化工原理课程设计

目录

一、设计任务书…………………………………………………

二、前言…………………………………………………………

三、确定设计方案………………………………………………

四、概述………………………………………………………

五、主要符号说明……………………………………………

六、设计计算…………………………………………………

七、参考文献…………………………………………………

八、设计自评…………………………………………………

九、附图………………………………………………………

一、设计任务书

一、题目: 某常减压蒸溜装置31.82万吨/年原油预热系统工艺设计

二、任务给定条件:

某炼油厂用柴油将原油预热。定性温度下柴油和原油的有关参数如下表。要求两侧流体的压降都不超过50KPa，试选用适当的列管式换热器（一台或多台）。

物料温度℃质量流量平均比热容平均密度导热系数粘度

入口出口Kg/h kJ/(kg.K) kg/m3W/(m.K) ×103Pa.s

30000 2.48 715 0.13 0.64 柴油175 T

2

原油70 110 40000 2.20 815 0.128 3.0

1、柴油质量流量30吨/小时，原油40吨/小时【以学号25号为基准，1-24(30/40－学号×0.1吨/小时）。26-50号（30/40＋学号×0.1吨/小时）。

2、换热设备可选择浮头式或U型管式换热器；换热器内外两侧的污垢热阻均可取

1.72×10-4m

2.℃/W；忽略管壁热阻。

3、节约成本核算参考：若采用4.855千克（力）/厘米2饱和水蒸气预热原油，饱

和水蒸气放热后出口为80℃水，水蒸气180元/吨，计算每年节省的费用。

三、设计说明书主要内容要求:

包括封面、目录、设计任务书、参考文献、符号说明和设计自评，其中正文包括下述内容：

a)前言（说明设计题目——31.82万吨/年，设计进程及自认达到的目的）

b)换热系统工艺流程设计和计算

冷却水用量，换热器进出口温度等热量衡算，包括根据换热流体的特性和操作参数决定流体走向（哪个走管程、哪个走壳程）；计算平均温差。

c)根据换热器工艺设计及计算的结果，对换热器选型

i.换热器管程、折流挡板间距、管子排列方式

ii.换热器接管尺寸确定

iii.管、壳层压降校验

iv.年节约成本核算参考：以饱和水蒸气的年消耗量计算

v.设计结果汇总与评价

四、附图(手绘3号图，1张)

1.换热器结构图

2.管板（包括管子排列方式）剖面图

3.管板与壳体连接局部放大图

4.列管与管板连接局部放大图

二、前言

本设计书是以柴油加热原油而设计的换热器，其设计条件是：某常减压蒸溜装置31.75万吨/年原油预热系统工艺设计。原油流量为44.10吨/h,每年产7200小时。设计进程如下1确定设计方案、2确定物性数据、3计算总的传热系数K、4确定工艺结构尺寸、5换热器核算、6核算换热面积、7核算换热器内的阻力压强降。柴油的流量为34.10吨/h，原油的流量为44.10吨/h。原油的入口温度为70度，出口温为110度。柴油的入口温度为175度，出口温度是129.1度。传热量为

Q=1080000J/S。取6m传热管，4管程单壳程浮头式换热器。实际传热面积是71.59平方米，所需的传热面积是61.32平方米。管内压降是4.218kPa，壳程压降为48.335kPa.传热面积和压降都符合条件。所以能达到目的。

三、确定设计方案

（一）、换热器类型的选择：

两流体温度变化的情况：热流体（柴油）进口温度175度，出口温度129.1度；冷流体（原油）进口温度70度，出口温度110度。浮头式特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。我们设计的换热器的该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，流体是油，易结垢，再根据可以完全消除热应力原则我们选用浮头式换热器。

（二）、管程安排

根据以下原则：

1、不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子；

2、腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和维修；

3、压强高的流体宜走管内，以免壳体受压；

4、被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果；

5、需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速

6、粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低

Re(Re>100)下即可达到端流，以提高对流传热系数。

综合来看，我们选择柴油走管程，原油走壳程。

四、概述

石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。石油中的烃类和非烃类化合物，相对分子质量从几十到几千，相应的沸点从常温到500度以上，分子结构也是多种多样。不同油区所产的原由在性质上差别较大，不同组成的原油表现出的物理性质不同，而不同的化学组成及物理性质对原油的使用价值、经济效益都有影响。

石油不能直接作汽车、飞机、轮船等交通运输工具发动机的燃料，必须经过各种加工过程，才能获得符合质量要求的各种石油产品。人们根据对所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性，以及经济效益等诸方面的分析、制订合理的加工方案。原油常减压蒸馏是常用基本的加工方案。

石油炼制工业生产汽油、煤油、柴油等燃料和化学工业原料，是国民经济最重要的支柱产业之一，关系国家的经济命脉和能源安全，在国民经济、国防和社会发展中具有极其重要的地位和作用。

石油炼制加工方案，主要根据其特性、市场需要、经济效益、投资力度等因素决定。石油炼制加工方案大体可以分为三种类型：

（1）燃料型主要产品是用燃料的石油产品。除了生产部分重油燃料油外，减压馏分油和减压渣油通过各种轻质化过程转化为各种轻质燃料。

（2）燃料－润滑油型除了生产燃料的石油产品外，部分或大部分减压馏分油和减压渣油还用于生产各种润滑油产品。

（3）燃料－化工型除了生产燃料产品外，还生产化工原料和化工产品。原油经过常压蒸馏可分馏出汽油、煤油、柴油馏分。因原油性质不同，这些馏分有的可直接作为产品，有的需要进行精制或加工。将常压塔底油进行减压蒸馏，等到的馏分视其原油性质或加工方案不同，可以作裂化（热裂化、催化裂化、加氢裂化等）原料或润滑油原料油原料，也可以作为乙烯裂解原料。减压塔底油可作为燃料油、沥青、焦化或其它渣油加工（溶剂脱沥青、渣油催化裂化、渣油加氢裂化等）的原料。

原油蒸馏在炼油厂是原油首先要通过的加工装置。一般包括预处理系统（原油