反应器气体冷却器设计

反应器气体冷却器设计

反应器气体冷却器设计

摘要

根据现有E-112冷却器的操作条件进行了该装置的热工艺计算结构设计和

强度校核其核心部分是换热系数的计算和结构设计采用莫斯廷斯基法进行了常

规热计算和校核并根据《GB151-1999管壳式换热器》对该固定管板式换热器进行

了结构设计计算其特点是管板延长部分兼作法兰并且带有膨胀节最后从开发前

景做出了经济性分析

关键词换热器工艺计算结构设计波型膨胀节

II

反应器气体冷却器设计

Abstract

Thermal process calculation structural design and strength check on the existing

E-112 cooler were carried out according to its operating condition The core parts are

calculation of heat transfer coefficient and structural design In this paper a method

Moshitingshiji conventional thermal calculation and verification and the structure

design is made based onGB150-98 steel pressure vessel whose characteristic is that

the board prolongation is made as flange and having expansion joints Finally economic

analysis is made in this article from the market analysis

Keywords heat exchanger Thermal Process Calculation structural design

wave-type expansion joint

III

反应器气体冷却器设计

目录

第一章概述 1

11 压力容器简介 1

12 压力容器的分类 1

13 换热器 4

14 本题目设计内容 7

第二章管壳式换热器的工艺热计算9

21 换热器设计要求及工艺参数 9

22 换热器的传热计算 11

23 换热器换热面积计算 12

第三章结构设计与校核 20

31 结构尺寸参数 20

32 采用元件及数据 22

33 壳体圆筒计算 23

34 管箱圆筒计算 23

35 螺栓及法兰计算 23

36 管板计算 28

37 开孔补强计算 46

38 其他部件的设计选型 52 第四章结论与展望 54

第五章经济分析报告 55

51 开发前景 55

52 市场前景分析 55

参考文献 56

致谢 57

附录 58

声明 59

IV

反应器气体冷却器设计

第一章概述

11 压力容器简介

化工容器广泛地应用于化工食品医药石油及其相关的其他工业部门可

以毫不夸张地说化学工业的生产离不开容器然而化工容器与其他行业的容器相

比较有其自身的特点它经常在高温高压下工作它里面的介质经常是属于易燃易

爆有毒有害以及具有腐蚀性的介质因而要保证化工容器能长期安全地运行化

工容器必须具备足够的强度密封性耐蚀性及稳定性

化工容器常见的结构形式是一个钢制圆筒形结构主要有钢制圆筒体和两端的

封头组成并安装有各种化工工艺接管如物料进出口管压力表接管液面计接管

等以及为检修方便开设的人孔手孔和为保护容器安全而设置的安全装置如安

全阀爆破片等整个容器借助支座安放在基础上[1]

容器承受的载荷主要是压力载荷大多数容器承受的压力是内压即使是贮存

液体的常压容器在尺寸较大时也有流体静压力的作用除内压外还有承受外压载

荷的容器按压力大小可以有多种分类受内压的容器其主要失效形式属于弹塑性

失效而外压容器的失效形式主要是整体丢稳泄漏也是容器失效的一种形式

所

以对化工容器来说由于介质的腐蚀毒性易燃易暴行密封是操作的必要条件

化工容器抵抗化学介质作用的能力主要是通过选择合适的材料来解决

12 压力容器的分类

压力容器形型式多样根据不同的需要压力容器可以有若干种分类[2 3 ] com 压力容器的使用位置分类

a固定式压力容器

b移动式压力容器

com 按压力容器的形状分类

a 圆桶形容器

b球形容器

c椭圆形容器

1

反应器气体冷却器设计

d矩形容器

e组合容器

com 按压力容器的压力等级分类

a低压代号 L 容器 01Mpa≤p ＜16 Mpa

b 中压代号M 容器 16 Mpa≤p ＜100 Mpa

c高压代号 H 容器 100 Mpa≤p ＜100 Mpa

d超高压代号 U 容器 p≥100 Mpa

外压容器中当容器的内压力小于一个绝对大气压约 01Mpa 时又称为

真空容器

com 压力容器在生产中的作用分类

a反应压力容器代号 R 主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器如反应器、反应釜、聚合釜、高压釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等 b换热压力容器代号 E 主要是用于完成介质交换的压力容器如管壳式余热锅炉、热交换器、冷凝器、冷却器、蒸发器、加热器等

c分离压力容器代号 S 主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、干燥塔等

d储存压力容器代号 C其中球罐代号B 主要是用于储存、盛装气体净化分离的压力容器如液氨储罐、液化石油气储罐等

com 压力容器的承压方式分类