换热器的工艺设计

热器工艺设计
根据TEMA Class R 选定换热器。

1.1.1换热器的选型
管壳式换热器常用型式有：固定管板式、U 形管式和浮头式等。

（1）满足以下列出的条件时可选择固定管板式换热器：
●管子和壳体因热膨胀引起的应力不超过设计应力的范围，
否则要选择浮头式或U 形管式以保证管束可以自由伸缩；
●壳程介质不易结垢，或壳程污垢便于化学清洗；
●开、停车或其他工况下临时用的换热器。

（2）满足以下列出的条件时可选择U形管式换热器：
●管侧不需要机械清洗或容易实现机械清洗时，可以采用 U
形管；
●管程污垢便于化学清洗。

（3）对于上述各项条件以外，可选择浮头式换热器。

（4）一般情况，下列介质应走管程：
●腐蚀性介质；
●有毒介质；
●易结垢介质；
●温度或压力高的介质（必须增加厚度或由碳钢改合金钢时，
否则此条不必作为主要矛盾考虑）。

●循环水、水蒸汽。

（5）当上述情况排除后，介质走管程还是走壳程一般要考虑能够
提高传热系数和充分利用压降。

一般情况下列介质走壳程：
●塔顶冷凝介质；
●烃类的冷凝和重沸；
●关键压力降控制的流体；
●粘度较大的流体；
1.1.2传热计算
（1）一般要求
管壳式换热器的传热设计和校核计算所采用的计算方法要求是被广泛应用的。

推荐使用HTRI 公司发布的HTRI Xchanger Suite4 .0 / 5 .0 和HTFS 公司发布的TASC 程序。

对于采用中国标准的换热器可以采用国内公司自己的专有计算软件。

（2）设计余量
1．一般情况，换热器按初期工况进行设计计算，但要核算末期工况和 110％装置负荷工况。

考虑合理的污垢系数，以初期工况选取换热器的余量，末期工况和110 ％装置负荷工况换热器余量大于零就行。

2．塔顶冷凝器设计余量按操作负荷的 115-130 ％或相应的重沸器负荷的增加值两者中的大者来考虑
3．考虑热回收系统（即进料／产物、进料／塔底物）低负荷的危险，一般规定余量如下：
●产物冷却器（或进料预热器）：热负荷的10 ％或进料／产
物换热器负荷的5% ，取大者；
●重沸器：进料／塔底换热器热负荷的 5％或重沸器热负荷
的10 -30％，取大者；
●塔底冷却器：冷却器热负荷的 10 ％或进料／塔底物换热
器热负荷的5 % ，取大者。

（3）压降
换热器的合理压降可参照表 7.3-1。

表7.3-1 换热器的合力压降
操作情况操作压力MPaA 合理压降MPa
真空操作P= 0~0.1 △P=P/10
低压操作P= 0~0.07
P= 0.07~1.0
△P=P/5 △P=0.035
中压操作
（包括泵输送的流体）
P= 1.0~3.0 △P=0.035~0.18
较高操作压力P= 3.0~8.0 △P=0.07~0.25 （4）流速
管内液相油品：合理流速一般为 1.2m / s-2.5m / s ，最大允许流速一般为2.7m /s-3.0m / s , 含固体颗粒的油品其最大流速不能超过1.8m / s 。

不同粘度下介质管内常用流速见表 7.3-2。

表7.3-2 不同粘度下介质管内常用流速
流体粘度>1500 1500~500 500~100 100~35 35~1 <1 烃类
最大流速m/s 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4 3 （5）防冲板
一般情况下，换热器壳程入口设置防冲板。

（6）换热终温
为了合理的规定换热终温，可参考下述数据：
热端温差≮20℃；
冷端温差分三种情况考虑；
一般情况≮20℃；
热流需进一步冷却，冷流需进一步加热，则≮15℃；
流体用水等冷源冷却，冷端温差≮5℃。