1、 化工原理课程设计（一）化工原理课程设计（一） 碳八分离工段原料预热器设计碳八分离工段原料预热器设计 1 目目 录录 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
2、 . 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 2 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 3 一、一、设计任务书设计任务书 化工原理课程设计任务书 姓名：王亮 班级：化工 101 碳八分离工段原料预热器设计 冷流体：液体（流量 15Koml/h） 组成摩尔分率 乙苯 对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯 18% 18% 40% 24% 加热水蒸气压力为 12 2 /K gcm 由 20加热到 162
3、 要求管程和壳程压差均小于 50KPa, 设计标准式列管换热器 4 二、二、概概述及设计方案简介述及设计方案简介 1.碳八芳烃分离工艺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。
4、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。所剩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。 2.换热器简介换热器简介 换热器， 是工业生产中要实现热量交换而采用的一种交换 热量的设备。是化工、石油、动力、轻工、机械、冶金、交通 及其他许多工业部门的通用设备。它不仅可以单独作为加热 器， 冷却器等使用， 而且是一些化工单元操作的重要附属设备。 化工生产中所用的换热器按其用途可作为加热器、冷却 器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更
5、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四 大类，即间壁式、直接接触式、蓄热式和中间载热体式。这四 类换热器中，间壁式换热器中的列管式换热器应用最多。 列管式换热器又称管壳式换热器，是最典型的间壁式 换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍 在所有换热器中占据主导地位。它的突出优点是单位体积 设备所能提供的传热面积大，传热效果也较好。由于结构 5 坚固，而且可以选用的结构材料范围也比较宽广，故适应 性强，操作弹性较大。尤其在高温、高压和大型装置中采 用更为普遍。 管壳式换热器主要由壳体、 管束、 管板和封头等部分组成， 壳体多呈圆形，内部装有平行管束，
6、管束两端固定在管板 上，在管壳式换热器内进行换热器的两种流体，一种在管 内流动，其行程称为管程；另一种在管外流动，其行程称 为壳程，管束的壁面即为传热面。 为了提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目 与管束相垂直的折流挡板，折流挡板不仅可防止流体短 路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过 管束，使湍流程度大为增加。 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： 固定管板式换热器： 当冷热两流体温不大时，可采用固定管板的结构型 式。这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于 壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢 的。对于温差较大的而且壳体承受压力不太高时，可在壳 体壁上安装膨胀节以减少热应力。 浮头式换热器
