摘 要

本文论述了板翅式换热器（P-F-H-E）的结构形式和它的发展过程，通过查阅文献资料知晓了P-F-H-E的计算公式和设计方法。

对工艺流程进行了物料衡算和能量衡算，利用P-F-H-E的计算公式在一定工艺条件下进行设计，再利用管壳式换热器的计算公式在同一工艺情况下进行了设计与核算。本文用Aspen Plus流程模拟软件对B302-1、B302-2、B303以及B304过热器进行了计算模拟，并且分析了模拟结果。对P-F-H-E的初步模拟是本文的重点探讨和分析的内容。根据四个过热器的设计条件，使用Aspen MUSE软件进行进一步模拟，计算出四台换热器的流速、换热面积、比率、管长等换热器的基础参数；也用Aspen Plus软件进行了简捷计算，然后导入EDR软件，进行了管壳式换热器的模拟，通过模拟计算得出结构参数；最后对Aspen Plus、EDR 与MUSE软件模拟结果进行了比较。

关键词：P-F-H-E 管壳式换热器 硫磺制酸过热器 Aspen MUSE

Aspen Plus EDR 过热器

Process Design of Plate - fin Heat Exchanger for 300kt / a Sulfur Sulfuric Acid superheater

Abstract

In this paper， the structure of plate-fin exchanger and its brief development are expounded. The calculation formulas， designing information and design method of plate-fin exchanger are browsed. Material balance and energy balance of technical process are also done. First， computing formulas of plate-fin exchanger are fully made use of designing under some technical conditions. Second， the formulas of shell-and-tube heat exchanger are exploited to simulate and calculation in the same condition. In this paper， Aspen Plus (process simulation software) is used to make calculated simulation: B304， B303， B302-1 and B302-2. Moreover， the all the results of process simulation is analyzed. The primary simulation of plate-fin heat exchanger is the main content of discussion and analysis. In this paper， according to the design formulas and design condition of 4 heat exchangers， Aspen MUSE is also used to simulate the result of velocity， heat exchanger area， ratio， pipe range to make a Plate-fin heat exchangers. First step， Aspen Plus are used to conducted simple calculation， and then property data of single heat exchanger calculated by Aspen Plus are imported to EDR to conduct specific simulation and simple calculation result of four single heat exchangers are imported to MUSE to simulate shell-and-tube heat exchanger. Finally， both result of shell-and-tube heat exchanger and plate-fin heat exchanger is charted to make full and particular comparison..

Key Words: plate-fin heat exchanger; Shell-and-tube heat exchanger; Aspen Plus; EDR; MUSE; superheater unit

目录

板翅式换热器用于300 kt/a硫磺制过热器器的工艺设计 I

第1章 文献综述 1

1.1 简要介绍 1

1.2 P-F-H-E优点和设计 2

1.3 P-F-H-E的基本结构 3

1.4 P-F-H-E的基本制造 5

1.5 技术发展与应用前景 5

1.6 论文研究内容与意义 6

第2章 流程介绍及计算方法 7

2.1 流程介绍 7

2.2计算方法 11

第3章 管壳式换热器模拟 17

3.1管壳式换热器简介： 17

3.2设计工具简介 17

3.3 Aspen plus简捷计算 17

3.3.1 计算过程 17

3.3.2 计算数据 20

3.3.3 模拟结果 23

3.4 EDR design 及 rating 步骤 26

3.4.1 EDR软件简要介绍 26

3.4.2 EDR软件的设计 26

3.4.3核算 33

第4章 P-F-H-E模拟 48

4.1设计工具MUSE的简介 48

4.2 PFIN简捷计算 50

4.3 simulation-MUSE详细计算 53

4.4逐层扫描 54

第5章 总结与展望 60

参考文献 63

致谢 65

第1章 文献综述

1.1 简要介绍

硫磺作为原料制备硫酸，炉气无需进行净化，在降温后即可进入转化这一工段，转化后让溶液吸收便可成酸。此流程无废液、有害废渣排出，流程简便，成本低廉，以硫磺制酸艺流程主要有：原料的预处理、硫熔、硫焚、转化、干燥和成品^[1]。

自从上世纪60年代开始，因受世界性的能源危机的作用， 强化传热技术又有了长足的发展。在国内，近二十多年以来，传热强化技术在多相流体的对流传热中有了很大发展，同样在单相流体的传热对流中也有了大发展，在液相蒸发与蒸汽冷凝的传热中也有了很大的进步，在其他传热方面也有了长足的进步^[2]。

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