1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

0 引言

由于我国日益加大的能源供求问题和能源结构的不合理，在大力开发新能源、提倡分布式能源等措施外，节能新技术、新工艺和节能标准的开发和制定对提高我国能源的利用效率，实现”十三五”计划中节能减排的目标，具有重要的意义[1]。

余热是一种二次能源，石油、煤炭和可燃气等一次能源在加热、冶炼、转换等工艺过程后会产生余热。工业中加热炉、锅炉排放的高温烟气是能耗高、污染高的主要原因之一，排烟问题一方面是由于烟气污染物的直接污染，另一方面就是排烟温度。炉子排烟温度一般在120-130℃左右，而燃用高硫燃料的排烟温度在150℃左右，至于加装暖风器的锅炉排烟温度则可达160-180℃，所以加热炉、锅炉排烟是一个有很大潜力的余热资源，排烟温度不仅浪费大量能源，还造成严重环境热污染[2]。在国家提倡的”节能减排”政策的环境下，减少锅炉排污量、提高锅炉效率尤为重要[3]。

本课题针对石油化工工艺中，中压加氢加热炉的烟气余热进行回收，有效降低排烟温度，达到余热回收与利用的目的。

1 加氢裂化的基本原理及特点

加氢裂化是石油炼制过程之一，是一种在高氢压、加热和催化剂存在的条件下，让重质油发生裂化反应，转化为喷气燃料、汽油、气体、柴油等的过程。加氢裂化原料一般有原油蒸馏所得到的重质馏分油，还有减压渣油经过溶剂脱沥青后的轻脱沥青油[4]。它们的主要特点是产品产率可以用不同操作条件控制，生产灵活性大，有的以生产低冰点喷气燃料、低凝点柴油为主，有的用于生产润滑油原料，有的以生产汽油为主。产品质量稳定性好（含硫、氧、氮等杂质少），已成为现代炼油和石油化学工业中最重要的重油深度加工工艺之一[5]。自1959年 Chevron公司Isocracking加氢裂化技术首次在美国加州里奇蒙炼油厂工业应用以来，加氢裂化技术的开发和应用均获得迅猛的发展[6]。截止2012年，全球加氢裂化装置总加工能力已达278 Mt/a以上，占原油一次加工能力的6.26 %[7]。

2加氢裂化工艺流程

加氢裂化的工艺种类很多，这里主要介绍两段法加氢裂化。

两段法加氢裂化采用两个反应器。 20世初主要用于煤及其衍生物的加氢裂化。 原料油先在第一段反应器进行加氢精制(HDS/HDN/HDO， 烯烃饱和HDA， 并伴有部分转化)，然后进入高压分离器进行气/液分离；高分顶部分离出的富氢气体在第一段循环使用。 高分底部的流出物进入分馏塔， 切割分离成石脑油、喷气燃料及柴油等产品；塔底的未转化油进入第二段反应器进行加氢裂化； 第二段的反应流出物进入第二段的高分， 进行气/液分离,其顶部导出的富氢气体在第二段循环使用； 第二段高分底部的流出物与第一段高分底部流出物， 进入同一分馏塔进行产品切割。如图1。

图1 两段法加氢裂化工艺流程示意图

两段法加氢裂化的特点：

（1).裂化段催化剂不耐H2S和NH3；

(2).第一、二段反应器、高分和循环氢(含循环压缩机)自成体系；

(3).工艺流程较复杂、投资及能耗相对较高；

(4).对原料油的适应性强，生产灵活性大，操作运转周期长；

(5).补充氢增压机、产品分馏塔两段公用。

3 烟气余热回收利用技术

3.1 余热回收利用的难点

回收利用烟气余热，将有效降低火力发电厂的煤耗，节约能源，减少排放。实际应用中，余热回收有一定的难度。若排烟温度低，而采用常规换热器的话，锅炉尾部受热面中烟气与工质的传热温差减小，传热面积增大，在有限的空间中布置的管多而密，会造成烟气流阻大、设备初投资增多金属消耗和引风机动力消耗大。在一般情况下，排烟温度每升高150-200℃,锅炉热效率大约会降低1%;而反之，排烟温度每降低150-200℃,锅炉的热效率大约就会升高1%[8]。实际应用中，排烟温度过低使低温受热面的壁温低于酸露点，而引起受热面金属的严重腐蚀，最终危及锅炉运行的安全[9]。

3.2 换热器的选择

换热器（heat exchanger），是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，它又被称为热交换器。换热器在动力、食品、化工、石油及其它很多工业生产中占有重要的地位[10]。换热器在化工生产中可作为冷凝器、蒸发器、加热器、冷却器和再沸器等，应用十分广泛。

按传热原理分类：

(1).蓄热式换热器

蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

(2).直接接触式换热器

又被称为混合式换热器，这种换热器是两种流体直接接触，彼此混合进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。

(3).复式换热器

兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。同汽水面式间接换热相比，具有更高的换热效率；同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。

(4).流体连接间接式换热器

流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

(5).间壁式换热器

间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。间壁式换热器是目前应用最为广泛的换热器，这里主要介绍间壁式换热器，间壁式换热器有如下几类：

①.管式换热器

A.沉浸式换热器

B.喷淋式换热器

C.套管式换热器

D.列管式换热器

图2 套管式换热器

(a)逆流式单程 (b)逆流式多程

②.板式换热器

A.夹套式换热器

B.螺旋板式换热器

C.平板式换热器

板式换热器优点：a.传热系数高b.结构紧凑c.具有可拆结构

板式换热器缺点：a.操作压强和温度不能太高b.处理量小

图3 螺旋板式换热器

③.翅片式换热器

A.翅片管换热器

B.板翅式换热器

C.热管

图4 重力热管

热管是从20世纪60年代中期开始发展起来的一种传热元件，热管技术是一种密闭腔内的相变传热技术[11]。热管原理第一次由美国俄亥俄州通用发动机公司R. S. Gaugler于1944年在美国专利中提出的[12]。1963 年美国 LosAlamos国家实验室的 G.M.Grovert 第一次提出命名为”热管”的传热元件[13]。它由一根抽出不凝性气体后充入一定量的的某种工作液体的封闭金属管构成[14]。其中的工作液体在热端吸收热量而沸腾汽化，产生的蒸汽流至冷端放出潜热[15]。而产生的冷凝液回至热端，再次沸腾汽化，反复循环，热量不断从热端传至冷端[16]。冷凝液的回流可以由不同的方法实现。

热管传导热量的能力很强，是拥有最优秀的导热性能的金属的导热能力的1000至10000倍[17]，充分利用了沸腾及冷凝时给热系数大的特点，不仅通过管外翅片可以增大传热面，还把管内外流体间的传热转变为两侧管外的传热[18]，使得热管成为了高效且结构简单，投资少的传热设备。目前，热管换热器已经被广泛应用于烟道气废热的回收过程，并取得了很好的节能效果[19]。

热管换热器的优点：

(1)热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热[20]。热流体均在管外流动，而管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。

(2)热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中若单根热管因为超温、磨损、腐蚀等原因发生破坏时，基本不影响换热器运行。热管换热器用于易燃、易爆、腐蚀性强的流体换热场合时具有很高的可靠性。

(3)热管换热器用于回收带有腐蚀性的烟气余热时，可以通过调整蒸发段与冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。

(4)对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决换热器的磨损和堵灰问题。

基于上述热管换热器特点，本次设计选择热管回收余热。

3.3 烟气余热回收装置

目前国内外烟气余热同收装置有焊接板(管)式换热器、同转式换热器、热管换热器、热媒式换热器、加装低压省煤器、有效吹灰或加装程控吹灰装置等，其中以热媒式和热管式为主。热媒式换热器由于运转设备多，设备维护和运转费用高，对系统的要求十分苛刻，在国内应用较少。

热管是一种新型、高效的传热元件，其内部是靠工质循环实现热量传递的，它的当量热导率可达到金属的数倍。在降低成本、同收废热、利用热能、节约原料等方面，以热管为传热元件的热管换热器具有独特的优点，特别是中低温环境下的余热同收。热管换热器广泛的应用于锅炉余热同收，并且取得了显著的节能效果。

采用近来发展起来的热管式换热器进行烟气余热的回收，不仅可以降低排烟温度，还能提高热能利用效率、减轻高温烟气造成的热污染。这种热管式换热器的热阻极小，热流密度极高，在温压较小的情况下也能满足换热量大的需要，可以克服常规换热器的缺陷。

4总结

(1)．加氢裂化工艺流程产生大量烟道气，烟道气余热回收可节约能源，减少污染，降低成本。

(2)．高温高压情况下，使用热管换热器可提高传热效率。

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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1内容：

(1).针对石化加氢生产工艺流程，研究利用其烟气的余热来加热空气回炉子助燃，达到节能效果。

(2).本课题中采用热管式换热器，通过合理计算与设计，提高换热系数，达到强化传热的目的。

(3).设计条件:

A.烟气流量：48705 kg/h

B.空气流量：44930 kg/h

C.烟气入口温度：330 ℃

D.空气入口温度：3.5 ℃

E,烟气出口温度：≤135℃

2研究手段：

（1）.根据设计参数和要求进行热力计算：

A.总体热平衡计算，根据换热器的特点结合现场条件选择合理的结构形式，强化传热方式及换热管材质选用等；

B.得出设备合理的传热量、流体进出口温度达到要求、求出流体通过换热器的阻力降、总传热系数，确定换热面积、换热管尺寸、设备结构形式与布置方式等；

（2）.对设备受压元件强度进行计算，选择合理的承压件尺寸。

（3）.设备的图纸设计:按国家标准和规范开展详细设计。

（4）.热力计算书和设备强度计算书