年产5200吨合成氨厂变换工段列管式热交换器的工艺设计课程设计任务书(可编辑).docx
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年产5200吨合成氨厂变换工段列管式热交换器的工艺
设计课程设计任务书
化工原理课程设计任务书设计题目： 年产5200吨合成氨厂变换工段列管式热交换器的工艺设计
基础数据
半水煤气的组成（体积%）H36. 69 CH 0.31
C0 32.07 HS 0.2C08.75 00.2 N 21.782.
水蒸汽饱和半水煤气时的体积比为1. 2:1 ;饱和水蒸汽后湿混合 煤气压力为7. 45 kgf/cm绝;温度为144 °C;要求经热交换器后 温度达到378 °C后再进变换炉。
变换率为90 % ;变换炉出口变换气温度为480 °C,压 力为 7. 15 kgf/cm 绝。
每年估计大修、中修两个月，年工作日按300天计。
每生产一吨氨需耗半水煤气量为3562标准米。
要求热交换器管、壳程的压力降均小于250毫米水柱。
设计范围列管热交换器传热面积；
列管热交换器结构及工艺尺寸；3 .绘制列管热交换器结构图。
壳体、管束、管板、封头等部件构成。其结构较紧凑，排管较多，在相 同的直径情况下面积较大,制造较简单。
其特点是传热面积比浮头式换热器大20%、30%;旁路漏流较小; 锻件使用较少，成本低20%以上;没有内漏；壳体和管子的温差应力应 小于等于50笆，大于50笆时应在壳体上设置膨胀节；壳程无法清洗适 用于管外物料比较清洁且不易结垢的场。由于结构紧凑、坚固，且能 选用多种材料来制造，故适应性较强，尤其是在大型装置和高温、高压 中得到普遍的采用。
二.热交换器设计的主要因数完善的换热器在设计时应满足以下各项基本要求：
2.1合理地实现所规定的工艺条件
传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与 物理化学性质（密度、黏度、腐蚀性等）是工艺过程所规定的条件。设 计时要根据这些条件进行热力学和流体力学的计算，使所设计的换热 器有尽可能小的传热面积，在单位时间内传递尽可能多的热量。
2安全可靠
换热器是压力容器,在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿 命计算时，应遵照我国《钢制石油化工压力容器设计规定》与《钢制 管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。三.列管式换热器的设 计步骤：
1物料衡算以每生产一吨氨为计算基准。
1. 1净化前组成 每生产一吨氨需半水煤气量为3562标准m, 即 0 °C, 101.3 kpa 下、V 3562 m0 °C, 101.3 kpa 下、1 kmol 气体的体积为 22.
4
nl59.018 kmol
表1各气体的摩尔质量CO CO
Mkg/kmol2. 016 28. 00 44.00 28.02 16. 03 34. 09 32. 00
:v%n%36. 69 %159.018X36. 69%58. 344 kmol
mXM58. 344X2.016117.622 kg表2净化前半水煤气的组成 体积分率％摩尔分率%n(kmol)m(kg)质量分率w%
36. 69058. 344 117. 622 3. 735
CO 32.07050.997 1427.91645.338
C08. 750 13.928612. 832 19. 458 0.310 0. 4937.9030. 2510. 200 0.31810. 8410. 344
0 0. 200 0.31810. 1760. 323
N 21.78034. 634962. 207 30.511
mZmll7.622+1427. 916+612. 832+7. 903+10. 841+10. 176+962. 2073149. 4 97同理求出其他组成见表2
3. 1.2净化后的组成：该过程中只有HS变化，从0.2%降至 0. 1%，则
此体积也是在0°C、101. 3Kpa下测得，故:表3净化后的半水煤气组成
体积分率％摩尔分率%n(kmol)m(kg)质量分率w%36. 72758. 344 117. 622 3. 741
CO 32. 10250. 997 1427. 916 45. 416
C08. 768 13.928 612.832 19. 492 0.310 0. 4937. 903 0.2510. 100 0. 1595. 420 0. 172
0 0. 200 0.31810. 1760. 324
N 21.80234. 634962. 207 30. 604
Emll7.622+1427. 916+612. 832+7. 903+5. 420+10. 176+962. 2073144. 05
6 kg
3. 1. 3混合气组成
因为为标准状态(or. 101. 3kpa)下对应的体积，所以需将其转化为实际状态(144C
设计课程设计任务书
化工原理课程设计任务书设计题目： 年产5200吨合成氨厂变换工段列管式热交换器的工艺设计
基础数据
半水煤气的组成（体积%）H36. 69 CH 0.31
C0 32.07 HS 0.2C08.75 00.2 N 21.782.
水蒸汽饱和半水煤气时的体积比为1. 2:1 ;饱和水蒸汽后湿混合 煤气压力为7. 45 kgf/cm绝;温度为144 °C;要求经热交换器后 温度达到378 °C后再进变换炉。
变换率为90 % ;变换炉出口变换气温度为480 °C,压 力为 7. 15 kgf/cm 绝。
每年估计大修、中修两个月，年工作日按300天计。
每生产一吨氨需耗半水煤气量为3562标准米。
要求热交换器管、壳程的压力降均小于250毫米水柱。
设计范围列管热交换器传热面积；
列管热交换器结构及工艺尺寸；3 .绘制列管热交换器结构图。
壳体、管束、管板、封头等部件构成。其结构较紧凑，排管较多，在相 同的直径情况下面积较大,制造较简单。
其特点是传热面积比浮头式换热器大20%、30%;旁路漏流较小; 锻件使用较少，成本低20%以上;没有内漏；壳体和管子的温差应力应 小于等于50笆，大于50笆时应在壳体上设置膨胀节；壳程无法清洗适 用于管外物料比较清洁且不易结垢的场。由于结构紧凑、坚固，且能 选用多种材料来制造，故适应性较强，尤其是在大型装置和高温、高压 中得到普遍的采用。
二.热交换器设计的主要因数完善的换热器在设计时应满足以下各项基本要求：
2.1合理地实现所规定的工艺条件
传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与 物理化学性质（密度、黏度、腐蚀性等）是工艺过程所规定的条件。设 计时要根据这些条件进行热力学和流体力学的计算，使所设计的换热 器有尽可能小的传热面积，在单位时间内传递尽可能多的热量。
2安全可靠
换热器是压力容器,在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿 命计算时，应遵照我国《钢制石油化工压力容器设计规定》与《钢制 管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。三.列管式换热器的设 计步骤：
1物料衡算以每生产一吨氨为计算基准。
1. 1净化前组成 每生产一吨氨需半水煤气量为3562标准m, 即 0 °C, 101.3 kpa 下、V 3562 m0 °C, 101.3 kpa 下、1 kmol 气体的体积为 22.
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nl59.018 kmol
表1各气体的摩尔质量CO CO
Mkg/kmol2. 016 28. 00 44.00 28.02 16. 03 34. 09 32. 00
:v%n%36. 69 %159.018X36. 69%58. 344 kmol
mXM58. 344X2.016117.622 kg表2净化前半水煤气的组成 体积分率％摩尔分率%n(kmol)m(kg)质量分率w%
36. 69058. 344 117. 622 3. 735
CO 32.07050.997 1427.91645.338
C08. 750 13.928612. 832 19. 458 0.310 0. 4937.9030. 2510. 200 0.31810. 8410. 344
0 0. 200 0.31810. 1760. 323
N 21.78034. 634962. 207 30.511
mZmll7.622+1427. 916+612. 832+7. 903+10. 841+10. 176+962. 2073149. 4 97同理求出其他组成见表2
3. 1.2净化后的组成：该过程中只有HS变化，从0.2%降至 0. 1%，则
此体积也是在0°C、101. 3Kpa下测得，故:表3净化后的半水煤气组成
体积分率％摩尔分率%n(kmol)m(kg)质量分率w%36. 72758. 344 117. 622 3. 741
CO 32. 10250. 997 1427. 916 45. 416
C08. 768 13.928 612.832 19. 492 0.310 0. 4937. 903 0.2510. 100 0. 1595. 420 0. 172
0 0. 200 0.31810. 1760. 324
N 21.80234. 634962. 207 30. 604
Emll7.622+1427. 916+612. 832+7. 903+5. 420+10. 176+962. 2073144. 05
6 kg
3. 1. 3混合气组成
因为为标准状态(or. 101. 3kpa)下对应的体积，所以需将其转化为实际状态(144C
年产5200吨合成氨厂变换工段列管式热交换器的工艺设计课程设计任务书(可编辑)
