【正文】 2 ? ? 2 ? 名義厚度 ? n ： ? n ? ? d ? C1 ? ? 對腐蝕余量 C 1 ，由 ?5,115? ，對 Q245R、Q345R 和 16MnDR 等壓力容器常用鋼板的負 偏差均為 ? 。對變換煤氣 ? ? ? m3 ，而變換煤氣流量為 / h 。 有效厚度 ? e ： ?e ? ? n ? C1 ? C 2 ? 18 ? 2 ? ? 管箱厚度 管箱選材 為了使流體均勻流入各個換熱車間，在筒體前后端各接入一段管箱，管程流體設 計溫度為 335℃，設計壓力為 所以選其材料為 Q345R 鋼板。 21 ? d ? ? ? C 2 ? ? 2 ? 名義厚度 ? n ： ? n ? ? d ? C1 ? ? 對腐蝕余量 C 1 ，由 ?5,115? ，對 Q245R、Q345R 和 16MnDR 等壓力容器常用鋼板的負 偏差均為 。對變換煤氣 ? ? ? m3 ，而冷卻水流量為 / h 。 本次設計的換熱器殼程所走的介質(zhì)為變換煤氣，設計溫度為 445℃，考慮到介質(zhì) 屬于高溫氣體和含有較多的氫含量，為了防止氫腐蝕和高溫，所以本次設計的筒體選 材為低合金鋼 12Cr2Mo1R，這種材料具有較高的熱強性，具有較好的抗氧化性和焊接 性能，適用于制造高溫（350℃480℃） 、高壓（約 25MPa） 、臨氫壓力容器。 管程壁溫 由 ?5,126? ，對冷流體側(cè)（管程）的壁溫 tth ， tth ? Tm ? K ( 1 ?h ? rdh )?tM 計算得： tth ? Tm ? K ( 1 ? rdh )?tM ? ? 592( ? ?10?4 ) ? ? (℃) ?h 1734 1 對熱流體側(cè)（殼程）的壁溫 ttc ， ttc ? tm ? K ( 1 ? rdc )?tM ?c 計算得： ttc ? tm ? K ( 1 ? rdc )?tM ? 379 ? 392 ? ( ? ?10?4 ) ? ? (℃) ?c 1867 1 1 tt ? (tth ? ttc ) ? ? ( ? ) ? (℃) 2 2 1 綜上得管壁溫度為 殼程壁溫 1 ts ? (ti ? to ) ? 379(℃) 2 20 式中： ti ————殼程流體的進口溫度： t o ————殼程流體的出口溫度。 ? ? Ft ? Ns ? (60980 ? 17273) ?1?1 ? 78000Pa 與殼程允許壓降 比較，可見殼程的壓力降是合適的。 ? F ? f 0 ? nc ? NB ? 1? ? 2 ? uo 2 2h ? ? u ? ?p2 ? NB ? ? ? o D? 2 ? 2 式中： F ——管子排列方法對壓強降的校正系數(shù)，對正三角形排列 F ? ； ? f o ——殼程流體的摩擦系數(shù)，當 Re ? 500 時， fo ? ? ； nc — — 橫 過 管 束 中 心 線 的 管 子 數(shù) 。 ——流體通過折流板缺口的壓強降 Pa ； Ft ——殼程壓強降的結(jié)垢校正系數(shù)，量綱為 1，液體可取 Fs ? 1 ； Ns ——串聯(lián)的殼程數(shù) Ns ? 1。 殼程阻力 由 ?3,95? 查得計算公式為 ??p ? ? ?p o 39。 ? QT ?103 ? ? 500(m2 ) K ?tm 592 ? 換熱器的實際傳熱面積為 S S ? ? dolNT ? ? ? 6 ?1200 ? (m2 ) 換熱器的面積裕度為 S ? ? S39。 由 ?3,135? 查附錄 9，管外側(cè)污垢 Ro ? ?10?4 m2 ?℃ / W ， 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 Ri ? ?10?4 m2 ?℃/ W 。 管程流體流通截面積 Si ? ? ?1200 ? (m2 ) 管程流體流速和雷諾數(shù)分別為 77577 （ . 3600 1 / ? ） ui ? ? 0 . 4 0m ( s/ ) 0 . 0? 2 1 2? .18 R e? ? 160981 5 2 . 0 9?4 ?1 0 普朗特數(shù) Pr ? ?103 ? ?10?5 ? ? ? ? 1867[W / ( m 2 ? ℃)] 殼程傳熱膜系數(shù) ? ? ? i 由 ?3,95? 式 425 計算 15 ? ? de ? u ? ? ? ? ? ? ? de ? ? ? 39。 正三角形排列 換熱管中心距宜不小于 倍的換熱管外徑，由 ?5, 22? 表 12 查得換熱管外徑 ? 25mm 對應的換熱管中心距 S ? 32mm 。 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) A 538 N s= ? ? 1142 π l ? ? 6 取換熱管根數(shù)為 1200 根. 按單管程計算，所需的傳熱管長度為 L= S估 538 ? ? (m) ? do N s ? ?1200 按單管程設計，取傳熱管長 l ? 6m 。 u1 ? ?10?5 Pa ? s 1 已 知 粗 煤 氣 在 ℃ 下 的 有 關 物 性 數(shù) 據(jù) 如 下 ： ?2 ? ? m3 ： ? / (kg ?℃) 。此外，它還具有容量大、結(jié)構 簡單、造價低廉、清洗方便等優(yōu)點，因此它在換熱器中是最主要的型式 ,所以本次設 計選用管殼式換熱器。 冷流體進口溫度 ℃，出口溫度 325℃。除 NH2 外，其他物質(zhì)的存在都對合成氨的催化劑有毒害作用，和影響合成氨的質(zhì)量，還可能造成設備儀器的損害等，需要進行脫除，只至百分之幾的數(shù)量級為止。因此降低反應溫度和增加蒸汽用量都可降低變換氣中 CO 的平衡濃度，若溫度高，蒸汽量少，將不利于變換反應甚至還可能發(fā)生逆 變換反應過程。其年產(chǎn) 30 萬 噸合成氨裝置采用 MARKⅠV 型魯奇加壓氣化爐氣化制成的粗煤氣，在一氧化碳變換 工序中經(jīng)過兩段鈷鉬系耐硫催化劑床層進一步提高 H2 含量， 冷卻后的變換氣進入低溫 甲醇洗工序除去變換氣中的 COH2S，除去 COH2S 的合成氣再進入液氮洗工序，脫 除 CO 的同時將 N2 和 H2 配比成適當?shù)谋壤?jīng)過合成氣壓縮機提壓后送入托普索 100 型 合成塔進行氨合成。Process calculation。 關鍵詞： 換熱器，工藝計算，機械設計 A Design of 1500t / d of crude ammonia process gas shift conversion section third heat exchanger Abstract The premise of the design in a safe, economical and practical principle to begin the process calculated from the raw data by the mechanical design and strength checkstep detailed exposition of this station heat exchanger design process. This design process has five parts: the preparation of the introduction, process calculations, mechanical design, strength check and technical conditions. Described in the introduction the main role in the production of ammonia production in the second section of this transformation Tianji Group ammonia unit increase in energysaving projects and brief. Control scheme designed primarily through a prehensive analysis of the whole device to determine device control solutions, to achieve automatic control purposes。 主要參考文獻（資料） ： 1 天津大學化工原理教研室， 《化工原理》上冊，天津科技出版社， 1992 年 2 國家技術監(jiān)督局， 《鋼制管殼式換熱器》 （ GB15199） ，1999 年 3 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院， 《化工工藝設計手冊》 （上、 下冊） ， 化學工業(yè)出版社， 1987 4 國家壓力容器標準化委員會， 《壓力容器》 （ GB1502011） ，2011 5 燕山石化總公司設計院化工設計院， 《鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構設計手冊》 ，化 工部設備設計技術中心站，1985 6 化工部第六設計院， 《化工設備圖樣技術要求》 （上、下冊） ，化工部設備設計技術中心 站，2000 7 石油化學工業(yè)部化工設計院， 《小氮肥廠工藝設計手冊》 ，石油化學工業(yè)出版社，1979 8 化學工業(yè)部設備技術中心站， 全國壓容器標準化技術委員會， 《化工設備標準手冊》 （共 4 冊）1997 9《過程裝備成套設計》 ，化學工業(yè)出版社， 2002 10《過程裝備成套技術課程設計指南》 ，化學工業(yè)出版社， 2002 年工業(yè)出版社，2002 11 國家壓力容器標準化委員會， 《鋼制焊接壓力容器及標準釋義》 （ JB/T4735 – 1997） 12 國家壓力容器標準化委員會， 《壓力容器用鍛件、 壓力容器用鎳銅合金》 （ JB4726～472 JB4741～47432000） 13 國家壓力容器標準化委員會， 《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》 （ HG 20592～206352009） 14 國家壓力容器標準化委員會， 《鋼制壓力容器焊接工藝評定、鋼制壓力容器焊接規(guī)程、 鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學性能測試》 （ JB470JB/T470JB47442000） 15 國家壓力容器標準化委員會， 《壓力容器法蘭》 （ GB4700～47072000） 16 國家壓力容器標準化委員會， 《壓力容器波形膨脹節(jié)及標準釋義》 （ GB167491997） 17 國家壓力容器標準化委員會， 《容器支座》 （ JB/T471471472472592） 18 國家壓力容器標準化委員會， 《換熱器基本參數(shù)》 （ JB/T4714～47 JB472 JB/T4722～ 472392） 19 國家壓力容器標準化委員會， 《補強圈、鋼制壓力容器用封頭》 （ JB/T47347462002） 20 國家壓力容器標準化委員會， 《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》 ， 2010 專業(yè)班級 過程裝備與控制工程 學生 宮金良 要求設計（論文）工作起止日期 指 導 教 師 簽 字 教研室主任審查簽字 系 主 任 批 準 簽 字 日期 日期 日期 1500t/d 合成氨工藝粗煤氣變換工段第三變換熱交換器設計摘 要 本次設計在安全前提下，以經(jīng)濟實用為原則，從原始數(shù)據(jù)開始經(jīng)工藝計算、機械設計和強度校核三步詳盡地闡述了本臺換熱器的設計過程。畢業(yè)設計全部工作由設計者獨立完成。 ⑶ 查閱翻譯綜合分析各種文獻資料，進行設計方法和設計方案的可行性研究和 論證。畢業(yè)設計的主要目的是培養(yǎng)和訓練學生綜合運用所學知識獨立進行過程設 備設計、控制方案制定及和制造中技術問題處理的能力。出口等級中間.管數(shù) 外徑mm厚度mm長度mm管間距mm管子類型光管材質(zhì)殼體內(nèi)徑外徑mm殼蓋(整體.)(可拆.)管箱或封頭管箱蓋固定管板 浮動管板浮頭蓋防沖保護橫向折流板數(shù)類型% 切割率 間距 中心/中心進口mm縱向折流板數(shù)密封型式支撐管子U彎頭型式旁路密封布置管子管板聯(lián)接膨脹節(jié)型式ρV2 – 進口接管管束入口管束出口墊片 殼側(cè)管側(cè) 浮頭標準和規(guī)范要求TEMA 類型重量/殼體充水管束kg換熱面積 m2太 原 理 工 大 學2 設計數(shù)據(jù)見附表　　第2頁畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容：具體內(nèi)容包括：1 合成氨生產(chǎn)工藝中低溫甲醇洗工段的工藝流程及控制方法設計；2 評述所設計的換熱器在生產(chǎn)中的地位、作用及設備選型（附工藝流程圖）；3 單體設備工藝計算及初選設備輪廓尺寸（如：管徑、管長、管子數(shù)、管殼程數(shù)、殼徑等）；4 設備結(jié)構設計；5 設備強度計算；6 編制制造、檢驗、安裝、運輸?shù)燃夹g條件；7 繪制設備總裝配圖及零件圖；8 編制設計說明書。⑶ 查閱翻譯綜合分析各種文獻資料，進行設計方法和設計方案的可行性研究和論證。畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計（論文）題目：1500t/d合成氨工藝低溫甲醇洗工段第一換熱器設計(W500)畢業(yè)設計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：1 設計要求畢業(yè)設計的主要目的是培養(yǎng)和訓練學生綜合運用所學知識獨立進行過程設備設計、控制方案制定及和制造中技術問題處理的能力。掌握最新化工容器及設計的全過程。⑹ 畢業(yè)設計全部工作由設計者獨立完成。第3頁　　主要參考文獻（資料）：1 天津大學化工原理教研室，《化工原理》上冊，天津科技出版社，1992年 2 國家技術監(jiān)督局，《鋼制管殼式換熱器》（GB15199），1999年 3 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院，《化工工藝設計手冊》（上、下冊），化學工業(yè)出版社，1987 4 國家壓力容器標準化委員會，《鋼制壓力容器》（GB1502000），學苑出版社，2000