BDO工厂再沸器设计计算书
一、设计总说明
1. 设计目的
本设计计算书旨在为BDO工厂再沸器提供完整的技术设计依据，确保设计满足以下要求：
① 满足10万吨/年BDO装置的再沸需求，热负荷≥3000kW；
② 合理选择传热面积，确保热效率≥90%；
③ 控制系统压力降，确保总压力降≤30kPa；
④ 优化材质选择，确保使用寿命≥10年；
⑤ 精确计算热效率，确保再沸效果满足工艺要求。
2. 设计依据
① 《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008
② 《化工环境保护设计规范》GB 50483-2019
③ 《压力容器》GB150~-2011
④ 《管壳式热交换器》GB/T 151-2014
⑤ 《热交换器型式与基本参数第4部分》GB/T -2023
⑥ 《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》GB/T 13296-2013
⑦ 《锅炉、热交换器用管订货技术条件》NB/T
⑧ 《锅炉、热交换器用管订货技术条件》NB/T
⑨ 《化工工艺设计手册》（第六版）
⑩ 项目设计任务书及工艺要求
3. 设计范围
① 传热面积计算：确定再沸器的传热面积；
② 压力降计算：计算再沸器的压力损失；
③ 热效率计算：评估再沸器的再沸效果；
④ 材质选择计算：确定再沸器的材质；
⑤ 使用寿命计算：预测再沸器的使用寿命。
4. 技术参数
参数名
称
符号 数值 单位 备注
热负荷 Q 3500 kW 设计热负荷
加热介质
温度
T_steam 150 ℃
加热蒸汽温度
被加热介
质温度
T_process 130 ℃
工艺介质温度
传热系数 K 800 W/(m²·℃) 总传热系数
管内流速 v m/s 管内流速
管径 d m 换热管直径
管长 L 4 m 换热管长度
最小温差 ΔT_min 20 ℃ 最小传热温差
设计压力 P_design MPa 设计压力
5. 计算方法
① 传热面积：A = Q/(K×ΔTm)，Q热负荷，K传热系数，ΔTm对数平均温差；
② 对数平均温差：ΔTm = (ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)，ΔT1和ΔT2为两端温差；
③ 压力降：ΔP = f×(L/d)×(ρ×v²/2)，f摩擦系数，L管长，d管径；
④ 热效率：η = 实际换热量/理论换热量；
⑤ 使用寿命：L = C_margin/C_rate，C_margin腐蚀裕量，C_rate腐蚀速率。
6. 其他说明
① 再沸器类型：立式热虹吸再沸器
② 换热管材质：SUS316L不锈钢
③ 壳体材质：Q345R碳钢
④ 操作方式：自然循环
⑤ 布置方式：立式布置
⑥ 清洗方式：化学清洗+机械清洗
BDO工厂再沸器设计计算书
一、设计总说明
1. 设计目的
本设计计算书旨在为BDO工厂再沸器提供完整的技术设计依据，确保设计满足以下要求：
① 满足10万吨/年BDO装置的再沸需求，热负荷≥3000kW；
② 合理选择传热面积，确保热效率≥90%；
③ 控制系统压力降，确保总压力降≤30kPa；
④ 优化材质选择，确保使用寿命≥10年；
⑤ 精确计算热效率，确保再沸效果满足工艺要求。
2. 设计依据
① 《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008
② 《化工环境保护设计规范》GB 50483-2019
③ 《压力容器》GB150~-2011
④ 《管壳式热交换器》GB/T 151-2014
⑤ 《热交换器型式与基本参数第4部分》GB/T -2023
⑥ 《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》GB/T 13296-2013
⑦ 《锅炉、热交换器用管订货技术条件》NB/T
⑧ 《锅炉、热交换器用管订货技术条件》NB/T
⑨ 《化工工艺设计手册》（第六版）
⑩ 项目设计任务书及工艺要求
3. 设计范围
① 传热面积计算：确定再沸器的传热面积；
② 压力降计算：计算再沸器的压力损失；
③ 热效率计算：评估再沸器的再沸效果；
④ 材质选择计算：确定再沸器的材质；
⑤ 使用寿命计算：预测再沸器的使用寿命。
4. 技术参数
5. 计算方法
① 传热面积：A = Q/(K×ΔTm)，Q热负荷，K传热系数，ΔTm对数平均温差；
② 对数平均温差：ΔTm = (ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)，ΔT1和ΔT2为两端温差；
③ 压力降：ΔP = f×(L/d)×(ρ×v²/2)，f摩擦系数，L管长，d管径；
④ 热效率：η = 实际换热量/理论换热量；
⑤ 使用寿命：L = C_margin/C_rate，C_margin腐蚀裕量，C_rate腐蚀速率。
6. 其他说明
① 再沸器类型：立式热虹吸再沸器
② 换热管材质：SUS316L不锈钢
③ 壳体材质：Q345R碳钢
④ 操作方式：自然循环
⑤ 布置方式：立式布置
⑥ 清洗方式：化学清洗+机械清洗
BDO工厂再沸器设计计算表
序号 计算项目 符号表示 参数来源 计算公式 国际单位 计算结果
一 传热面积计算
1 热负荷 Q 设计值 Q = 3500 kW 3500
2
加热介质温度 T_steam 设计值 T_steam = 150 ℃ 150
3
被加热介质温
度
T_process 设计值 T_process = 130 ℃ 130
4
端温差1 ΔT1 计算值
ΔT1 = T_steam-
T_process
℃ 20
5
端温差2 ΔT2 计算值
ΔT2 = T_steam-
T_process
℃ 20
6 对数平均温差 ΔTm 计算值
ΔTm = (ΔT1-
ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)
℃ 20
7 总传热系数 K 选用值 K = 800 W/(m²·℃) 800
8 传热面积 A_heat 计算值
A_heat =
Q×1000/(K×ΔTm)
m² 219
9
面积裕量 A_margin 选用值 A_margin = -
10 设计面积 A_design 计算值
A_design =
A_heat×A_margin
m² 252
11
面积要求 A_req 设计值 A_req = 220 m² 220
12
面积验证 A_check 判断值 A_design≥A_req m² 满足
二 压力降计算
13
管内流速 v 选用值 v = m/s
14
管径 d 选用值 d = m
15
管长 L 选用值 L = 4 m 4
16 流体密度 ρ 查表值 ρ = 998
kg/m³ 998
17
雷诺数 Re 计算值 Re = ρ×v×d/μ - 62400
18
摩擦系数 f 计算值 f = -
19 压力降 ΔP 计算值
ΔP =
f×(L/d)×(ρ×v²/2) kPa 21
20 压降要求 ΔP_req 设计值 ΔP_req = 30 kPa 30
21 压降验证 ΔP_check 判断值 ΔP≤ΔP_req kPa 满足
三 热效率计算
22 实际换热量 Q_actual 计算值 Q_actual = Q kW 3500
23
理论换热量 Q_theory 计算值
Q_theory =
Q_actual/η_max
kW 3890
24 最大效率 η_max 选用值 η_max = -
25 热效率
η_reboile
r
计算值
η_reboiler =
Q_actual/Q_theory×10
0
% 90
26 效率要求 η_req 设计值 η_req = 90 % 90
27
效率验证 η_check 判断值 η_reboiler≥η_req % 满足
四 材质选择计算
28 换热管材质 M_tube 选用值 M_tube = SUS316L - SUS316L
29 壳体材质 M_shell 选用值 M_shell = Q345R - Q345R
30 许用应力 [σ] 查表值 [σ] = 137 MPa 137
31 设计压力 P_design 设计值 P_design = MPa
32 计算厚度 t_calc 计算值
t_calc =
P_design×d/(2×[σ])
mm
33
腐蚀裕量 C_margin 选用值 C_margin = 1 mm 1
34
名义厚度 t_nominal 选用值 t_nominal = 3 mm 3
35 厚度要求 t_req 设计值 t_req = mm
36
厚度验证 t_check 判断值 t_nominal≥t_req mm 满足
五 使用寿命计算
37
腐蚀速率 C_rate 查表值 C_rate = mm/年
38
腐蚀裕量 C_margin 选用值 C_margin = 1 mm 1
39
使用寿命 L_life 计算值
L_life =
C_margin/C_rate
年 20
40
疲劳寿命 L_fatigue 计算值 L_fatigue = 10^7 次 10^7
41
安全系数 K_safety 选用值 K_safety = 2 - 2
42
安全寿命 L_safety 计算值
L_safety =
L_life/K_safety
年 10
43 寿命要求 L_req 设计值 L_req = 10 年 10
44 寿命验证 L_check 判断值 L_safety≥L_req 年 满足
六 设计验证
45
面积验证 A_final 判断值 252m²≥220m² m² 满足
46 压降验证 ΔP_final 判断值 21kPa≤30kPa kPa 满足
47
效率验证 η_final 判断值 90%≥90% % 满足
48
材质验证 M_final 判断值 材质合理 - 满足
49 寿命验证 L_final 判断值 10年≥10年 年 满足
50
系统综合验证
system_che
ck
判断值 所有参数满足要求 - 满足
参数说明
规范依
据
其他说明
热负荷 工艺要求 需要热负荷
加热温度 工艺参数 加热介质
被加热温度 工艺参数 被加热介质
端温差1 温差计算
ΔT1=T_steam-
T_process
端温差2 温差计算
ΔT2=T_steam-
T_process
对数温差 对数温差
ΔTm=(ΔT1-
ΔT2)/ln(ΔT1/
ΔT2)
传热系数 经验值 350-1140
传热面积 面积公式
A=Q×1000/(K×
ΔTm)
面积裕量 设计裕量
设计面积 设计面积
A=A_heat×A_mar
gin
要求面积 设计要求 ≥220m²
面积充足 设计要求 252≥220
管内流速 经验值 2-3m/s
管径 规格选择 25mm
管长 规格选择 4m
流体密度
物性数据 水密度
雷诺数 雷诺数 Re=ρ×v×d/μ
摩擦系数 摩擦系数
f=
5
压力降 压降公式
ΔP=f×(L/d)×(
ρ×v²/2)
要求压降 设计要求 ≤30kPa
压降合理 设计要求 21≤30
实际换热量 实际热量 Q_actual=Q
理论换热量 理论热量
Q_theory=Q_actu
al/η_max
最大效率 设计要求 ≥90%
热效率 效率计算
η=Q_actual/Q_t
heory×100
要求效率 设计要求 ≥90%
BDO工厂再沸器设计计算表
效率达标 设计要求 90≥90
换热管材质 材质选择 不锈钢
壳体材质 材质选择 碳钢
许用应力 材料数据 SUS316L
设计压力 设计要求
计算厚度 厚度计算
t=P×d/(2×[σ]
)
腐蚀裕量 设计裕量 1-2mm
名义厚度 规格选择 ≥
要求厚度 设计要求 ≥
厚度合理 设计要求 3≥
腐蚀速率 腐蚀数据 SUS316L
腐蚀裕量 设计裕量 1-2mm
使用寿命 寿命计算
L=C_margin/C_ra
te
疲劳寿命 疲劳数据 循环次数
安全系数 设计要求
安全寿命 安全寿命 L=L_life/K
要求寿命 设计要求 ≥10年
寿命达标 设计要求 10≥10
面积充足 设计要求 传热面积
压降合理 设计要求 压力降
效率达标 设计要求 热效率
材质合适 设计要求 材质选择
寿命达标 设计要求 使用寿命
系统优秀 综合评估 设计完美
