蒸汽加热型汽化器设计
摘要
随着国民经济的高速发展，由于能源的紧张而迅猛发展的需要高效新型的汽化器外，大量工业生产和其它的低温液态气体，如液态LO2、LCO2、LAr、LN2、LPG等，也需要高效新型的汽化器。这些气体都有一个共同的特点，就是要将液态气体汽化为常温后才能够使用。因此，研制小型高效、可控性好、安全的汽化器以满足日夜增长的低温液态气体行业对汽化器的需求，是新型汽化器设计的主要目的。
对蒸汽直接加热型汽化器的结构、性能、工艺原理，进行了全新的构想、论证和反复设计，完成了汽化器施工图的设计，解决了汽化器管板和换热管之间，在300℃以上大温差环境中产生的大温差应力问题。使汽化器的设计思路发生了根本性的转变。由用蒸汽直接加热水，然后由热水加热低温介质的设计方法，转变为用蒸汽直接加热低温介质，不再经过中间介质的换热过渡。使汽化器的使用寿命得到大大的延长，保证了汽化器能长周期运行，满足气源站生产运行的要求。该蒸汽加热型汽化器设备小型紧凑、体积小、效率高、投资成本低。
关键字：蒸汽加热；工艺设计；换热器
目录
1前言 3
2蒸汽加热型汽化器工艺设计 4
2.2物料衡算 4
2.3热量衡算 6
3汽化塔设计 9
3.1填料段 9
3.1.1填料段工艺计算 9
3.1.2填料段结构设计 10
4换热器段工艺计算 12
4.1原始数据 12
4.2定性温度与物性参数 12
4.3物料与热量衡算 12
4.4有效平均温差 13
4.5初算传热面积 13
4.6换热器结构设计 13
4.7管程传热与压降 14
4.8壳程传热与压降 15
4.9总传热系数 16
4.10传热面积与壁温核算 17
5管道设计 18
5.1管子选型 18
5.2泵的选型 21
5.3阀门选型 22
5.3管道法兰选型 23
6反应器控制方案设计 25
7技术经济评价 27
致谢 29
参考文献 30
1前言
液氯是一种重要的工业产品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同，这些部门对液氯的纯度、对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大量高精产品的投产，对高纯度的需求量正逐步加大，等等对工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。
依据原料及工艺路线的不同，目前液氯主要由以下几种方法获得：①电解水法；②氯碱工业中电解食盐水副产液氯；③烃类水蒸气转化法；④烃类部分氧化法；⑤煤气化和煤水蒸气转化法；⑥氨或液氯催化裂解法；⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。随着精细化工的行业的发展，当其液氯用量在200～3000m3/h时，液氯蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多国家的重视。液氯蒸气转化制氢具有以下特点：
（1）与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。
（2）与电解水制氢相比，单位液氯成本较低。
（3）所用原料液氯易得，运输、贮存方便。
（4）可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。
对于中小规模的用氢场合，在没有工业含尾气的情况下，液氯蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。本设计采用液氯裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸收法的目的是为了提高液氯的回收率，同时在需要二氧化碳时，也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。
参考文献
1、顾安忠，鲁雪等著.液化气技术.北京冶金工业出版社，2003.10
2、钱颂文主编.设计手册.北京化学工业出版社，2002.8
3、制冷及低温技术.西安交大华中工学院
4、GB151-2014热交换器.
5、田晓军.直接蒸汽加热液氯汽化器的设计（CNKI）
6、黄振仁，魏新利.过程装备成套技术设计指南.北京：化学工业出版社，2003
7、黄振仁，魏新利.过程装备成套技术.北京：化学工业出版社，2001
8、王毅，张早校.过程装备控制技术及应用.北京：化学工业出版社，2007
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