二、换热器设计
换热器选型规范
《化工工艺设计手册》（第三版） 化学工业出版社2003年8月 《换热器设计手册》 化学工业出版社 2002年8月 《换热器》 化学工业出版社 2009年1月
换热器的分类
按工艺功能分类，换热器可分为冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉和换热器。按传热方式和结构分类，主要为间壁传递热量式和直接接触传递热量式。
换热器的选择
（一） 固定管板式换热器
固定管板式换热器结构如下图所示。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便管子损坏时易更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线性膨胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较大的热应力。这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。
在本次设计中，根据以上选用原则，因此选择固定管板式换热器作为进料预热器和塔顶冷凝器。设计中所有的管壳式换热器均采用Aspen B-JAC软件进行设计。Aspen B-JAC是Aspen Tech公司开发的工业换热器软件，该设计软件在国外工程公司已被大量采用。B-JAC可以进行换热器的设计、校核和模拟等，设计过程可归结为如下几个
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步骤：准备物性数据、换热器模型定义、输入物性数据、输入几何尺寸、输入设计数据、运行设计、警告信息确认、输出TEMA表和设备简图。
（二）立式热虹吸式换热器
立式热虹吸式再沸器由于它的传热系数大，安装方便，节约占地面积，在石油化工，医药行业，化工行业使用得比较广泛。热虹吸作用的产生主要是由于塔釜内的静压头与再沸器内的两相流的摩擦压降和静压头总和的差产生的推动力的结果。
垂直管内的蒸发：立式热虹吸式再沸器的传热管是垂直的加热管，液体由底部进入，经加热沸腾由管的上部返回塔内在垂直管内被加热液体沸腾的过程。被加热液体在管内经历了五个阶段：液体预热阶段、过冷泡核沸腾、饱和泡核沸腾、液环状液膜运动传热、雾滴状。实际上雾滴状的流动也叫干烧区。从传热角度来说两个泡核沸腾的传热速率为最大。为了避免干烧区在立式热虹吸式再沸器中出现，就必须加大液体的循环比，一般设计上采用三倍于蒸发的量。
第一工段预热器E101设计结果
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设备名称 预热器 流体位置 流体名称 总流量 Kg/h 液体量Kg/h 蒸汽Kg/h 操作温度C 密度Kg/m3 黏度cp 导热系数W/(m*k) 比热kJ/(kg*k) 潜热kJ/kg 操作压力（绝）kPa 线速m/s 压降kPa 污垢系数m2*k/w 传热量Kw 对数平均温差C 总传热系数 设计温度C 设计压力（绝）kPa 程数 腐蚀余量mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 工程名称 设备位号 传热面积 壳程 塔釜采出物 3419.43 进口 0 3419.43 87.61 /931.39 /0.3228 /0.6695 /4.286 51.435 0.02 10.287 0 64.1 47.13 281.44 126.67 344.738 1 3.175 76.67 344.738 4 3.175 1.17 出口 0 3419.43 63.27 /946.31 /0.3902 /0.6592 /4.177 50.264 E-101 0.1m2 台数 管程 原料 3628.74 进口 0 3628.74 20 /984.55 /0.9245 /0.4621 /3.799 101.325 0.42 40.541 0 2.816 出口 0 3628.74 45 /969.67 /0.6794 /0.4648 /3.896 98.537 1台
第一工段冷凝器E102设计结果
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设备名称 塔顶冷凝器 流体位置 流体名称 总流量 Kg/h 液体量Kg/h 蒸汽Kg/h 操作温度C 密度Kg/m3 黏度cp 导热系数W/(m*k) 比热kJ/(kg*k) 潜热kJ/kg 操作压力（绝）kPa 线速m/s 压降kPa 污垢系数m2*k/w 传热量Kw 对数平均温差C 总传热系数 设计温度C 设计压力（绝）kPa 程数 腐蚀余量mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 工程名称 设备位号 传热面积 壳程 共沸物 313.171 进口 313.171 0 84.72 /674.41 /0.2318 /0.1121 /3.896 50.663 0.01 5.066 0.0009 4.9 52.74 307.64 121.11 344.738 1 3.175 65.56 344.738 4 3.175 0.495 出口 313.171 0 71.72 /694.51 /0.269 /0.1178 /3.651 50.167 E-102 0.1m2 台数 管程 进料预热液 3419.43 进口 3419.43 0 63,27 /998.86 /1.0214 /0.5991 /3.824 101.325 0.08 5.066 0.0002 0.573 出口 3419.43 0 64.45 /989.22 /0.8196 /0.6132 /3.89 100.752 1台 第一工段塔底再沸器E103设计结果
设备名称 塔底再沸器
工程名称 设备位号 32
E-103 台数 1台
流体位置 流体名称 总流量 Kg/s 液体量Kg/s 蒸汽Kg/s 操作温度C 密度Kg/m3 黏度cp 导热系数W/(m*k) 比热kJ/(kg*k) 潜热kJ/kg 操作压力（绝）kPa 线速m/s 压降kPa 污垢系数m2*k/w 传热量Kw 对数平均温差C 总传热系数 设计温度C 设计压力（绝）kPa 程数 腐蚀裕度cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 传热面积 壳程 蒸汽 0.002 进口 0 0.002 143 2.08/ 0.0138/ 0.0283/ 2.188/ 2182 400.031 0.1 50 0.0002 4.2 63 56.6 180 500 1 0.3175 120 300 4 0.3175 0.041 出口 0.002 0 139.83 /937.97 /0.2317 /0.6882 /4.215 399.99 1.2m2 管程 丁醇物料 0.0932 进口 0.0932 0 74.67 /819.66 /0.512 /0.1661 /4.435 50.662 0.13 30 0.0001 0.492 出口 0.0932 0 84.72 /815.41 /0.4788 /0.1651 /4.417 50.17 第二工段冷凝器E201设计结果
设备名称 塔顶冷凝器 工程名称 设备位号 传热面积 E-201 0.1m2 台数 1台
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