Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt loại shell and tube

KHOA HÓA – LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Báo cáo tiểu luận

Tính toán, thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt loại “ Shell
and Tube ” ứng dụng trong nhà máy công nghiệp hóa
chất
Giáo viên hướng dẫn: Ths Hà Văn Hảo
Sinh viên thực hiện: Phùng Thị Thu Trang
Lê Quang Dương
Nguyễn Anh Sơn
Cao Hồng Quân
Vũ Bá Ngọc

1


NỘI DUNG
01

Tổng quan
02

Nội dung và thực nghiệm
03

Kết quả và thảo luận

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 ĐỊNH NGHĨA

Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện sự trao
đổi nhiệt giữa chất cần gia công với chất mang nhiệt nóng hoặc
lạnh.

Hình 1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt Shell and tube
3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
Trong công nghiệp hiện nay các TBTĐN được sử dụng phổ biến

Loại có vỏ bọc

4

Loại ống lồng ống

Loại tấm

Loại ống chùm

Loại xoắn ốc

Loại ống có gân

CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM

2.1. Tính toán

• Sử dụng phần mềm Aspen Hysys
v8.8

2.2. Thiết kế

• Sử dụng phần mềm Heat Exchanger
Design and Rating v8.8

Thiết kế TBTĐN E206 (Dây chuyền sản xuất HNO3
96%).
Thiết kế thiết bị gia nhiệt trong quá trình sản xuất
Cumene.
Thiết bị gia nhiệt Oxy E-1309 (Xưởng khí hóa than –
Nhà máy đạm Ninh Bình).
5


CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT HNO3 96%

6


CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
2.1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT BẰNG CÔNG CỤ HYSYS

Lưu lượng dòng
nước nóng cần
cung cấp 7730 kg/h
7


CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
2.2 THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ASPEN HEAT
EXCHANGER AND RATING
Bước 1: Khởi động chương trình Aspen Exchanger Design and Rating
và tạo Case mới. Lựa chọn TBTĐN dạng Shell and Tube

New
Tạo Case

Shell & Tube
Lựa chọn kiểu
TBTĐN
Create
Tạo file và vào
môi trường thiết kế
8


CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
2.2 THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ASPEN HEAT
EXCHANGER DESIGN AND RATING
 Bước 2: Thiết lập thông số dòng vật chất Process Data

Dòng nóng

9

Dòng lạnh


CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
2.2 THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ASPEN HEAT
EXCHANGER DESIGN AND RATING
 Bước 3: Lựa chọn hình dạng cấu tạo thiết bị (Exchanger Geometry)

10


CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
2.2 THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT BẰNG ASPEN HEAT
EXCHANGER DESIGN AND RATING
Bước 4: Lựa chọn vật liệu (Materials of Contruction) và ấn (Run)

11


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 3.1a: Sơ đồ khối quá trình sản xuất cumene.
1-Thiết bị gia nhiệt, 2-Thiết bị phản ứng, 3-Mixer, 4-Thiết bị trao đổi nhiệt,
12

5-Van giảm áp, 6-Tháp tách, 7-Thiết bị gia nhiệt, 8-Van Giảm áp, 9-Thùng chứa

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nhiệt độ

Lưu

Áp suất

lượng

Stream

13

Vào

Ra

Vào

Ra

Shell

Nước tuần hoàn

260oC

210 oC

2.5 Mpa

2.5 Mpa

Tube

Nguyên liệu

25oC

210 oC

2.5 Mpa

2.5 Mpa 2481 kg/h

Bảng 3.3 Thông số kĩ thuật của thiết bị gia nhiệt trong sản xuất Cumeme


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

14

Hình 3.1b Bản vẽ chi tiết thiết bị trao đổi nhiệt trong dây chuyền
sản xuất Cumemen


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 3.2a Giai đoạn cấp nhiệt (Xưởng khí hóa than – Nhà máy đạm Ninh Bình)
15


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nhiệt độ

Nhiệt lượng

Áp suất

trao đổi

Stream

Shell

Tube

Nước tuần
hoàn
Oxy cao áp

Vào

Ra

Vào

Ra

269oC

210 oC

5.9 Mpa

5.7 Mpa

40 oC

180 oC

4.52 Mpa 4.52 Mpa

Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật của thiết bị E1309
16

2.4MW


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

17

Hình 3.2b Bản vẽ chi tiết thiết bị gia nhiệt Oxy E-1309
(Xưởng khí hóa than – Nhà máy đạm Ninh Bình).

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nhiệt độ

Áp suất

Nhiệt lượng
trao đổi

Stream

Shell

Tube

Hơi nước
ngưng
Nước
làm mát

Vào

Ra

Vào

Ra

269oC

264 oC

5.1 Mpa 5.05 Mpa

43 oC

210 oC

0.2 Mpa 6.07 Mpa

Bảng 3.3 Thông số kĩ thuật của thiết bị E1308
18

1.12MW


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

19

Hình 3.2c Bản vẽ chi tiết thiết bị trao đổi nhiệt cho nước bảo vệ đầu
đốt E-1308 (Xưởng khí hóa than – Nhà máy đạm Ninh Bình).


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

20

Hình 3.3a Sơ đồ công nghệ sản xuất Ete (Nhà máy Z195)

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nhiệt độ

Lưu

Áp suất

lượng

Stream

Shell

Tube

Nước tuần
hoàn
Ete

Vào

Ra

5C

5C

35 C

15 C

o

o

o

o

Vào

Ra

0.5

0.5

kg/cm2

kg/cm2

0.3

0.3

kg/cm2

kg/cm2

Bảng 3.4 Thông số kĩ thuật của thiết bị ngưng tụ Ete D1
21

Vào

200 l/h


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

22

Hình 3.3b Bản vẽ chi tiết thiết bị ngưng tụ Ete


CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hiểu hơn về thiết bị trao đổi nhiệt, về cấu tạo, nguyên lý
hoạt động của từng loại thiết bị trao đổi nhiệt.
Sự phát triển khoa học kỹ thuật và sự ứng dụng tin học
vào trong công nghiệp đã giúp cho quá trình tính toán thiết kế
các thiết bị trao đổi nhiệt đơn giản hơn, thuật tiện và tiết kiệm
thời gian hơn.
Phổ biến rộng rãi hơn phần mềm trong ngành công
nghiệp hóa học.

23

Cảm ơn sự lắng nghe của thầy,
cô giáo và các bạn!!!
LOGO
24