余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性,在已投运的工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和(或)潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查,化工行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%-67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。因此合理设计余热回收设备,对化工行业中余热资源的回收利用有着重要的工程实际意义。本文针对精对苯二甲酸(Purified Terephthalic Acid, PTA)主装置中的第一余热回收换热器设计技术层面的几个关键问题进行了深入的研究。主要包括以下几方面的内容。1.结合工艺条件,对换热器的工艺设计方法进行分析研究,确定该特殊换热器的传热设计与校核方法,并进行了该方法的手算与HTRI软件两种手段的工艺计算与校核。对比发现两者误差在10%以内,满足工程设计要求,从而也证明了该手算方法的正确性与可用性。2.结合实际对该换热器管束进行了流体诱导振动分析研究,并同时利用HTRI软件进行了管束的流体诱导振动计(核)算,结果都表明该换热器在设计工况下都满足标准(GB151与TEMA)规定的管束诱导振动判定依据。3.根据该换热器的结构特点,利用ANSYS软件对其偏心斜锥壳部分进行了局部的有限元分析,并且依据JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》进行应力分析与强度校核,计算结果满足标准设计要求。本文通过对该换热器上述设计关键问题的研究,完成了PTA装置中第一余热回收换热器的设计与校核工作,为同类偏心锥壳釜式换热器的设计与应用提供了有力的理论依据。