碳八分离工段乙苯冷凝器lj

化工原理课程设计(一)碳八分离工段乙苯冷凝器设计(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..........................................................................................5(2)换热器的类型........................................................................................6(3)冷凝器的类型及其选择..........................................................................7(三)设计条件及主要物性参数..........................................................................103.1原始物性数据....................................................................................103.2混合物物性相关计算公式................................................................113.3混合物物性参数导出值汇总............................................................13(四)工艺设计计算..............................................................................................134.1估算传热面积.......................................................................................134.1.1热流量.....................................................................................134.1.2平均传热温差.........................................................................144.1.3传热面积...................................................................................144.1.4冷却用水量.............................................................................144.2工艺结构尺寸....................................................................................144.2.1管径和管内流速.....................................................................144.2.2管程数和传热管数.................................................................154.2.3平均传热温差校正及壳程数.................................................154.2.4传热排列和分程方法...............................................................164.2.5壳体内径...................................................................................164.2.6折流板.......................................................................................164.3冷凝器核算........................................................................................174.3.1热流量核算.............................................................................174.3.2壁温核算.................................................................................194.3.3冷凝器内流体的流动阻力.....................................................204.3.4冷凝器主要结构尺寸和计算结果.........................................22(五)计算结果汇总表(六)设计自我评述23(七)参考资料......................................................................................................24(八)主要符号表..................................................................................................25(一)设计任务书作品名称:碳八分离工段乙苯冷却器热流体:液体组成摩尔分率乙苯对二甲苯间二甲苯98.3%0.57%1.13%操作温度:由131冷循环水温度:30℃,温升10℃冷凝负荷:3140000KJ/h要求管程和壳程压差均小于50kPa设计标准:卧式冷凝器(二)概述及设计方案简介(1)碳八芳烃分离碳八芳烃分离,根据工业需要将碳八芳烃分离成单一组分或馏分的过程。目前，C芳烃分离的主要目的是获得经济价值较高的对二甲苯和邻二甲苯。因此，C芳烃分离又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。各种C芳烃间沸点很接近(表1[C芳烃的沸点和凝固]由C8芳烃中分出乙苯，工业上有三种方法：①精馏，需用300～400块塔板，回流比为75；②吸附分离，该法操作费用比精馏法低1/3；③色层分离，在分离对二甲苯的同时，也联产乙苯。邻二甲苯分离将邻二甲苯与其他两种异构体分离约需100块塔板。如果C8芳烃中含有少量的碳九芳烃,则尚需另设30块板的精馏塔以分离C8芳烃，才能得到较高纯度的邻二甲苯。对二甲苯分离分离间二甲苯和对二甲苯可采用低温结晶、吸附分离或络合萃取等方法邻二甲苯沸点与对、间二甲苯的相差较大，可以通过精馏的方法分离。(2)换热器的类型换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。换热器是化工、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。在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三大类即：间壁式、混合式和蓄热式(3)冷凝器的类型及其选择冷凝器是将工艺蒸气冷凝为液体的设备,在冷凝过程中将热量传递给循环水等冷却剂。列管式冷凝器中所用的换热表面可以是简单的光管、带助片的扩展表面或经开槽、波纹或其他特殊方式处理过的强化表面。列管式冷凝器又卧式和立式两种类型，被冷凝的工艺蒸气可以走壳程，也可以走管程，其中卧式壳程冷凝和立式冷凝是最常用的形式。1.卧式壳程冷凝器壳程上除设有物流进出口接管外，还设有冷凝排出口和不凝气排出口。壳程蒸气入口处装有防冲板，以减少蒸气对管束的直接冲击。壳程中横向弓形折流板或支撑板圆缺面可以水平或者垂直安装。对于水平安装的折流板，为了防止流体短路，切去的圆缺高度不宜大于壳体内径35%，折流板间最小间距为壳体内径的35%，最大间距不宜大于壳体内径的2倍。为了便于排出冷凝液，折流板下缘开有槽口。这种水平安装方式可以造成流体强烈扰动，传热效果好。对于垂直安装的折流板，为了便于排出冷凝液，应切去的圆缺高度为壳体内径的50%。不论弓形折流板的圆缺面是水平还是垂直安装，当被冷凝工艺蒸气中含有不凝气时，折流板间距应随蒸气冷凝而减小，以增强传热效果。当冷、冷凝表面传热系数小时，在管外可以使用低翅管，翅高1~2cm。若要使冷凝液过冷，可以采用阻液型折流板。卧式壳程冷凝器的优点是压降小，冷却剂走管程便于清洗。故选用此型冷凝器。（1）水平管束外冷凝表面传热系数工艺蒸气在水平管束外冷凝表面传热系数用下式计算。表面传热系数：14.03/10PrweHdjh（1-1）水平管束冷凝：3/13/13220Re51.1ghh（1-2）式中，h*为无量纲冷凝表面传热系数；h0为冷凝表面传热系数，W/(m2错误!未找到引用源。K)。M4ResmqMln（1-3）式中，qm为冷凝液的质量流量，kg/s；l为传热管长度，m；ns为当量管数。（2）管程表面传热系数若管程流体无相变传热，则其表面传热系数用下式计算。niiidhPrRe023.08.0（1-4）n{当流体被加热时当流体被冷却时4.03.0（1-5）式（1-4）的适用条件是：低黏度流体（η2×10-3Pa错误!未找到引用源。s）雷诺数Re10000；普朗特数Pr在0.6~160之间；管长管径之比l/d50；定性温度可取流体进出口温度的算术平均值；特征尺寸取传热管内径di。2.卧式管程冷凝器这种冷凝器的管程多是单程或双程。其中传热管长度和直径的大小，以及传热管的排列方式取决于管程和壳程传热需要。管程采用双程时，冷凝液可以在管程之间引出，这样可以减少相液的覆盖面积也可以减小压降，同时，用减少第二程管数的方法使其保持质量流速不变。在这种冷凝器中，蒸气于冷凝液的接触不好，因此对宽沸程蒸气的完全冷凝是不适宜的，此外，由于冷凝液只是局部的充满管道，因此过冷度较低。(三)设计条件及主要物性参数3.1原始物性数据(1)壳程混合气体的定性温度为131℃。表2混合物各纯组分物性数据（T=131℃）物性组分黏度（g）Pa错误!未找到引用源。s黏度（l）Pa错误!未找到引用源。s热容（g）J错误!未找到引用源。热容（l）J错误!未找到引用源。密度（l）Kg错误!未找到引用源。汽化焓J错误!未找到引用源。乙苯8.700错误!未找到引用源。0.0002461172.844228.084765.4343.599错误!未找到引用源。对二甲苯8.516错误!未找到引用源。0.0002305169.440220.355760.4663.639错误!未找到引用源。间二甲苯8.693错误!未找到引用源。0.0002315169.743222.411764.5833.673错误!未找到引用源。(2)管程流体的定性温度为错误!未找到引用源。。表3水的主要物性数据（T=35℃）密度kg错误!未找到引用源。汽化焓J错误!未找到引用源。比定压热容热导率W错误!未找到引用源。黏度Pa错误!