合成工段甲醇水冷器的改造研究

作     者：霍凌宇 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林玉娟;李洪伟

授予年度：2017年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：甲醇水冷器 管束振动 工艺计算 改造研究 模态分析 

摘      要：甲醇水冷器作为甲醇合成装置中的核心设备,其平稳运行与否直接影响产品的质量及企业的效益。本文针对某石化公司合成工段甲醇水冷器开工中出现振动严重,管束疲劳破坏等问题,进行了换热器管束振动研究。论文首先对甲醇水冷器工艺参数进行了核算和结构参数校核,应用Aspen Plus对甲醇水冷器的热负荷进行了估计,并基于换热器设计模块对改造前后的换热器性能进行了流程仿真。Aspen由于其物性数据库的存在,针对换热过程的相变分析较常规理论计算更精确。在此基础上,分别基于GB/T 151理论方法和HTFS仿真分析对换热器管束振动情况进行了计算和分析,以卡门涡街激振、湍流抖振和流体弹性不稳定为计算指标对甲醇水冷器进行了评定,验证了原换热器折流板存在间距过大、折流板厚度不足等设计缺陷是造成结构产生振动的主要原因,据此提出了换热器的改造设计方案,同时对改造后的换热器进行了工艺及振动校核。最后应用模态分析方法计算了改造前后的固有频率和前6阶振形,验证了改造的可行性。结果表明,甲醇水冷器改造方案,通过对换热管排布方式、壳体分程结构、折流板间距及形式的改进,可以实现降低振动的目的,改造后换热器换热裕量充足,抗振动性能优异。