化工过程强化传热

　　《化工过程强化传热》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册，本书从传热基本原理剖析入手，对强化传热理论与方法进行梳理，在此基础上，重点围绕石油化工行业中具有代表性的炼油、芳烃、乙烯等三大内容，从设备元件、工艺过程、工厂全局等三个应用层次，对强化传热在石化工业中的实践应用进行了系统总结。全书设强化传热理论与方法、强化传热工程应用两篇，内容包括绪论、强化传热基本原理、污垢热阻及其抑制方法、换热网络合成技术、常用强化传热元件及设备、典型炼油装置中的强化传热、芳烃联合装置中的强化传热、典型乙烯及下游装置中的强化传热、强化传热与全厂节能等。 《化工过程强化传热》凝结了作者们在化工过程强化传热领域多年的理论研究和实践经验，是多项国家和省部级科技进步奖、优秀工程设计奖等成果的结晶，所举的应用案例生动鲜活，所述的方法、程序逻辑性和实用性较强，对于实际问题解决具有很好的指导意义，可供石油化工等流程工业的科研人员、工程技术人员、生产管理人员以及高等院校化工及相关专业研究生、本科生学习参考。

　　孙丽丽，中国石化工程建设有限公司，总经理、党委书记、教授级高工， 1961年11月出生，山东烟台人，中共党员。曾获国家科技进步特等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项，省部级科技进步一等奖7项。2016年10月21日，获得2016年何梁何利基金奖科学与技术创新奖。2016年12月30日，入选住房城乡建设部第八批全国工程勘察设计大师单。2013年中国工程院院士候选人。 1983年8月至1997年9月在中国石化北京设计院工艺室工作；于1997年9月至1999年7月任中国石化北京设计院副总工程师；于1999年5月至1999年7月任中国石化北京设计院工艺室代主任（兼）；于1999年7月至2000年7月任中国石化工程建设公司炼油工艺室代主任（兼）；于1999年7月至2004年6月任中国石化工程建设公司副总工程师；2002年4月起任中国石化工程建设公司技术委员会副主任；于2003年1月至2004年6月任中国石化工程建设公司总经理助理；于2004年6月至2012年4月任中国石化工程建设公司副总经理；于2006年1月至2008年5月任中国石化国际石油勘探开发有限公司副总经理；自2011年9月起担任沙特延布炼厂合资公司项目监督管理委员会委员；自2011年12月起担任沙特延布炼厂项目总经理；自2011年12月起任沙特延布炼厂合资公司董事；于2012年4月至2013年11月期间任中国石化工程建设有限公司副总经理；自2013年11月起担任中国石化工程建设有限公司执行董事、总经理；自2013年12月起担任中石化炼化工程副总经理。1983年年7月自华东石油学院获得石油加工工学学士学位。1999年12月被中国石化集团评为教授级高级工程师。主要成果：　一、在单系列千万吨级炼厂技术集成创新、工程研究与实践上取得多项突破性进展。开创了我国炼油工程设计技术新阶段。　二、主持攻关形成适应大型高酸天然气净化的系列工程技术。主持开展高酸天然气净化关键工程技术开发和设备大型化创新，填补了我国工程领域的技术空白。　三、主持攻关形成能耗低、脱硫率高、辛烷值损失小、可靠性高的世界一流汽油脱硫技术，已经建成2520万吨/年的汽油脱硫能力，减少SO2排放约20000吨/年。　四、主持攻关形成我国自主知识产权的芳烃生产成套工程技术，组织攻克吸附分离内构件和控制系统两大技术难关。

第一章　绪论 / 1
第一节　强化传热的意义 1
一、强化传热是节能减排的重要手段 1
二、强化传热对成本节约有积极的促进作用 1
三、强化传热对化工行业节能减排有重要贡献 2
第二节　强化传热技术进展 3
一、换热器强化传热技术 3
二、换热网络优化技术 4
第三节　强化传热工程化应用 6
一、创新强化传热工程化策略 6
二、面向特殊工艺、介质、过程的设备元件强化传热 7
三、工艺过程强化传热 8
四、全厂强化传热 14
参考文献 19

第一篇　强化传热理论与方法 / 21
第二章　强化传热基本原理 / 23
第一节　概述 23
一、换热器强化传热基本理论 23
二、对流强化传热机理分析 25
三、强化传热性能评价方法 27
四、强化传热技术分类 28
第二节　无相变过程传热强化 29
一、人工粗糙表面法 29
二、扩展表面法 30
三、异形表面法 30
四、振动法 32
五、流体旋转法（插入物） 33
六、其他强化传热技术 34
第三节　沸腾过程的传热强化 35
一、沸腾传热分类 35
二、沸腾传热强化方法 37
第四节　冷凝过程的传热强化 42
一、表面冷凝传热及强化 42
二、通道内冷凝传热及强化 47
参考文献 51

第三章　污垢热阻及其抑制方法 / 55
第一节　污垢 55
一、污垢分类 55
二、污垢生命周期 57
第二节　污垢热阻 58
一、污垢热阻模型 59
二、污垢生长影响因素及抑制措施 62
三、污垢对换热器设计与运行的影响 67
第三节　清洗技术 70
一、在线清洗 70
二、离线清洗 72
参考文献 73

第四章　换热网络合成技术 / 76
第一节　夹点的概念及其确定 77
一、夹点的概念 77
二、组合曲线法 79
三、问题表格法 81
四、夹点的含义 85
第二节　总组合曲线及平衡的总组合曲线 87
一、总组合曲线及其含义 87
二、平衡的总组合曲线及其应用 91
第三节　多夹点及无夹点问题 94
一、多夹点问题 94
二、无夹点问题 96
第四节　换热网络的夹点设计法 97
一、根据温-焓图综合换热网络 99
二、夹点匹配的可行性规则 99
三、夹点匹配的经验规则 104
第五节　换热网络的调优 105
一、最少换热设备个数与热负荷回路 105
二、热负荷回路的断开与能量松弛 107
第六节　阈值问题换热网络优化设计 112
一、热端阈值问题换热网络设计方法 113
二、催化裂化装置换热网络实例分析 115
参考文献 121

第五章　常用强化传热元件及设备 / 124
第一节　管壳式换热器 124
一、壳程强化传热技术 124
二、管内强化传热技术 134
三、复合强化传热技术 137
四、其他强化传热技术 143
第二节　板式换热器 146
一、波纹板强化传热技术 146
二、螺旋板强化传热技术 148
三、翅片强化传热技术 150
第三节　管式加热炉 153
一、管外强化传热 153
二、管内强化传热 156
三、余热回收部分强化传热措施 157
四、加热炉结构强化传热案例 158
参考文献 158

第二篇　强化传热工程应用 / 163
第六章　典型炼油装置中的强化传热 / 165
第一节　原油蒸馏装置 165
一、工艺过程简述 165
二、热能特点分析 166
三、工艺用能优化和换热网络优化 167
四、换热元件强化传热技术 172
五、小结 182
第二节　催化裂化装置 182
一、工艺过程简述 182
二、热能特点分析 184
三、换热过程强化与集成 186
四、换热元件强化传热技术 188
五、小结 193
第三节　加氢裂化装置 193
一、工艺过程简述 193
二、热能特点分析 194
三、换热过程强化与集成 197
四、换热元件强化传热技术 203
五、小结 206
第四节　加氢精制装置 207
一、工艺过程简述 207
二、热能特点分析 208
三、换热过程强化与集成 209
四、换热元件强化传热技术 211
五、小结 217
第五节　重油加氢处理装置 218
一、工艺过程简述 218
二、热能特点分析 218
三、换热过程强化与集成 222
四、换热元件强化传热技术 225
五、小结 229
第六节　制氢装置 229
一、工艺过程简述 229
二、热能特点分析 231
三、各温位热量的优化利用 232
四、换热元件强化传热技术 234
五、小结 238
第七节　延迟焦化装置 238
一、工艺过程简述 238
二、热能特点分析 240
三、换热过程强化与集成 241
四、换热元件强化传热技术 244
五、小结 252
第八节　催化裂化汽油吸附脱硫装置 253
一、工艺过程简述 253
二、热能特点分析 254
三、换热过程强化与集成 255
四、换热元件强化传热技术 256
五、小结 259
第九节　烷基化装置 259
一、工艺过程简述 259
二、热能特点分析 260
三、换热过程强化与集成 261
四、换热元件强化传热技术 263
五、小结 268
参考文献 268

第七章　芳烃联合装置中的强化传热 / 272
第一节　预加氢和催化重整装置 273
一、工艺过程简述 273
二、热能特点分析 275
三、换热过程强化与集成 276
四、换热元件强化传热技术 277
五、小结 287
第二节　芳烃抽提装置 287
一、工艺过程简述 287
二、热能特点分析 290
三、换热过程强化与集成 291
四、换热元件强化传热技术 293
五、小结 296
第三节　歧化装置 296
一、工艺过程简述 296
二、热能特点分析 298
三、换热过程强化与集成 299
四、换热元件强化传热技术 300
五、小结 306
第四节　二甲苯异构化装置 306
一、工艺过程简述 307
二、热能特点分析 308
三、换热过程强化与集成 309
四、换热元件强化传热技术 309
五、小结 313
第五节　对二甲苯分离和二甲苯分馏装置 313
一、工艺过程简述 314
二、热能特点分析 317
三、换热过程强化与集成 318
四、换热元件强化传热技术 323
五、小结 331
参考文献 331

第八章　典型乙烯及下游装置中的强化传热 / 333
第一节　乙烯裂解 333
一、工艺过程简述 333
二、热能特点分析 334
三、工艺用能优化和换热网络优化 335
四、传热元件强化传热技术 342
五、小结 344
第二节　乙烯分离 344
一、工艺过程简述 344
二、热能特点分析 344
三、换热过程强化与集成 347
四、换热元件强化传热技术 352
五、小结 358
第三节　环氧乙烷/乙二醇装置 358
一、工艺过程简述 358
二、热能特点分析 359
三、工艺用能优化和换热网络优化 360
四、换热元件强化传热技术 366
五、小结 371
第四节　环氧丙烷装置 371
一、工艺过程简述 371
二、热能特点分析 372
三、工艺用能优化和换热网络优化 373
四、换热元件强化传热技术 374
五、小结 376
第五节　苯乙烯装置 376
一、工艺过程简述 376
二、热能特点分析 377
三、工艺用能优化和换热网络优化 378
四、换热元件强化传热技术 381
五、小结 383
第六节　碳五分离装置 383
一、工艺过程简述 383
二、热能特点分析 384
三、工艺用能优化和换热网络优化 385
四、换热元件强化传热技术 388
五、小结 390
第七节　丁基橡胶装置 391
一、工艺过程简述 391
二、热能特点分析 391
三、工艺用能优化和换热网络优化 393
四、换热元件强化传热技术 394
五、小结 396
参考文献 396

第九章　强化传热与全厂节能 / 400
第一节　创新系统化节能方法 400
一、能源规划 401
二、能量集成 403
三、单元强化 403
四、应用案例 403
第二节　全局热集成优化设计 408
一、炼油工艺装置热集成基础 408
二、炼油多装置热集成策略 408
三、案例研究 409
第三节　全厂强化传热典型案例 414
一、以“热流图”为基础的炼厂热直供料 414
二、工艺装置集约化布置 421
三、蒸汽动力系统强化传热技术 422
四、低温余热利用系统中的强化传热 427
五、加热炉节能 434
参考文献 439

索引 441