【文章內(nèi)容簡介】 ：kJ/kg需要再生氣的量為：kg/h 冷卻氣量計(jì)算床層溫度自230℃降到43℃，則冷卻熱負(fù)荷如下： kJ kJ kJ共計(jì)2933115 kJ，冷卻氣進(jìn)口38℃。（可變），每小時(shí)移卻熱量2933115/=。冷卻氣平均比熱在130℃ kJ/(kg℃)，冷卻氣溫差100℃，(100)＝3065kg/h。 壓力降計(jì)算（吸附），即L=，由有關(guān)圖表知此狀態(tài)下mPas，再查表得： kg/m3 m/min，kPa由于加熱和冷卻時(shí)壓降都很小，可不計(jì)算。 轉(zhuǎn)效點(diǎn)計(jì)算， kg/m3％，m，kg/( m2h)代入數(shù)據(jù)：h符合原設(shè)計(jì)吸附8小時(shí)的要求。 傳質(zhì)區(qū)長度的計(jì)算 A=，=100 ，q=( m2s)， m/min代入數(shù)據(jù)：m 吸附器材質(zhì)和壁厚計(jì)算 油氣對鋼材的腐蝕性不大，溫度在38℃，故選取16MmR合金鋼，由文獻(xiàn)[7]可得壁厚公式：式中 P——分離器操作壓力，MPa； D——分離器直徑，m； ——焊縫系數(shù)，取 ＝。 ——鋼材屈服極限，?。?70算得 =取 ＝18mm水壓試驗(yàn)： 式中：——試驗(yàn)壓力，MPa； D——分離器直徑，m； ——有效壁厚，mm。 PT＝P=＝ ＝－C=12－＝ ＝查參考文獻(xiàn)[7]表得16MnR合金鋼的＝345 MPa。＝345＝259，則。壁厚＝18mm滿足要求。 板翅式換熱器的工藝計(jì)算這是一種緊湊式換熱器口目前在空分和輕烴回收中廣泛應(yīng)用。它的特點(diǎn)如下：1)傳熱效率高，由于翅片對流體的擾動使熱邊界層不斷破裂；2)緊湊輕巧，由于采用特殊結(jié)構(gòu)和使用鋁合金傳熱面積可15002500m2/m3相當(dāng)于管殼式換熱器的1020倍。由多層通道疊合組成；3)適應(yīng)性和互換性大，能適用于氣一氣、氣一液、液一液間不同流體的換熱。通過各種通道布置和組合還能適應(yīng)逆流、錯(cuò)流、多股流的換熱，工業(yè)上可成批生產(chǎn)，降低成本；4)制造工藝復(fù)雜。容易堵塞，清洗困難。缺點(diǎn)：1)由于流道較小，容易堵塞。一旦堵塞后，清洗較困難，因而使用介質(zhì)一般要求以清潔為宜，最好在物料進(jìn)口前進(jìn)行過濾；2)檢修、探傷很困難?；窘Y(jié)構(gòu)：板翅式換熱器的基本結(jié)構(gòu)形式是相同的，在二塊平的金屬板中間夾持一組波形翅片，兩邊以封條密封而組成一個(gè)單元體（）。對各個(gè)單元體進(jìn)行不同的疊積，并適當(dāng)?shù)嘏帕校免F焊焊牢，就一可得到各種不同流向的組裝件，稱為板束。在板束的頂、底部還各留有一層主要起絕緣作用的假翅片層(或稱工藝層)。再將半圓封頭用氫弧焊焊在板束上，就制成了一個(gè)板翅式換熱器。 單元體分解圖原料氣進(jìn)入分離器后將液體分離（凝析液等）。氣體進(jìn)入分子篩干燥器，干燥到露點(diǎn)比工藝過程中最低溫度還低10℃，流入氣—?dú)鈸Q熱器中冷卻，冷源來自脫乙烷塔頂部流出來的貧氣。1）翅片效率：根據(jù)長桿導(dǎo)熱機(jī)理可以得到下列表達(dá)式: ()式中 ——翅片效率； ——雙曲正切函數(shù)； P——翅片參數(shù)。的計(jì)算如下：熱流體隔在兩冷流體之間：；兩冷流體之間隔兩熱流體：。2）翅片表面效率： ()式中 ——二次傳熱面積與總傳熱面積的比值。3）傳熱系數(shù)的計(jì)算 () ()式中 ——分別為熱、冷流體側(cè)面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，kcal/m2h℃； ——分別為熱、冷流體側(cè)面給熱系數(shù)，kcal/m2h℃； ——分別為熱、冷流體側(cè)面翅片全效率； ——分別為熱、冷流體側(cè)面?zhèn)鳠崦娣e，m2。 翅片型式與結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇在換熱器的選型設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)換熱器的使用場合、用戶要求、換熱表面的特點(diǎn)、工作壓力、工作溫度，選擇換熱器的類型。而對于板翅式換熱器，翅片型式與翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇是設(shè)計(jì)、選型的第一步。其選擇的原則大致有以下幾點(diǎn)：1）鋸齒翅片對促進(jìn)流體的擾動，破壞熱阻邊界層十分有效，屬高性能翅片，j因子、f因子相應(yīng)地均大于平直翅片。鋸齒翅片是目前板翅式換熱器中，應(yīng)用最廣泛的高效能翅片，其換熱與流動特性隨切開長度而變，切開長度越短，傳熱性能越好，但流動阻力也相應(yīng)增大。鋸齒翅片廣泛用于需要強(qiáng)化換熱的場合，例如板翅式換熱器的氣體通道應(yīng)首先考慮采用。2）平直翅片其換熱特性、流動阻力特性與管內(nèi)流動相似，在相同的雷諾數(shù)Re值下，j因子、f因子值相對較低，多用于流動阻力要求嚴(yán)格而自身換熱系數(shù)較大的場合。平直翅片相對于其他型式翅片，具有較高的強(qiáng)度，故在高壓板翅式換熱器中多有采用。3）多孔翅片通過翅片的沖孔，使熱阻邊界層不斷破裂、更新，從而強(qiáng)化換熱，但在沖孔的同時(shí)，也使換熱面積減少、翅片強(qiáng)度削弱。多孔翅片多用作導(dǎo)流片，使氣、液均布，亦用于相變換熱的再沸器、冷凝蒸發(fā)器。4）翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇主要取決于換熱系數(shù)，在換熱系數(shù)較小的場合，宜采用高而薄的翅片(即翅高h(yuǎn)f較大、翅厚較薄的翅片)，著眼于增大換熱面積。而在換熱系數(shù)較大的場合，宜采用低而厚的翅片(即翅高h(yuǎn)f較小、翅厚較厚的翅片)，這樣可具有較大的翅片效率。同時(shí)翅片參數(shù)的選擇還要考慮標(biāo)準(zhǔn)化，盡量減少系列品種、盡量套用制造廠商已有的翅片規(guī)格，以降低成木。翅片選型與參數(shù)選擇尚有許多定性、定量的分析方法，由于這是屬于比較專門、深人的設(shè)計(jì)理論，不能詳盡。 基本的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)原始數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)板翅式換熱器將從分子篩中出來的原料氣冷卻，℃的干氣將原料氣從38℃冷卻到61℃?！娴母蓺?，原料氣的入口壓力是4500kPa。(1)原料氣在平均溫度為50℃時(shí)的物理性質(zhì)：比熱C= kJ/(kg℃)粘度mPas(2)傳熱量 kJs(3)傳熱面積對數(shù)平均溫差△T1m為：參照工藝流程，并由文獻(xiàn)[1]216圖求得的低溫分離器內(nèi)氣體溫度，采用逆流方式。已知： 熱天然氣： K K 冷天然氣： K K ℃ ℃℃ 翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定，傳熱中心部的尺寸如下名稱符號單位原料氣側(cè)干氣側(cè)傳熱中心部寬LWm翅片數(shù)nnm102102翅片高Lm103103翅片厚m103103翅片間隙mm103103層數(shù)N1011翅片長Ym原料氣側(cè)傳熱面積Aa 翅片： = m2 平板： = m2傳熱面積合計(jì)： m2干氣側(cè)傳熱面積 翅片： = m2 平板： = m2傳熱面積合計(jì)： m2 傳熱膜系數(shù) 原料氣側(cè)流道截面積 m2 原料氣的質(zhì)量速度G kg/ m2s 原料氣流道當(dāng)量直徑D m 原料氣側(cè)雷諾數(shù) =4139 傳熱因子與雷諾數(shù)的關(guān)系：jH=則原料氣側(cè)的傳熱膜系數(shù)ha為： =348kcal/m2h℃綜上所述，同理可得：干氣側(cè)傳熱膜系數(shù)=7500 kcal/m2h℃。 翅片效率流道結(jié)構(gòu)是由空氣流道與蒸汽流道相互一層一層交錯(cuò)重迭而成的。這種翅片效率可以視為與立式翅片(軸向翅片)的效率相同，即翅片效率可用下式表示：式中 ——翅片效率； ——雙曲正切函數(shù)； P——翅片參數(shù)，；的計(jì)算如下：熱流體隔在兩冷流體之間：；兩冷流體之間隔兩熱流體：。 / 的值由以上的數(shù)據(jù)和公式可得：原料氣側(cè)的翅片效率：原料氣側(cè)污垢系數(shù)r=0時(shí)，則=160===干氣側(cè)污垢系數(shù)r=0時(shí)，則 =750 = = 有效傳熱面積 ()式中 ——平板表面積，m2； ——翅片表面積，m2。原料氣側(cè)有效傳熱面積 = m2干氣側(cè)有效傳熱面積 = m2 總傳熱系數(shù)（原料氣側(cè)面積為基準(zhǔn)） =所以= kcal/m2h℃ 分離器的工藝設(shè)計(jì)目前分離器的種類繁多，分類方法也很多，主要按分離介質(zhì)不同可分為固液分離器、氣液分離器和液液分離器，按分離原理可分為重力式分離器、管式分離器和旋流式分離器。目前對分離器的理論和實(shí)踐研究已比較深入，對內(nèi)部流動規(guī)律也了解很多。經(jīng)過不斷的研究，在常規(guī)式分離器的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了很多適用于各種場合的新型分離器。當(dāng)氣體流量同液體流量之比值非常高時(shí)，此時(shí)用的分離器常稱為氣體滌凈器；有些分離器使用捕液器的名稱來命名，它安裝在井口，直接處理井口出來的物流。所有分離設(shè)備，盡管它們名稱不同，形狀也各異，但都是為了一個(gè)基本的目標(biāo)：從氣流中分離掉液體和固體；從油流中分離掉氣體和固體以及游離水；利用相對密度的差異將混合的液體分離成兩種或三種流體等。油氣混合物或氣液混合物在分離設(shè)備中進(jìn)行分離時(shí)，應(yīng)當(dāng)完成四個(gè)操作要求（功能）：1. 油和氣或氣和液的基本相分離；2. 脫除氣相中所夾帶的液沫（霧狀）；3. 脫除液相中所包含的氣泡；4. 從分離器中分別引走已經(jīng)分離出來的氣相和液相，不允許它們彼此有重新夾帶摻混的機(jī)會。為實(shí)現(xiàn)上述的操作要求，所有類別的分離設(shè)備，不管其整個(gè)外形或結(jié)構(gòu)如何，都應(yīng)當(dāng)包括四個(gè)部分（段）：1. 基本相分離段——當(dāng)流體從管線進(jìn)入分離器的時(shí)候，首先通過基本相分離段，使流體帶有的能量得到控制或消減；2. 重力沉降段——使氣體和液體的流量能保證流體在分離器內(nèi)的速度經(jīng)常在最大的允許線性速度以內(nèi)，以便它們得到分離和沉降；3. 除霧段或集聚段——減少氣體的紊流，使氣體中夾帶的液沫集聚分離出來；4. 液體收集和引出段——使已分離出來的液（固）和氣相不再彼此重新夾帶摻混，將它們分別引走。在日常的工藝設(shè)計(jì)中，最常用的就是立式分離器和臥式分離器。而最為大家所關(guān)心的就是兩種分離器的比較和選擇。在處理大產(chǎn)量的氣體時(shí)，臥式分離器通常效果更大些。在分離器的重力沉降段，液滴垂直于氣流方向向下沉降。這樣，液滴就更容易從氣體連續(xù)相中沉降出來。還有在臥式分離器中，因?yàn)槠錃庖航缑姹攘⑹椒蛛x器的氣液面更大些，所以當(dāng)液體趨于平衡時(shí)，從溶液中出來的氣泡就比較容易達(dá)到氣體空間。這樣，從純氣體或液體的分離過程來看，臥式分離器將是優(yōu)先選用的。然而，由于它有下列缺點(diǎn)，在某種情況下就優(yōu)先選用立式分離器。1. 在處理固體顆粒方面，臥式分離器就不如立式分離器。立式分離器的液體排放口可以布置在底部的中心。這樣，固體就不會在分離器中堆積起來。但是在生產(chǎn)過程中，它可以繼續(xù)流到下一個(gè)容器內(nèi)。此時(shí)，可以就在這個(gè)位置設(shè)置一個(gè)排污口，這樣當(dāng)液體在離開具有某種高程的分離器時(shí)，固體顆?？梢远ㄆ诒慌抛?；2. 在實(shí)現(xiàn)相同的分離操作時(shí)，臥式分離器占地面積比立式分離器多些；3. 臥式分離器具有較小的液體波動容量。當(dāng)給定一個(gè)液面升高變化時(shí)，在臥式分離器內(nèi)，液體的體積增加量將明顯比處理相同流量的立式分離器更大些。然而由于臥式分離器的幾何形狀，將使任何高液位的開關(guān)裝置安裝在緊靠正常工作液位的地方（而在立式分離器上，開關(guān)裝置可以安裝在液位控制器所允許的相當(dāng)高的地方），排液閥就有較多的時(shí)間對波動作出反應(yīng)。總之，對于正常的油氣分離，特別是出現(xiàn)乳化、泡沫或高汽油比的場合，臥式分離器可能是最經(jīng)濟(jì)的。在低汽油比的場合，立式分離器工作得最有效，在非常高的汽油比場合，也可以使用立式分離器。 設(shè)計(jì)計(jì)算中涉及的主要計(jì)算公式1）分離器直徑計(jì)算公式： ()式中 ——?dú)怏w空間占有的空間面積分率，； ——?dú)怏w空間占有的高度分率，； ——長徑比。當(dāng)P≤，；P≤，；當(dāng)P，；D——分離器內(nèi)徑，m；——標(biāo)準(zhǔn)工況下的氣體流量m3/h；——操作溫度K ；Z——?dú)怏w壓縮因子；——液滴沉降速度m/s；P——操作壓力，MPa。2）液滴沉降速度計(jì)算公式： ()式中 ——液滴直徑，100106m； ——液體的密度，kg/m3； ——?dú)怏w在操作條件下的密度，kg/m3； ——阻力系數(shù)。3）阻力系數(shù)的計(jì)算：