废轮胎热解装置中冷凝系统设计thedesignofcondensatesystemsinwastetirespyroly
随着经济的发展与汽车行业在世界的繁荣，每年废弃的轮胎正急剧增加，而相对应没有一个好的处理废弃轮胎的方法，导致废弃轮胎对环境有着很大的压力。对于处理废旧轮胎，国内外有着诸多的方法，例如焚烧、填埋、作为燃料及热解等方式。堆放填埋能够处理大量废弃轮胎，但是从长远来看，并不能达到可持续发展的要求。传统焚烧虽然能快速处理大量的废弃轮胎，但会对大气造成严重的危害。热解作为一种化学工艺，不仅能够处理好亟待处理的废弃轮胎，还能够得到高附值产物，这对于处理好废弃轮胎有很大意义。在用废轮胎制油的过程中，废轮胎裂解油气的冷凝换热环节，是影响废轮胎热解油产率与质量的最关键因素之一。而在废轮胎裂解制油的全套设备中，冷凝换热装置的设计并没有非常成熟的理论方法可以利用。这导致人们在开发这类设备时，不得不采用经验以及估算的方法，这对废轮胎热解油制取生产设备的精细化制造有非常大影响，进而影响到整个废轮胎热解油行业的发展。针对上述问题，本论文在大量阅读国内外文献在冷凝换热装置设计理论与方法的基础上，采用混合式冷凝换热装置，具体研究高温裂解油气与常温废轮胎热解油在冷凝装置中直接接触进而冷凝液化的方式。提出了在整套冷凝设备中的设计方法、步骤、参数以及取值，研究设计出了适用于年产5000吨制油装置的冷凝换热系统，包括冷凝液化装置以及油—水换热器。关键字废轮胎热解油；裂解油气冷凝液化；换热系统
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究发展现状 1
1.2.1 国内研究发展现状 1
1.2.2 国外研究发展现状 2
1.3 本文研究内容 3
第二章 冷凝换热系统的设计与研究 4
2.1 气体冷凝换热器的选型 4
2.1.1 间壁式冷凝换热器 4
2.1.2 混合式冷凝换热器 5
2.2 冷凝换热系统的设计 6
2.3 冷凝换热系统的热量计算 7
2.3.1 废轮胎热解油的制取条件 7
2.3.2 废轮胎热解油及裂解油气的物理特性 7
2.3.3 系统热量传递计算 8
2.4 冷凝系统中部分设备的设计选型 9
2.4.1 板式换热器的设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
9
2.4.2 水流量计算及冷却塔的设计选型 14
2.4.3 储油罐与缓冲罐的设计 15
2.5 本章小结 15
第三章 混合冷凝换热器的设计与优化分析 16
3.1 混合式冷凝换热器的设计理论研究 16
3.1.1 混合式冷凝换热器的结构原理 16
3.1.2 液柱式混合冷凝换热器的传热理论研究 17
3.1.3 混合式冷凝换热器核心尺寸的设计计算 21
3.2 混合式冷凝换热器的优化分析 24
3.2.1 塔板通孔直径的取值对冷凝换热器设计尺寸的影响 24
3.2.2 冷凝换热器其他尺寸的选择计算 28
3.3 本章小结 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着汽车工业的快速发展，每年都会产生大量的废弃轮胎。据估计，世界上轮胎年产量高达700万t，欧洲2.5x10^6 t/a，美国2.5x10^6 t/a，日本0.8 x 10^6 t/a，中国1.0x10^6 t/a,报废率为55.4%。按照近阶段的统计，2013年我国废轮胎存积量已达2.99亿条，并以每年约8%~10%的速度增长。轮胎主要由橡胶、化学助剂以及炭黑等组成，自然环境下降解困难，它的堆积以及填埋会占用宝贵的土地资源，对废旧轮胎的处理已经迫在眉睫[1]。
目前废旧轮胎的回收利用有许多途径，包括翻新、作为燃料燃烧和热解等。热解处理方式已经得到了许多学者的青睐，废轮胎热解的产物有热解气，热解油及炭黑，热解气净化后作为热解装置的燃气，热解油一可以作为燃料油，又可经过深加工作为化工产品再利用，热解炭黑可以作为填充炭黑，属于可利用的范畴[2]。
针对废轮胎热解装置中冷凝系统的设计，需要的不仅是将分解的油气处理符合各项指标，还需要其符合实际需要，简单经济，能够取得良好的经济效益。所以选择一个更加合理的冷凝系统必不可少。对分解出来的油气进行处理，主要有两个方面：
对废轮胎热解的气体直接加以焚烧；这种方法简单易操作，虽然可以避免油气排放对大气环境的直接污染，但是直接浪费了大量的能源。
采取措施进行油气回收，重新得以利用。两种方法各有优劣，但采取措施进行油气回收是一种最经济有效、也最科学的方法[3]。由此可见，在国家大力倡导节省能源、节能减排、可持续发展的的情况下，加强对废轮胎热解油气的收发作业的意义重大。
本文主要进行废轮胎热解装置当中的冷凝系统进行设计，使得热裂解产生的油气能够更好的进行回收利用，并且使得这种回收技术能够得到利用。
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 国内研究发展现状
我国石油化工发展迅速，炼油厂、储油库已经达到数千多个，加油站超过10万，而这些油气的诸多作业都离不开油气回收设备，例如油气的储存、运输、销售等等。而在国内经济不断发展，回收油气设备、油库大量出现的情况下，造成大型炼油项目急需良好的油气回收装置，这种趋势使得冷凝回收油气行业的发展提供了机遇。然而近些年国内油气回收行业主要停留在试验阶段，然而并没有成熟的设备，也没有得到一个好的推广。随着世界对环保意识以及能源回收利用的不断提高，国内政府也在加强能源再利用的力度。北京市政府在这一问题上采取了一系列措施：在2006年内要对北京的数千加油站完成油气回收工程；另外开展近期对数十个油库的油气回收工作；在其下改造的有北京燕山石化公司、中国石化北京设计院等，其中中国石化北京研究院有了具体设计方案，这项油气回收工程的可行性研究已经完成。据悉，上海部分油库已经在进行油气回收的规划。大陆周边如台湾又在重视这方面的问题，不但法规上给予支持，而且在财政上也给予部分补贴[4]。
在废轮胎热解装置当中冷凝系统的设计这块，国内学者都在进行研究生设计，并且已经有了一些初步的成果。总的来说，这方面领域在国内并不成熟，并没有一个非常好的产品大规模出现在市场。
1.2.2 国外研究发展现状
欧美发达国家从20世纪60年代就开始将油气回收技术进行研究，先从制定油气排放标准开始，重点提出通过降低油品蒸发以及以保护环境来防止油气污染。例如：美国不同地区按照地区特点如人口密度不同规定不同的标准，每1L汽油排放的油气中标准小于l0mg/L，20mg/L，35mg/L；欧盟部分国家通过立法来严格控制油气的排放浓度，工业废气中非甲烷含量小于35g/m3，150g/m3等等[5]。美国、欧盟等发达国家就在二十世纪六七十年代就已经研制出一套完整的油气回收设备，例如成套的活性炭吸附法设备以丹麦库索深公司和美国乔丹公司为代表，成套使用膜分离油气回收设备德国做的正火，油气回收技术由于这些成果而得到不断优化。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究发展现状 1
1.2.1 国内研究发展现状 1
1.2.2 国外研究发展现状 2
1.3 本文研究内容 3
第二章 冷凝换热系统的设计与研究 4
2.1 气体冷凝换热器的选型 4
2.1.1 间壁式冷凝换热器 4
2.1.2 混合式冷凝换热器 5
2.2 冷凝换热系统的设计 6
2.3 冷凝换热系统的热量计算 7
2.3.1 废轮胎热解油的制取条件 7
2.3.2 废轮胎热解油及裂解油气的物理特性 7
2.3.3 系统热量传递计算 8
2.4 冷凝系统中部分设备的设计选型 9
2.4.1 板式换热器的设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
9
2.4.2 水流量计算及冷却塔的设计选型 14
2.4.3 储油罐与缓冲罐的设计 15
2.5 本章小结 15
第三章 混合冷凝换热器的设计与优化分析 16
3.1 混合式冷凝换热器的设计理论研究 16
3.1.1 混合式冷凝换热器的结构原理 16
3.1.2 液柱式混合冷凝换热器的传热理论研究 17
3.1.3 混合式冷凝换热器核心尺寸的设计计算 21
3.2 混合式冷凝换热器的优化分析 24
3.2.1 塔板通孔直径的取值对冷凝换热器设计尺寸的影响 24
3.2.2 冷凝换热器其他尺寸的选择计算 28
3.3 本章小结 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着汽车工业的快速发展，每年都会产生大量的废弃轮胎。据估计，世界上轮胎年产量高达700万t，欧洲2.5x10^6 t/a，美国2.5x10^6 t/a，日本0.8 x 10^6 t/a，中国1.0x10^6 t/a,报废率为55.4%。按照近阶段的统计，2013年我国废轮胎存积量已达2.99亿条，并以每年约8%~10%的速度增长。轮胎主要由橡胶、化学助剂以及炭黑等组成，自然环境下降解困难，它的堆积以及填埋会占用宝贵的土地资源，对废旧轮胎的处理已经迫在眉睫[1]。
目前废旧轮胎的回收利用有许多途径，包括翻新、作为燃料燃烧和热解等。热解处理方式已经得到了许多学者的青睐，废轮胎热解的产物有热解气，热解油及炭黑，热解气净化后作为热解装置的燃气，热解油一可以作为燃料油，又可经过深加工作为化工产品再利用，热解炭黑可以作为填充炭黑，属于可利用的范畴[2]。
针对废轮胎热解装置中冷凝系统的设计，需要的不仅是将分解的油气处理符合各项指标，还需要其符合实际需要，简单经济，能够取得良好的经济效益。所以选择一个更加合理的冷凝系统必不可少。对分解出来的油气进行处理，主要有两个方面：
对废轮胎热解的气体直接加以焚烧；这种方法简单易操作，虽然可以避免油气排放对大气环境的直接污染，但是直接浪费了大量的能源。
采取措施进行油气回收，重新得以利用。两种方法各有优劣，但采取措施进行油气回收是一种最经济有效、也最科学的方法[3]。由此可见，在国家大力倡导节省能源、节能减排、可持续发展的的情况下，加强对废轮胎热解油气的收发作业的意义重大。
本文主要进行废轮胎热解装置当中的冷凝系统进行设计，使得热裂解产生的油气能够更好的进行回收利用，并且使得这种回收技术能够得到利用。
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 国内研究发展现状
我国石油化工发展迅速，炼油厂、储油库已经达到数千多个，加油站超过10万，而这些油气的诸多作业都离不开油气回收设备，例如油气的储存、运输、销售等等。而在国内经济不断发展，回收油气设备、油库大量出现的情况下，造成大型炼油项目急需良好的油气回收装置，这种趋势使得冷凝回收油气行业的发展提供了机遇。然而近些年国内油气回收行业主要停留在试验阶段，然而并没有成熟的设备，也没有得到一个好的推广。随着世界对环保意识以及能源回收利用的不断提高，国内政府也在加强能源再利用的力度。北京市政府在这一问题上采取了一系列措施：在2006年内要对北京的数千加油站完成油气回收工程；另外开展近期对数十个油库的油气回收工作；在其下改造的有北京燕山石化公司、中国石化北京设计院等，其中中国石化北京研究院有了具体设计方案，这项油气回收工程的可行性研究已经完成。据悉，上海部分油库已经在进行油气回收的规划。大陆周边如台湾又在重视这方面的问题，不但法规上给予支持，而且在财政上也给予部分补贴[4]。
在废轮胎热解装置当中冷凝系统的设计这块，国内学者都在进行研究生设计，并且已经有了一些初步的成果。总的来说，这方面领域在国内并不成熟，并没有一个非常好的产品大规模出现在市场。
1.2.2 国外研究发展现状
欧美发达国家从20世纪60年代就开始将油气回收技术进行研究，先从制定油气排放标准开始，重点提出通过降低油品蒸发以及以保护环境来防止油气污染。例如：美国不同地区按照地区特点如人口密度不同规定不同的标准，每1L汽油排放的油气中标准小于l0mg/L，20mg/L，35mg/L；欧盟部分国家通过立法来严格控制油气的排放浓度，工业废气中非甲烷含量小于35g/m3，150g/m3等等[5]。美国、欧盟等发达国家就在二十世纪六七十年代就已经研制出一套完整的油气回收设备，例如成套的活性炭吸附法设备以丹麦库索深公司和美国乔丹公司为代表，成套使用膜分离油气回收设备德国做的正火，油气回收技术由于这些成果而得到不断优化。
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