年产17万吨工艺生产中换热器设计-毕业设计（论文）

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1、前言换热器是实现热量传递的一种设备，在工业生产中起着重要的作用，在各个化工相关领域得到了广泛的应用。在工业生产中，人们通过换热器来将热量从一温度较高的物料传递到另一温度较低的物料。例如，在合成丙烯的生产中，通过废热锅炉来降温以实现控制温度的目的；在精馏塔结构中设置冷凝器；用换热器来实现飞机发动机的散热等等。这都是换热器在工业生产中的应用。本次设计的是年产17万吨工艺生产中换热器，和其他管壳式换热器一样，能适应高温、高压的工作环境，同时，还容易清洁，但造价比较贵。在设计的过程中，我根据设计说明书，翻阅了相关资料，查了相关的国家标准，从工艺计算、结

2、构设计以及强度校核等方面设计出了符合条件的换热器，并绘制了图纸。本次设计是对我大学四年学习成果的检验，但因为本人水平有限、知识比较匮乏，设计中难免有错误以及不当之处，希望各位老师、同学能给予指正。第73页共73页1.概述1.1研究的目的和意义在化工、炼油、制药等工业生产中，绝大部分的工艺过程都有加热、冷却和冷凝的过程，这些被总称为换热过程，而使这些换热过程得以实现的设备称为换热设备,作为通用工艺设备被广泛应用于化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门。据统计，在化工厂，换热设备的投资约占总投资的10%～20%；在石油炼厂中，约占全部工艺设备投

3、资的35%～40%。可以看出在提高传热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性以及产品的系列化、标准化与专业化不仅可以对现有生产技术进行提高，还能节约企业生产成本。1.2国内外的研究现状以及发展趋势上个世纪70年代初发生世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。当今换热器技术的发展以CFD（计算流体力学技术）、模型化技术、强化传热技术等形成一个高技术体系。最近十几年，强化传热技术受到了工业界的广泛重视，得到了十分迅速的发展，国内外先后推出了板式、螺旋板式、板翅式等高效的传热设备。早期，我国换热器的制造技术远远落后于国外，由于工艺以及技术的限制

4、，当时的换热器只能采用简单的结构，不但传热面积小，而且体积大、笨重。近年来，借着国内经济迅猛发展良好机遇，的国内的换热器制造技术已经有了长足的发展，各种类型和种类的换热器发展猛烈，使用新结构、新材料的换热器不断涌现，但与国外有不小的差距，特别是在新型高效换热器领域。未来，国内市场需求将会有以下特点：产品质量水平应有更高的要求，特别是在环保与节能方面，更是发展的重点方向；产品的性价比应该更高；产品的多样化与系列化；产品品牌的需求；生产厂家的大型化与集团化。在国外二十世纪20年代出现了板式换热器，一出现就应用在了食品行业。板式换热器的结构紧凑、传热

5、效果好，后来被发展出了多种结构形式。30年代初，瑞典制成了螺旋板换热器，接着英国用钎焊法制成了由铜及其合金材料制造的板翅式换热器，并应用于飞机发动机散热。30年代末，瑞典又首次制成了板壳式换热器，并应用于纸浆工厂。同时，腐蚀问第73页共73页题渐渐被人们重视，越来越多的人注意到了新材料的应用。到了60年代，随着制造工艺的进一步完善，紧凑型板面式换热器得到了蓬勃的发展和广泛的应用，同时为了满足在高温、高压条件下的工艺要求，典型管壳式换热器也得到了进一步发展，增加了强化传热。70年代，逐渐向体积减小、重量减小、消耗减少、适应性增强方面发展。20世纪

6、60年代以来，我国不断开发了丙烯氨氧化技术，并建成多套千吨级规模装置。目前，中国石化已开发出了具有自主知识产权的丙烯腈成套技术，其中包括MB系列丙烯腈催化剂、空气分布板和丙烯-氨分布器、旋风分离器、复合萃取分离技术、负压脱氰塔、导向浮阀和气液分离器等专利或专有技术。并且利用该成套技术分别将中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司的原产能2.5万吨/年丙烯腈生产装置改造成了具有自主知识产权的4万吨/年国产化示范装置；将中国石化上海石油化工股份有限公司(简称上海石化)的原产能6.0万吨/年丙烯装置改造至13万吨/年，打破了国外的技术垄断，为国内现有装置改

7、扩建提供了技术依据。这些装置中少不了存在换热器的关键设计。1.3本次设计研究的主要内容本次设计的是年产17万吨丙烯工艺生产中的换热器，具有高度的可靠性和广泛的适应性，在现如今的各种换热器中占住着主导地位。该换热器设计参考的前提是常减压装置中的工艺条件，根据装置工艺条件选择具体的流量、温度、压力等参数。根据这些参数我们选择了浮头式换热器作为此次设计的重点，主要优点是管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；介质间温差不受限制；可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450°，压力小于等于6.4MPa；可用于结垢比较严重的场合；可用于管程易腐蚀场合。但结构复

8、杂，成本高，制造安装要求高。浮头式换热器是由管箱、筒体、管板、封头、折流板、换热管等零部件组成，根据换热管材料、密度、液体的粘度、比热容、导热系数、管