精馏塔再沸器工艺计算(共13页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上目录精馏塔再沸器工艺设计1.设计任务及设计条件(1) 设计任务：精馏塔塔釜，设计一台再沸器(2) 再沸器壳层和管层的设计条件：壳层管层温度/℃85~11583压力（绝压）/MPa0.151.12冷凝量/(kg/h)1500--蒸发量/(kg/h）--6000(3) 物性数据 壳层凝液在定性温度100℃下的物性数据：潜热γ0=812.24kJ/kg 热导率λ0=0.023W/(m•K)粘度=0.361mPa•s 密度ρ0=717.4kg/m3管层流体83℃下的物性数据：潜热γi=31227.56kJ/kg 液相热导率λi=0.112 W/(m•K)液相粘度=0.41 mPa•s 液相密度=721 kg/m3液相定压比热容=2.094kJ/(kg•K)表面张力=1.841×10-2N/m汽相粘度=0.0067 mPa•s 汽相密度=0.032 kg/m3蒸汽压曲线斜率 (Δt/Δp)s=2.35×10-3m2•K/kg2.方案论证立式热虹吸再沸器是利用塔底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，使得釜液在精馏塔底与再沸器间流动循环。

立式热虹吸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由于结垢原因，壳层不能采用机械方法清洗，因此壳层不适宜用高黏度或较脏的加热介质，本设计中壳层介质为乙醇蒸汽，较易清洗3.估算设备尺寸计算热流量为计算传热温差为假设传热系数K=XX，估算传热面积Ap为拟用传热管规格，管长L=3000m，计算总传热管数NTNT=若将传热管按正三角形排列，则可用NT=3a(a+1)+1，b=2a+1，D=t(b-1)+（2~3）d0计算壳径D为D=32×(37-1)+3×30≈1400mm取管程进口管径Di=250mm，出口管直径D0=600mm4.传热系数校核（1）显热段传热系数KCL 设传热管出口处汽化率xe＝0.048，则可计算循环流量qmt：① 显热段管内表面传热系数 则计算传热管内质量流速G为雷诺数Re为普朗特数为计算显热段传热管内表面传热系数为 ② 计算管外冷凝表面传热系数 计算蒸汽冷凝的质量流量qm0为qm0=计算传热管外单位润湿周边上凝液的质量流量M为M=计算冷凝液膜的Re0为Re0=计算管外冷凝表面传热系数h0为其中0.75为修正因子。

③ 污垢热阻及管壁热阻 沸腾侧Ri=1.8×10-4 m2•K/W，冷凝侧R0=1.4×10-4 m2•K/W，管壁热阻RW=4.299×10-5m2•K/W计算显热段传热系数KCL为（2）蒸发段传热系数KCE 计算传热管内釜液的质量流率Gh为Gh=3600G=3600×65.03=2.34×105kg/(m2•h)当xe=0.048时，计算Martinelli参数Xtt为1/0.148=6.76由Gh=2.34×105 kg/(m2•h)及6.76，查图3-29得aE=0.8当x=0.8xe=0.8×0.048=0.0384时由Gh=2.34×105 kg/(m2•h)及5.48，查图3-29得a´=1.0计算泡核沸腾修正因数a为计算泡核沸腾表面传热系数hnb为计算以液体单独存在为基准的对流表面传热系数hi计算对流沸腾因子Ftp为计算两相对流表面传热系数htp计算沸腾传热膜系数为计算蒸发段传热系数KCE为（3）显热段和蒸发段长度 计算显热段的长度LBC与传热管总长L的比值为（4）平均传热系数 计算传热系数KC为需要传热面积为AC=（5）面积裕度 实际传热面积A=3.14×0.03×3×1006=284.34(m2)H=（A-AC）/A=(284.34-152.02)/28.34=46.5％该再沸器的传热面积合适。

5.循环流量校核（1）循环推动力 当0.016时，计算Martinelli参数Xtt为计算两相流的液相分率RL计算0.016处的两相流平均密度为=当x=xe=0.048时，计算Martinelli参数Xtt为计算两相流的液相分率RL为计算x=xe=0.048处的两相流平均密度ρpt为参照表3-19并根据焊接需要取1.26，于是可计算循环推动力（2）循环阻力① 管程进口管阻力的计算 计算釜液在管程进口管内的质量流速G为计算釜液在进口管内的流动雷诺数Rei为计算进口管长度与局部阻力当量长度Li为计算进口管内流体流动的摩擦系数为计算管程进口管阻力=②传热管显热段阻力 计算釜液在传热管内的质量流速G为计算釜液在传热管内流动时的雷诺数Re为Re=计算进口管内流体流动的摩擦系数为计算传热管显热段阻力为③ 传热管蒸发段阻力计算汽相在传热管内的质量流速GV为GV==（2×0.048/3）×65.03=2.08[kg/(m2•s)计算汽相在传热管内的流动雷诺数Rev为计算传热管汽相流动的摩擦系数为计算传热管内气相流动阻力ΔΡV3为液相流动阻力的计算，计算液相在传热管内的质量流速GL为GL=G-GV=65.03-2.08=62.95[kg/(m2•s)]计算液相在传热管内的流动雷诺数ReL为计算传热管内的液相摩擦系数为计算传热管内的液相流动阻力为计算传热管内两相流动阻力为④ 管程内因动量变化引起的阻力 管程内流动的质量流速G=XX，计算蒸发段管内因动量变化引起的阻力系数为计算蒸发段管程内因动量变化引起的阻力为⑤ 管程出口阻力 计算管程出口管中汽、液总质量流速G为G=计算管程出口表中汽相质量流速GV为GV计算管程出口管的长度与局部阻力的当量长度之和为计算管程出口管中汽相质量流动雷诺数ReV为计算管程出口管汽相流动的摩擦系数为计算管程出口管汽相流动阻力为计算管程出口管中液相质量流速GL为GL==122.87-5.898=116.97[kg/(m2•s)]计算管程出口管中液相流动雷诺数ReL为ReL计算管程出口管中液相流动摩擦系数为计算管程出口液相流动阻力为为计算管程出口管中两相流动阻力为计算循环阻力为循环推动力与循环阻力的比值为1.01循环推动力略大于循环阻力，说明所设的出口汽化率0.048基本正确，因此所设计的再沸器可以满足传热过程对循环流量的要求。

6.设计结果汇总参数管程壳程流量/（kg/h）60001500进/出口温度/（℃）85/11583操作压力/Pa1.120.15定性温度/（℃）10083液体物性密度/（kg/m3）721717定压比热容/[kJ/(kg.K)]2.09--黏度/（Pa.s）0.41×10-30.361×10-3热导率/[W/(m.K)]0.1120.023表面张力/（N/m）1.841×10-216.29汽化潜热/（kJ/kg）31227.56812.24气体物性密度/（kg/m3）0.032--定压比热容/[kJ/(kg.K)]--1.687黏度/（Pa.s）0.006710.8×10-6热导率/[W/(m.K)]11.69×10-32.3012×10-2冷凝热/（kJ/kg）----设备结构参数形式立式热虹吸台数1壳体内径/mm--壳程数`--管径/mm1400管心距/mm32管长/mm3000管子排列正三角形管数目/根1006折流板数1500传热面积/m3284.34折流板间距/mm500管程数--材质钢板主要计算结果管程壳程流速/（m/s）----表面传热系数/[W/（m2.K）]182.98223.01污垢热阻/[ m2.K / W]0.000180.00014阻力/MPa----热流量/kW--传热温差/K10.82传热系数/[W/（m2.K）]205.75裕度/%46.57.工艺流程图8.带控制点的工艺专心---专注---专业。