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合成氨装置-中温加压第一热交换器

摘要：本设计需要设计一台适用于合成氨变化工段的浮头式换热器，要求是满足中温加压变化工艺。本换热器传热系数为17W/m2.℃，换热面积为682.5m2，传热面积裕度36%，公称直径为DN=1500mm，换热器总长约为11300mm，设备净重26383kg，充满水时设备最大重量为38083kg，换热面积为682.5m2，属于第Ⅱ类压力容器。半水煤气与变换气危害程度是中度，属于第一组介质。换热管选用规格为φ25×2.5mm的标准无缝钢管，长度9m，排列方式转角正方形。半水煤气走壳程，变换气走管程，壳程的设计压力2.31Mpa，设计温度是170℃；管程设计压力是1.98Mpa、设计温度是350℃。本换热器是单壳程双管程。壳体壁厚20mm，材料是Q345R，前管箱封头是EHA1500×20-Q345R,，后管箱EHA1600×20-Q345R，球冠形封头是SDH1500×24(19.7)-Q345R；管板材料是16MnⅡ锻件，固定管板厚度128mm，浮动管板厚度110mm。容器法兰为长颈对焊法兰，除浮动管箱的法兰为DN1600mm，其余三个法兰均为DN1500mm，浮头法兰厚度计算得120mm。折流板计算时取18块，实际绘图时为16块折流板，间距450mm，上下布置。管程需要设置防冲板，接管均选取外径530mm，管程接管壁厚是48mm，壳程接管壁厚42mm。

最后选取固定端管箱用Solidworks三维建模，并进行有限元进行分析。

关键词：浮头式换热器；工艺计算；结构计算；有限元分析

Syntheticammoniaplant-mediumtemperaturepressurizedfirstheatexchanger

Abstract：Thisdesignrequiresthedesignofafloatingheadheatexchangersuitablefortheammoniasynthesissection.Therequirementistomeetthemediumtemperaturepressurechangeprocess.ThenominaldiameteroftheheatexchangerisDN=1500mm,thetotallengthoftheheatexchangerisapproximately11300mm,thenetweightoftheequipmentis26383kg,themaximumweightoftheequipmentwhenwaterisfullis38083kg,andtheheatexchangeareais682.5m2,whichbelongstothepressurevesselofthesecondtype.Half-watergasandshiftgasdamageismoderate,belongingtothefirstgroupofmedia.Theheatexchangetubesaremadeofstandardseamlesssteeltubeswithasizeofφ25×2.5mm,withalengthof9mandanarrangementofsquarecorners.Thehalf-watergasgoesthroughtheshellprocess,shiftsthegastogothroughthetubeprocess,thedesignpressureoftheshellprocessis2.31Mpa,thedesigntemperatureis170°C;thedesignpressureofthetubeprocessis1.98Mpa,andthedesigntemperatureis350°C.Theheatexchangerisasingle-shelldual-tubeprocess.Theshellthicknessis20mm,thematerialisQ345R,thefronttubeboxheadisEHA1500×20-Q345R,thereartubeboxEHA1600×20-Q345R,thesphericalhea