供热含有顺酐-PPT课件

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1-2确定供热系统方案1、PET生产对供热的要求2、观察PET生产装置供热系统供热介质选择、性质供热系统：热源的产生、供热管道（材质、布置）、管件、仪表、设备3、提出现有供热系统改造、完善方案4、提出导热油供热系统通用性方案1

1重点：1、导热油供热系统流程2、系统各类设备要求3、系统中设置的阀门、仪表作用4、多用热设备供热系统流程5、热管道安装注意点6、导热油供热系统开、停车要点7、利用导热油加热优点与不足2

2问题1、假如再增加二套反应设备，加热炉及所有设备、管道等均增大，利用现有系统，可能会出现什么问题，如何解决？2、膨胀槽设置有何要求？3

3任务1-2导热油加热系统当加热温度超过180℃时，水蒸汽的压力将超过0.8MPa，采用导热油（道生油）及熔盐可大大降低操作压力，提高系统和设备安全性。降低操作费用。导热油有良好的热稳定性，可在低于385℃温度下长期使用，其最高使用温度可达400℃。常用加热剂及其适用温度范围加热剂热水饱和蒸汽矿物油导热油熔盐烟道气适用温度40~100100~180180~250255~380142~530500~10004

41、油品的性质2、选购导热油注意点：（1）考察产品最高使用温度的真实性。（2）考察产品的蒸发性和安全性。（3）考察产品的精制深度。（4）考察产品的低温流动性。（5）考察产品的传热性能-具有较低的粘度、较大的密度、较高的比热容和导热系数。一、油品选择5

5二、导热油加热系统1、液相加热循环系统（1）原理图：6

6主要分为以下几个部分：(1)注油系统：储油槽中的导热油通过注油泵打入高位槽，如油量过多，多余的导热油则通过溢流管自动排入储油槽。(2)主循环系统：循环泵将导热油送入热油炉加热后送入用热设备，用热设备回来的导热油，经过油气分离器、过滤器，最后由循环泵再打入热油炉加热。(3)自循环系统：当用热设备停止用热时，可打开旁路阀门，实现导热油的自循环(此系统可根据实际需要而定)。(4)排气系统：通过油气分离器、高位槽、放空管将加热后系统内产生的气体排出，保证整个系统的稳定运行。(5)冷油置换系统：紧急停炉时打开置换阀，将高位槽中的油靠静压力通过油气分离器及相应管线注入导热油炉，油炉内的高温导热油则通过置换阀排入储油槽。(6)报警系统：当操作不当引起导热油炉的出口油压过高时，安全阀自动开启泄压，并将导热油通过相应的管道排入低位槽。7

72、主要设备1）膨胀罐8

8膨胀槽的容积容积计算应考虑当整个系统充满导热油时,在环境温度下膨胀槽内导热油装填到25%,而在正常操作温度下膨胀槽的液位达到75%。这样的容积将保证系统开车时对循环油泵吸入侧施加一定的静压强,避免油泵出现汽蚀;而且在正常操作时使槽内留有最低限度的气相空间,保证低沸物、水蒸气及空气的有效排除。膨胀槽高出系统的最高点1．5m。9

9膨胀槽的降液管首先,将液相循环管管径设计成与主管线一致,保证在开车或排气操作时系统全流量通过膨胀槽,从而有效地排除系统内的低沸物和空气;其次,将旁路热虹吸管管径设计成全流量管径的1/3左右,既满足在正常操作时系统与膨胀槽连通,又可限制系统向膨胀槽传热,以保证槽内较低的温度,防止导热油氧化,并减少热损失。10

10膨胀槽的放空有机载热体暴露于空气中易发生氧化,同时大气中的氧气及二氧化碳将使系统内的热力管道及其设备受到腐蚀,生成大量的固体不溶物,并引起严重的结垢,导致系统传热效率低,使系统机械部件的密封功能遭到破坏。氮封冷油放空11

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12氮封系统氮封系统是包括氮气供应系统，减压稳压装置，安全、泄放保护装置，计量系统，进排料系统和自动控制系统。13

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14膨胀槽的安全控制除了操作上的控制外,膨胀槽单元还应设置适当的安全控制。首先,作为调压阀失控的安全装置,膨胀槽上应装设安全阀,其排放点要远离着火源和对人身造成伤害的区域;其次,膨胀槽宜设置低液位关断和高液位报警系统,当导热油出现事故泄漏时(低液位),能关断加热炉和循环油泵,并提醒操作者检查是否有工艺介质漏入系统(高液位)。15

152、泵一般采用离心泵。密封形式和叶轮有所不同，叶轮水泵空间更大一些，油泵较小。水泵用来打油尤其是黏度高，密封会产生渗漏，泵体发热较高，长时间运转可能会烧毁电机，如果油品粘度较大，泵头压力会大幅度降低。水泵采用普通型式，油泵采用防油形式，水泵和油泵采用的防爆要求不同，油泵的防爆要求要高。16

16（2）单用户系统只有在工艺介质连续用热及其热负荷变化较小的情况下才适用。17

17多用户恒温加热系统18

18多用户变温加热系统19

19单一用户的加热与冷却系统20

202.导热油气相加热自然循环系统21

213.导热油气相加热强制循环系统22

22四、液相加热系统运行1、开车准备1)检查安全和控制装置2）检查有否泄漏3)排出系统内湿汽4）注油、开启主循环排气5)启动加热炉烘炉升温热用户并入循环回路。23

232、开车1）检查安全控制2）确认最大启动粘度。3)冷启动开车A．开启循环泵并且检查膨胀罐液位。B．开启加热炉，导热油主体温度达到105℃，边加热边排气。C．注意系统压力情况，一旦出现低压就排气，同时注意从膨胀罐补加导热油。4)热启动开车A．确定关断的原因，并排除造成关断的因素。B．开启循环泵，消除当导热油在加热炉静止时可能出现的气泡。C．启动加热妒，当火焰稳定后将加热炉调至充分燃烧24

245)关断程序A．在循环泵继续运行情况下，彻底地关断燃烧器。B．在制造商推荐的停炉温度下，关断循环泵。C．关断时，一定注意应使系统内每一个回路都不会与主循环系统完全隔离，以免在回路中形成真空，损坏设备。25

25若所需的加热温度很高，则需采用火焰或电加热。26

26水蒸汽在工业上广泛使用的加热热源。化工企业水蒸汽的使用主要两个方面：一是作为加热介质，二是作为动力。27

27第四节其他加热系统一、烟道气加热系统烟道气加热系统在化工生产中大部分是反应装置或加热炉的烟气余热回收利用。化工生产将烟道气作为热源的加热系统，580℃以上。用烟道气加热反应设备28

28用烟道气作为干燥介质29

29利用烟道余热干燥物料30

30烟道余热锅炉回收热量合成氨一段炉对流段烟道气余热回收方案31

31在制订余热回收利用的方案时，要注意以下事项：（1）在企业里，有的生产过程是周期性的，有的是间歇性的，这些都将使余热不稳定。（2）由于烟气中含尘量较大，又有腐蚀性物质（如SO2等）。因此，回收余热的设备要有防积灰、防磨损和防腐蚀的措施。（3）一个企业往往有多种类型的余热。要在技术上可行、经济上合理的原则下，加以优化使用。（4）应因地制宜，选用合适的设备和安装方式。32

32二、焰烟高温辐射加热系统化工生产中加热炉、乙烯裂解等更高温度的生产装置需要利用燃料燃烧产生高温火焰进行加热。33

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34三、电加热系统1、工频电感加热反应釜采用碳钢或复合不锈钢板制造。35

352、电阻远红外加热陶瓷碳化硅板，激发远红外涂料中的金属氧化物原子，可提高远红外辐射能，碳化硅板既以热传导又以远红外热辐射形式向反应釜加热。36

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373、电热棒加热用金属管作外壳，管中安装有合金电阻丝，在空隙处充填有良好绝缘和导热性能的结晶氧化镁，它只能浸入液体内使用。38

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411、水蒸汽耗量的计算m=Q2/(I-cpt)I---水蒸汽的焓t---冷凝水温度cp---t温度下，水的比热2、导热油等（无相变）用量m=Q2/cp(tin-tout)tout---出口温度tin---进口温度cp---比热3、电能耗量的计算E=Q2/860ŋŋ---效率4、燃料消耗量的计算mB=Q2/ŋQTŋ---效率QT---燃料热值加热剂用量的计算42

42任务1-3：确定PET装置仪表风系统方案1、提出PET生产供风要求（生产、控制）2、考察PET现有装置仪表风系统3、分析PET仪表风系统的要求，阐述化工生产仪表风系统流程（重点），4、根据气动阀门在化工生产中应用，气动阀门工作对压缩空气的要求等，画出流程.5、关键设备的选择依据。43

43思考问题：1、化工生产中供风型式几种？2、空压设备有几种类型，仪表风采用那种多？3、气动阀门的工作原理？3、仪表风质量要求？空气净化的方法有哪些？4、压缩空气储罐体积如何确定？5、仪表风的管路。44

44工厂风就是工厂内的压缩空气，主要用于投产、检修或工艺需要的吹扫，属于公用工程。仪表风专门供应调节阀的仪表设备做动力的，要求纯净度比较高。一般工厂风经过脱水、净化后可作为仪表风使用。仪表风是指给自动化仪表中的调节机构使用,有气动阀,流量计等的空气源45

45任务2-1顺酐冷却系统顺酐冷却要求分析：反应热移出；反应温度623～723K；精馏塔温度623～723K（顺酐沸点）；顺酐冷却系统选择：反应热移出系统----（熔盐系统--------------产生水蒸气）；反应后产物的冷却-----（预热原料------产生低压水蒸气）；精馏塔冷凝、冷却系统；产品冷却系统；水或低压水蒸气冷却46

46顺酐冷却系统：冷却循环水系统----用于冷却精馏塔、产品熔盐系统-----移出反应热低压蒸汽（或水）冷却系统-----回收熔盐系统热47

47任务2-1-1循环冷却水系统与任务1-1相近，只是本项目地处江边，采用长江水为原始用水、需原水净化。48

48任务2-1-2熔盐换热系统400℃以上时，熔盐较导热油在传热介质的价格及使用寿命方面具有绝对优势，但系统操作复杂。熔盐类不爆炸、不燃烧、耐热稳定性能好，蒸汽无毒，传热系数是其他有机热载体的2倍。组成：40%NaN02、7%NaN03、53%KN03或45%NaNO2、55%KNO3；常压下的熔点为142℃，沸点为680℃49

49熔盐冷却系统将粉状的熔盐放入熔融糟，通过糟内安装的高压蒸汽加热管或电加热管进行加热融化，直加热到糟内的熔盐的粘度可以用循环泵打循环，使整个系统成为流动可循环状态后，泵送到反应器吸收反应热后回至熔融槽，在其中被低压水蒸气冷却至温度较低状态，再循环。形成的高压水蒸气综合利用。50

50熔盐加热系统将粉状的熔盐放入熔融槽，通过槽内安装的高压蒸汽加热管或电加热管进行加热融化，直加热到槽内的熔盐的粘度可以用循环泵打循环，使整个系统成为流动可循环状态后，泵送到热载体炉进一步循环升温，达到可以使用的温度。51

51熔盐槽及其管路配件熔盐槽必须位于熔盐系统的最低位置，其容积是熔盐受热膨胀后的体积与停止运行时高温熔盐排放量的总和。熔盐槽上设置加热与保温装置。在熔盐槽内充装惰性气体，以防止熔盐与空气接触，且处于正压状态，当检修孔打开时，高温熔盐如和有机物质接触，则能引起着火、爆炸。熔盐与水接触也容易出现蒸汽爆炸，因此，打开检修孔时必须十分注意。熔盐系统的管道必须保持合理的弯曲度和适宜的斜度，以保证系统停止运行时能将系统内熔盐全部放回到熔盐槽，不允许有熔盐在管道内滞留。52

52熔盐加热系统运行通过槽内的蒸汽加热伴管或电加热伴管等方式将熔盐加热到熔点以上，使其粘度达到可以用熔盐循环泵进行循环的值。与此同时，需对熔盐炉内空管进行预热，以防止熔盐在流经冷盘管时发生冷凝固化。盘管预热到一定程度之后，开启熔盐循环泵，将熔盐送入熔盐炉中加热，加热到特定温度的熔盐被输送到用热设备供热。系统运行停止时，全部熔盐将流回熔盐槽中。熔盐加热系统将熔融状态的熔盐通过循环泵输送给加热炉之前在系统中需对加热管进行预热，以防止熔盐在加热管中固化。加热管的加热是利用燃烧所生成的热风，此时加热管是空烧，必须对其管壁温度进行控制。53

53软水制备工艺离子交换:自来水通常都含有钙盐、镁盐，它们是结垢和沉淀物的主要物质。为了去除或降低水的硬度，必须将水中的这些物质除去，一般采用离子交换方法利用阳离子交换剂中的阳离子（Na+、H+、NH4+）把水中的造硬离子（Ca2+、Mg2+）交换出来，从而使水得到软化。54

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602-2确定顺酐供热系统方案1、顺酐生产对供热的要求2、顺酐生产中反应热综合利用方案熔盐产生高压水蒸气的综合利用3、水蒸气供热管道（材质、布置）、管件、仪表、设备4、水蒸气管道开车61

61重点：1、顺酐生产中反应热综合利用方案2、水蒸气供热管道（材质、布置）、管件、仪表、设备3、水蒸气管道开车62

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63第一节水蒸汽化工企业两个方面：一是作为加热介质，二是作为动力。如大型合成氨厂，蒸汽既是参与化学反应的工艺介质，又是驱动汽轮机（蒸汽透平）作功的能源。热力工程所使用的水主要处于液相、气相和液气共存区。64

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65水蒸汽在化工生产中的应用化工生产中水蒸汽的来源：企业锅炉产生的蒸汽、利用的废热锅炉（余热锅炉）回收生产中富余热能产生的蒸汽，闪蒸扩容器产生蒸汽、工业园区水蒸汽管网提供外来蒸汽（由热电厂供应）。低压蒸汽压力一般在1.57MPa及以下，中压蒸汽压力一般在1.58-3.82Mpa，次高压蒸汽压力一般在3.83-6.73Mpa，高压蒸汽压力一般在6.74-13.7Mpa。66

661、水蒸汽用作热源作为加热介质的水蒸汽一般在180℃以下比较合适，化工生产中一般利用水蒸汽冷凝放出的潜热。一是饱和蒸汽有恒定的温度；二是它有较大的给热系数。2、水蒸汽用作驱动汽轮机（蒸汽透平）化工生产如果有条件回收富余的高位能，生产中高压蒸汽，为例提高热能的利用率，通常用来驱动汽轮机（蒸汽透平），汽轮机驱动发电机发电或驱动压缩机等大功率设备。蒸汽在汽轮机内作功后仍具有一定的压力，通过管路送给热用户作力热源。67

67在氮肥厂配套装置中，正常生产需要两台压缩机(一台空气压缩机，一台制冷压缩机），并且反应器副产一定数量的中压蒸汽。采用电机驱动还是蒸汽透平驱动，这两种方案，那一种方案更节能、更经济、更合理?蒸汽系统简介反应器副产蒸汽参数为：压力P1=4.1MPa(G)，温度t1=343℃，蒸汽量Q1=54.29t/h。热用户用汽参数为:压力P2=0.3MPa(G)，温度t2=144℃的饱和蒸汽量Q2=44.84t/h。68

68方案一电机驱动压缩机方案将副产蒸汽用于驱动背压式蒸汽透平发电，其背压排汽供给0.3MPa(G)的蒸汽热用户，发出的电并入厂内6000V电网。而两台压缩机所需电能由6000V电网提供。1、发电机输出电功率计算由水蒸汽焓熵图(h-s图)查得:在P1，t1条件下，蒸汽焓为:h1=3075kJ/kg，在P2，t2条件下，焓值为:h2=2735kJ/kg，绝热焓降至焓值为h绝=2590kJ/kg，则有效焓降为:△h=h1-h2=340kJ/kg，绝热焓降为:△hi绝=h1-h绝=485kJ/kg，此时该透平内效率为：η内＝△h／△h绝＝70％输出的电功率为N=ΔhQ1η管η机η联η电/3.6=4728.8kW2、电动机输入功率计算由于驱动两台压缩机的透平功率N1，N2分别为3450kW，1345kW，电动机需要的电功率为N'=(N1+N2)/[(1-η变)(1-η增)η电动]=5147kW3、二者功率差ΔN=N'-N=418.2kW由此可见，方案一中发电机输出电功率不能满足电动机的输入功率。69

69方案二蒸汽透平驱动压缩机方案将副产蒸汽用于驱动背压式蒸汽透平直接带动压缩机，透平背压排汽供给0.3MPa(G)的蒸汽热用户。1、进入两台压缩机蒸汽透平的蒸汽流量计算a、进入空压机蒸汽透平的蒸汽流量计算透平进汽量按下式计算：m1=N1×3.6/[(h1-h绝)×η内×η管]=32.46t/hb、进入制冷机蒸汽透平的蒸汽流量计算透平进汽量按下式计算：m2=N2×3.6/[(h1-h绝)×η内×A×B×C×η管]=16.15t/hc、两台透平总用汽量为m=m1+m2=48.61t/h。2、透平用汽量与副产蒸汽的差值为Δm=m-Q1=-5.68t/h因此，方案二中副产蒸汽不仅满足了透平对汽量的要求，而且有节余(5.68t/h)。70

70在有副产蒸汽或蒸汽汽源的时候，通常的工程方案：1000kW以上的驱动器,蒸汽透平作为驱动器一般应视为常用；500kW以下的驱动器,不论是正常运行还是作备用，电动机作为驱动器应视为优选对象；500kW以上的驱动器,蒸汽透平作为驱动器一般应视为备用71

71四、水蒸汽表和焓-熵(h-s)图1、水蒸汽表（1）饱和水与饱和蒸汽表（2）未饱和水与过热蒸汽表2、水蒸气的焓熵图根据水蒸气表中的数据，可以确定某一状态在h-s图上的位置，然后分别给定温度、压力和比容，绘出定温、定压和定容线簇。应用水蒸气的h-s图，可以根据已知参数确定状态点在图上的位置，并查得其余参数。也可以在图上表示水蒸气的热力过程，并对过程的热量、功量、内能变化等进行计算。72

72蒸汽管路1、一般要求2．管径可直接查蒸汽管管径线算图来确定蒸汽管的直径。弯管的弯曲半径宜为外径的4~5倍，弯制后的椭圆度不得大于5%。3．管道及附件材料的选择(1)管道材料应符合国家有关钢材现行标准的规定。(2)管道附件的选择法兰、阀门、波纹管补偿器、73

73管道补偿与保温1、管道补偿自然补偿74

74(a)Π形补偿器(b)波纹补偿器75

75保温通常将保温和保冷统称为隔热。为减少设备、管道及其附件向周围环境散热，在其外表面采取的包覆措施，叫保温。76

76八、蒸汽系统开车冷的蒸汽管道在引入蒸汽时，有一个热膨胀过程，为使热膨胀充分，必须有足够的时间缓慢加入蒸汽以提升温度和压力（同时注意排放冷凝液），逐渐达到额定值（管道与蒸汽温度一致），这就叫暖管。若暖管速度过快，冷凝液排放不及时与蒸汽在管内形成两相流，使混合物发生激烈爆鸣（可听到较闷的铛铛声），严重时损坏该区域管道及阀门，伤及操作者，这就叫水击。其实暖管过程就是防止水击的发生。77

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