天然氣凈化的MDEA貧富液換熱器和貧液冷卻器計算目錄TOC\o"1-3"\h\u194791MDEA貧富液換熱器設(shè)計計算 29461.1MDEA貧富液換熱器的工藝確定 2179451.1.1確定貧富液換熱器的設(shè)計方案 2177101.1.2流動空間以及流速的確定 3121001.2核算換熱器尺寸 5195701.2.1阻力損失校核 5282351.2.2傳熱面積校核 7147272MDEA貧液冷卻器設(shè)計計算 10119462.1冷卻器能量衡算 10202692.2初選冷卻器 1183342.4冷卻器核算 12152642.4.1阻力損失校核 1212772.4.2傳熱面積校核 14165403泵的性能比較及選型 17205553.1泵的性能比較 17318813.2泵的選型 17156443.2.1MDEA循環(huán)泵 17260963.2.2回流泵 18154843.2.3MDEA補充泵 181MDEA貧富液換熱器設(shè)計計算1.1MDEA貧富液換熱器的工藝確定1.1.1確定貧富液換熱器的設(shè)計方案1）對于換熱器的類型選擇換熱器的主要作用是將熱流體的熱量換遞給冷流體，在此處設(shè)計中可知熱流體的進口溫度為121℃，設(shè)其出口溫度T2℃；冷流體（富MDEA）進口溫度67.2℃，出口溫度96℃?？紤]到在實際操作中富MDEA溶液易腐蝕結(jié)垢等缺點，因此這里適合選用浮動式換熱器，方便操作工人對換熱器進行清洗和檢修。富液溫度：81.6℃貧液溫度：根據(jù)，則貧富液的定壓比熱容：3.4760＋1.475×10-3T23.5382J/(g·K)貧液放出熱量：富液吸收的熱量：kJ/h此處設(shè)計熱損失按5%計算。則由能量守恒可得：帶入數(shù)值整理的：則：1.1.2流動空間以及流速的確定取管內(nèi)流速為0.7m/s。選用直徑25mm的碳鋼管。故需考慮熱損失，取熱損失為5%，則有換熱器的熱負荷：1.7336×107kJ/h逆流平均傳熱溫差：25℃℃℃平均傳熱溫差校正：0.54在此處設(shè)計中考慮到經(jīng)濟效益，應(yīng)使校正系數(shù)，查下圖0.913該設(shè)計采用殼側(cè)2程，管側(cè)大于2程的換熱器。平均傳熱溫差：℃圖8-4多程換熱器的溫差校正系數(shù)傳熱面積：MDEA貧富液互相換熱時的K值大約為400~600W·m-2·℃-1，取K=400W·m-2·K-1，1W=3.6kJ/h。則所需傳熱面積為：安全系數(shù)在大多情況下應(yīng)保留的范圍為百分之15到20左右。本設(shè)計取20%傳熱面積：初選換熱器的型號設(shè)所需的單管程管數(shù)為n1，的管內(nèi)徑為0.02m。50%MDEA溶液的密度：；體積流量：m3/h由160.564，解得n1=203。此處設(shè)計可取4管程，則：由傳熱面積：，得單程管長：m。初選換熱器型號為：AES，具體參數(shù)見下表：表8-1初選換熱器參數(shù)1.2核算換熱器尺寸1.2.1阻力損失校核1）管程阻力損失△Pt管程流速：m/s查文獻可知50%MDEA溶液的粘度：1.2cp=1.2×10-3pa·s圖8-550%及100%MDEA溶液的動力粘度雷諾數(shù)：摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)是指在摩擦面上摩擦力與作用在摩擦面上的垂直力的比值。取鋼管絕對粗糙度mm，則相對粗糙度：0.004，查相關(guān)文獻得0.029。直管的壓降kPa局部阻力壓降根據(jù)，此處取1.4，則：2）殼程阻力損失△PS（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)因為此處設(shè)計中采用的管束形狀是正方形，并將正方形轉(zhuǎn)動45度進行排列，該設(shè)計管束采用正方形斜轉(zhuǎn)45°排列，則中心線上的管束：取折流擋板間距0.2m，最大截面積：m2103.85℃50%MDEA溶液的密度：體積流量：m3/h流速：m/s103.85℃時50%MDEA溶液的粘度：0.9cp=9×10-4pa·s雷諾數(shù)：摩擦系數(shù)：折流擋板數(shù)：（2）流體橫向通過管束的阻力損失由排列方式校正系數(shù)取F=0.4。kPa流體通過折流擋板缺口的阻力損失kPa根據(jù)，F(xiàn)S取1.15，則：kPa（3）換熱管中的阻力損失由此算得阻力損失的范圍控制在0到100千帕之內(nèi)，所以此處設(shè)計合理。1.2.2傳熱面積校核1）管程傳熱系數(shù)αi從下圖查得圖8-650%及100%MDEA溶液的給熱系數(shù)根據(jù)，81.6℃時50%MDEA溶液的的比熱容3.5382kJ/(kg·K)。給熱系數(shù)：普朗特數(shù)：11.4979由于>10000，且，故努塞爾數(shù)：又[13]，故：W/(m2·K)2）殼程傳熱系數(shù)αo由公式103.85℃，50%MDEA溶液比熱容3.6039kJ/(kg·K)。給熱系數(shù)：因為6305.7458在2×（103~106）之間，所以有公式：在液體加熱時取為1.05，冷卻時取為0.95。帶入得：1446.1385W/(m2·K)。查相關(guān)資料得MDEA溶液污垢熱阻取鋼管的熱導(dǎo)率1則：3）傳熱面積換熱面積余量：所以，設(shè)計合適。2MDEA貧液冷卻器設(shè)計計算2.1冷卻器能量衡算MDEA貧液進口溫度T1=87.01℃，出口溫度T2=30℃，組成和流量與再生塔塔底出口相同；冷卻水進口溫度t1=15℃，出口溫度t2=35℃。定性溫度是指在再求物質(zhì)參數(shù)時，在計算過程中所用到的溫度，通常是對于粘度不大的介質(zhì)，取冷流體和熱流體的平均值來當(dāng)作定性溫度。在冷卻器設(shè)計中，介質(zhì)的粘不大，因此先確定冷卻器進口溫度以及冷卻器出口溫度，并求出他們的平均值，用來作為計算參數(shù)的定性溫度，則：冷卻水溫度25℃貧液溫度℃由于原料氣中酸性氣體的含量較小，因此在此處設(shè)計中可以看作0來處理，根據(jù)，可以來求得在壓力固定的條件下，貧液每上升1k所需要的熱量為貧液定壓比熱容：kJ/(kg·℃)放出熱量：kJ/h25℃水比熱容：，若冷卻水量是m2，則冷卻水吸收熱量：由于在冷卻器中，走殼程的冷卻水溫度與自然環(huán)境下的溫度十分相近，因此對冷卻器造成的冷損失可以看作為0來處理。根據(jù)能量守恒：2.2初選冷卻器1）設(shè)計方案因為貧MDEA溶液流體的內(nèi)摩擦較大，因此在冷卻器中流動時較為容易發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，在實際操作中，為了方便工人對設(shè)備的日常維護清理，所以優(yōu)先選擇直徑為浮頭式換熱器，排列方式為正方形斜轉(zhuǎn)45°。2）冷卻器的熱負荷由于在冷卻器中，走殼程的冷卻水溫度與自然環(huán)境下的溫度十分相近，因此對冷卻器造成的冷損失可以看作為0來處理。因此：2.799×107kJ/h3）對數(shù)平均溫差熱流體熱流體冷流體T1T2t2t1圖9-3冷、熱流體逆流示意圖℃℃℃4）有效傳熱溫差在此處設(shè)計中考慮到經(jīng)濟效益，應(yīng)取0.925使校正系數(shù)，該設(shè)計采用殼側(cè)2程，管側(cè)大于2程的換熱器：℃5）傳熱面積取K=470W·m-2·℃-1，1W=3.6kJ/h，則：6）初選換熱器這里選擇單管程管數(shù)為n1，的管內(nèi)徑為0.02m。50%MDEA溶液的密度為：8則：取管程流速為0.55s，根據(jù)得n1=223。 取管程數(shù)為4，總管數(shù)。由傳熱面積：，得單程管長：7.63m，圓整到8m。初選換熱器型號為：AES，表9-1初選換熱器相關(guān)參數(shù)2.4冷卻器核算2.4.1阻力損失校核管程阻力損失△Pt1）基礎(chǔ)參數(shù)管程流速：m/s密度：粘度：2.38cp=2.38×10-3pa·s雷諾數(shù)：摩擦系數(shù)：絕對粗糙度mm，則相對粗糙度0.004，可得0.0042。2）壓降3）局部阻力的壓降根據(jù)，取1.4，則：1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)該設(shè)計用正方形斜轉(zhuǎn)45°排列，故管束中心線上的管束：取擋板間距0.2m，則最大截面積：m2水在25℃時的密度：；粘度：，則水的體積流量：流速：雷諾數(shù)：摩擦系數(shù)：折流擋板數(shù)：2）通過管束阻力損失由于該設(shè)計管束采用正方形斜轉(zhuǎn)45°排列，故管子排列方式校正系數(shù)F=0.4。3）流體通過折流擋板缺口的阻力損失根據(jù)，F(xiàn)S取1.15kPa3）換熱管中的阻力損失滿足阻力損失為10~100kPa要求，故合理可用。2.4.2傳熱面積校核管程傳熱系數(shù)αi51.35℃、50%MDEA溶液的的比熱容給熱系數(shù)普朗特數(shù)：21.6148由于10000，故校正系數(shù)：又，故：W/(m2·K)給熱系數(shù)：W/(m2·K)傳熱系數(shù)αo：25℃水比熱容.給熱系數(shù)0.599W/(m·K)。因為1.4487×105在2×（103~106）之間：在液體加熱時取為1.05，冷卻時取為0.95。帶入得：MDEA溶液的污垢熱阻RSi=0.000344m2·K·W-1，由于0.5067m/s<1m/s，t=25℃<50℃，故殼程側(cè)水的污垢熱阻可以忽略不計，取鋼管的熱導(dǎo)率45W·m-1·K-1，則：傳熱面積：換熱面積余量：滿足要求，故所選換熱器合適、可用。

3泵的性能比較及選型3.1泵的性能比較表11-1化工用泵的特性比較3.2泵的選型3.2.1MDEA循環(huán)泵50%MDEA溶液30℃密度：循環(huán)泵的流量為若將液體送20m，阻力損失為5m，在以上流量下流過管路所需的壓頭為H1=25m，泵的效率為