc P R()272.5)06.01006.0406.08.1(1010186.41.01048.11010.033.3102.117.069.04533.3102.117.069.04=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯+⨯+⨯⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛=R R R Pc Z假定蒸汽覆盖的校正系数58.02=φ 沸腾温度范围的校正系数F 2可从下式估算()[]647.0))6.1107.126(027.0exp(027.0exp 02=-⨯-=--=bib T T F其中T b0为再沸器被蒸发的蒸汽温度，T bi 为再沸器入口液体的沸腾温度()1.1633.322=∆+∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅=∆t t ZF T eαφ 试差可求得C t ︒>=∆55.11由此可见自然对流的影响可忽略不计。

酒精回收装置再沸器的设计作者姓名姚来金专业过程装备与控制工程指导教师姓名史岩彬专业技术职务副教授目录摘要 (1)第一章☆☆☆☆ (2)1.1☆☆☆ (3)摘要（内容采用小四号仿宋体）关键词：(小四号、黑体、加黑、顶格)（内容采用小四号、仿宋体、接排、各关键词之间有2个空格）ABSTRACT（内容采用小四号Times New Roman字体）Key words：(小四号、Times New Roman、黑体、加黑、顶格)（内容采用小四号、Times New Roman字体、接排、各关键词之间有1个空格及分号）第一章再沸器的设计1.1概述酒精回收装置是酒精蒸馏后的醪液再次的回收利用，以达到节约成本、生产高效、减少浪费为目的，倡导低碳生产。

再沸器（也称重沸器）顾名思义是使液体再一次汽化。

它的结构与冷凝器差不多，不过一种是用来降温，而再沸器是用来升温汽化。

再沸器多与分馏塔合用：再沸器是一个能够交换热量，同时有汽化空间的一种特殊换热器。

在再沸器中的物料液位和分馏塔液位在同一高度。

从塔底线提供液相进入到再沸器中。

通常在再沸器中有25-30%的液相被汽化。

被汽化的两相流被送回到分馏塔中，返回塔中的气相组分向上通过塔盘，而液相组分掉回到塔底。

由于静压差的作用，塔底将会不断补充被蒸发掉的那部分液位。

目前国内外再沸器的选用原则是:工程上对再沸器的基本要求是操作稳定、调节方便、结构简单、加工制造容易、安装检修方便、使用周期长、运转安全可靠，同时也应考虑其占地面积和安装空间高度要合适。

下面是几种常见的再沸器介绍⑴.立式热虹吸再沸器是利用塔底单相釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环。

这种再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。

但由于结构上的原因，壳程不能采用机械方法洗涤，因此不适宜用于高粘度或较脏的加热介质。

再沸器的设计一、设计条件以在五个大气压下（0.5Mpa ）的饱和水蒸汽作为热源。

设计条件如下：（1）管程压力、、管程压力(以塔底压力计算)：MPa KPa P w 12.0120217.03.105==⨯+=（2）将釜液视为纯氯苯，在釜底压力下，其沸点：根据安托因公式：tB CA p +-=log 查资料得：A=9.25 B=225.69 C=1516.04则有： 69.22504.1516)1012.0log(b 6+-⨯t⇒ b t =137.8℃（3）再沸器的蒸发量由于该塔满足恒摩尔流假设，则再沸器的蒸发量：h kg VM D b /61.1086461.11242.282=⨯==（4）氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103KJ/Kmol （即为313.5KJ/kg ）.纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=t t t t rr c c (t c=359.2℃)其中8.1372==b t t ℃,8.1311=t ℃,KJ/kg 5.3131=r ,则：KJ/kg 3.3105.3138.1312.3598.1372.35938.038.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=r二、工艺结构尺寸的估算 （1）、计算传热速率QW 103647.93600/10003.31061.108645⨯=⨯⨯==b b r D Q(2)、计算传热温差△t m△t m =T -t b =151.7-137.8=13.9℃(3)、假定传热系数K依据壳程及管程中介质的种类，按竖直管式查表，从中选取K =800W/（m 2.k ） (4)、计算传热面积A p25p m 84=9.138********.9tm ⨯⨯=∆⋅=K Q A （5）、传热管规格选为Φ25mm ×2mm,L =4000mm,按正三角形排列，则传热管的根数为（根）2684025.014.384=⨯⨯=L d A N o Tπ （6）、壳体直径按3.4.3.2节中介绍的方法求取壳体直径。

精馏塔强制循环再沸器的工艺系统设计1.工艺简介：精馏塔强制循环再沸器工艺系统是由一个精馏塔和一个再沸器组成的。

原料通过精馏塔，在塔内发生分馏，产生不同纯度的流体产物。

然后，部分产物进入再沸器，在再沸器中进行再沸和蒸汽分离，以提高产品的纯度。

再沸器中产生的蒸汽通过回流到精馏塔中进行再循环使用，减少了能源的浪费。

2.设计原则：在设计精馏塔强制循环再沸器工艺系统时，需要考虑以下几个原则：1）确定适当的塔数和塔段数，以达到所需产品纯度。

2）确定适当的操作压力和温度，以实现产品分离和蒸汽回流。

3）确定适当的再沸器设计和操作参数，以提高产品纯度。

4）确定适当的回流比例，以最大限度地节约能源和减少废料排放。

3.精馏塔设计：在精馏塔的设计中，需要考虑以下几个因素：1）确定塔的直径和高度，以满足所需的产品纯度和流量要求。

2）选择适当的填料或板式，以提高塔的分离效果。

3）确定塔的操作参数，如压力和温度。

4.再沸器设计：再沸器是精馏塔强制循环再沸器工艺系统中的关键组件之一，其设计要点如下：1）确定再沸器的操作参数，如压力和温度。

2）选择适当的加热方式，如蒸汽加热、导热油加热等。

3）确定再沸器的循环比例，以达到所需的产品纯度。

5.蒸汽回流系统设计：1）确定蒸汽回流的流量和压力，以满足精馏塔的操作要求。

2）选择适当的冷却方式，如空气冷却、冷水冷却等。

3）确保蒸汽回流系统的密封性和稳定性，以防止蒸汽的泄漏和能源的浪费。

6.控制系统设计：在精馏塔强制循环再沸器工艺系统中，需要设计一个可靠的控制系统来实现产品的分离和蒸汽回流。

控制系统的设计要点如下：1）确定适当的控制策略，如比例控制、反馈控制等。

2）选择适当的传感器和执行器，以实现对流体流量和温度等参数的监测和控制。

3）设计集散控制系统，以实现对整个工艺系统的远程监控和控制。

综上所述，精馏塔强制循环再沸器工艺系统设计需要考虑塔设计、再沸器设计、蒸汽回流系统设计和控制系统设计等方面的因素。