|
|
|
Главная --> Справочник терминов Теплообменной аппаратуры Выбор давлений и температур в колоннах также обусловливается требованиями к качеству и состоянию целевых продуктов, составом исходного сырья, располагаемыми хладо- и теплоносителями и т. п. За исходный параметр часто принимают температуру конденсации паров в верхней части колонны при атмосферном давлении. Если температура конденсации паров при атмосферном давлении слишком низка, давление повышают. Например, пропан при атмосферном давлении конденсируется при —42 °С, при повышении же давления до 1,9 МПа его температура конденсации становится равной +55 °С. Снижение давления в колонне ниже атмосферного (вакуум) диктуется необходимостью уменьшения температуры кипения нижнего продукта либо из-за технических трудностей достижения требуемого уровня температуры, либо из-за разложения продукта. Выбор температур определяется также рациональной разницей температур охлаждающей среды и паров в верхней части колонны, теплоносителя и остатка — в нижней части колонны, ибо от этого во многом зависит поверхность теплообменных аппаратов. К такому типу теплообменных аппаратов относятся холодильники-испарители, подогреватели-испарители (рибойлеры), огневые подогреватели, воздушные и водяные холодильники. Исходной информацией для расчета являются параметры входного потока и температура выходного потока. В результате расчета необходимо определить тепловую нагрузку на аппарат и оставшиеся параметры выходного потока. Порядок расчета следующий (рис. IV.22). Сказанное о сложной инфраструктуре элементов, в которые входит сводный поток, состоящий из несмешивающихся простых потоков, проще всего проиллюстрировать на примере любого узла регенеративного теплообмена. Например, элементы 6, 10, 13 (см. рис. IV.37) могут представлять либо сложные системы многоходовых теплообменников, в которых происходит теплообмен между газом и несколькими теплоносителями, либо два или несколько теплообменных аппаратов, в каждом из которых происходит теплообмен между газом и одним из теплоносителей. Наиболее распространенные виды расчетов теплообменных аппаратов в процессе проектирования новых и реконструирования действующих ГПЗ — проектный и поверочный. Эти расчеты в свою очередь основаны на тепловых и гидромеханических расчетах (классификация расчетов взята по [53]). Поскольку в процессе расчета пластинчатых теплообменников осуществляют их компоновку из отдельных секций, в состав проектного и поверочного расчетов этих теплообменников входит и конструктивный расчет. Основы теплообмена рассматривались в гл. 9, где было показано, что скорость теплового потока зависит от относительной величины движущей силы и сил сопротивления процессу теплообмена. Основными уравнениями теплового расчета теплообменных аппаратов являются уравнения теплового баланса и теплообмена, решаемые совместно. При этом учитываются следующие три сопротивления: сопротивления пограничного слоя потоков, обмениваю щихся теплом (сопротивление «пленки») и сопротивление твердой стенки, разделяющей эти потоки. Передача тепла в этом случае осуществляется одновре менно теплопроводностью и конвекцией. Скорость теплообмена между потоком и твердой стенкой принято характеризовать с помощью коэффициента теплоотдачи а. Для двух потоков, разделенных стенкой, уравнение теплообмена имеет вид: скорость потока, тем больше а и А;, и, как следствие, увеличивается соотношение Q/S. Гидравлическое сопротивление при этом также увеличивается. Окончательный выбор ско'рости потока определяется компромиссом между экономикой и техническими потребностями производства. Однако скорость должна обеспечивать турбулентность потока, т. е. число Рейнольдса должно быть больше 2230 (см. рис. 90, а). Там, где нет проблемы эрозии, скорость жидкости в трубках обычно принимается равной 1,83—4,57 м/с. Скорость газа в трубках будет изменяться в зависимости от давления, однако она редко бывает выше 7,62 м/с. Нормальная величина'гидравлического сопротивления теплообменных аппаратов находится в пределах 0,35—1,06 кгс/см2. 3. Если при эксплуатации теплообменных аппаратов в них вводятся ингибиторы гидратообразования, например гликоль, то необходимо обеспечить хорошее распределение их и высокие скорости. В аппаратах, где трубки и кожух расположены горизонтально, гликоль имеет тенденцию стекать вниз, из-за чего происходит подмерзание трубок, расположенных вверху. Поэтому там, где позволяют условия, аппараты рекомендуется устанавливать вертикально. В вертикальном положении любой распылитель будет обеспечивать хорошее распределение жидкости. На большинстве промышленных установок процесс конверсии углеводородов с водяным паром осуществляется при давлении, близком к атмосферному. Однако, исходя из экономических соображений, часто желательно получать водород под повышенным давлением. Если в процессе дальнейшего применения газообразный водород должен быть сжат до высоких давлений (например, при ожижении водорода), то повышенное начальное давление газа позволяет при этом значительно снизить расход электроэнергии, число ступеней компрессии, габариты теплообменных аппаратов и т. д. [44]. Поэтому- в США и Англии ведутся исследования по разработке технологии процессов, проводимых под повышенным (10 и 23 ат) давлением [46 — 48]. Сказанное о сложной инфраструктуре элементов, в которые входит сводный поток, состоящий из несмешивающихся простых потоков, проще всего проиллюстрировать на примере любого узла регенеративного теплообмена. Например, элементы 6, 10, 13 (см. рис. IV.37) могут представлять либо сложные системы многоходовых теплообменников, в которых происходит теплообмен между газом и несколькими теплоносителями, либо два или несколько теплообменных аппаратов, в каждом из которых происходит теплообмен между газом и одним из теплоносителей. ОСНОВЫ ПРОЕКТНОГО И ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТОВ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Так как расчет кожухотрубчатых теплообменников широко освещен в литературе, рассмотрим проектный и поверочный расчет пластинчатых теплообменных аппаратов и аппаратов воздушного охлаждения, применяемых в процессе переработки природного я нефтяного газа. тарелок, так как нормальная эксплуатация установок начинает лимитироваться в этом случае работой контрольно-измерительных приборов, теплообменной аппаратуры, компрессорного и дру-, того оборудования. В процессах переработки углеводородных газов широко применяют различные виды теплообменной аппаратуры, вес которой составляет 30—40% от общего веса аппаратуры ГПЗ. теплообменной аппаратуры 420 ел., С точки зрения экономических показателей более эффективным оказывается процесс с применением цинкхромового катализатора. В этом случае потребуется сооружение колонн гидрирования с полезным объемом, в три раза меньшим, чем в процессе с меднохро-мовым катализатором. Одновременно значительно сокращаются поверхности нагрева теплообменной аппаратуры, снижается мощность циркуляционных насосов. приводит к уменьшению расхода пара, однако это должно осуществляться в разумных пределах. Наиболее полное использование теплообменной аппаратуры делает установку весьма чувствительной к изменению состава перерабатываемого сырья, не говоря уже об усложнении схемы установки. При охлаждении на поверхности агломерационного барабана 6 намерзает слой латекса, который срезается ножом в виде стружки и попадает в камеру оттаивания, где смешивается с нагретым циркулирующим латексом, имеющим температуру не более 60 °С. Латекс из камеры оттаивания поступает в емкость с мешалкой 7, откуда насосом 8 через фильтр 9 подается в усреднитель 11. Часть латекса после фильтра 9 нагревается в теплообменнике 10 горячей водой и возвращается в камеру оттаивания агломерационного барабана 6-Для предотвращения забивки теплообменной аппаратуры коагулю-мом используют пластинчатые теплообменники (аппараты 4, 5, 10). В качестве сырья для каталитической гидрогенизационной очистки нафталина используют нафталиновые фракции, получаемые при фракционировании каменноугольной смолы. В них в качестве пр.имесей присутствуют фенолы, основания, непредельные соединения, сернистые соединения и смолистые вещества. Для процесса гидроочистки азотистые основания являются кумулятивными ядами, отравляющими катализатор [6, 7], а также образующими при гидрогенолизе аммиак, который необходимо извлекать из циркуляционного газа. Непредельные соединения и смолистые вещества представляют собой основной источник образования отложений на стенках теплообменной аппаратуры и на катализаторе. Фенолы не влияют на процесс гидрогенизационной очистки, однако на их гидрогенолиз расходуется водород; к тому же их целесообразно выделять из исходного сырья как ценный продукт. Радикальный способ подготовки сырья к гидрогенизациоаной очистке— четкая ректификация исходной нафталиновой фракции. Как показано в работе [6], технический нафталин (содержащий 0,8% фенолов, 0,2% оснований, 0,1% -непредельных соединений и до 0,03% метилнафталинов) можно получить ректификацией нафталиновой фракции на колонне разделительной способностью 30 т. т. В техническом нафталине сосредоточивается 97% от его содержания в исходном сырье. приводит к уменьшению расхода пара, однако это должно осуществляться в разумных пределах. Наиболее полное использование теплообменной аппаратуры делает установку весьма чувствительной к изменению состава перерабатываемого сырья, не говоря уже об усложнении схемы установки. Прямую гонку нефти проводят на специальных установках, состоящих из трубчатой печи, ректификацией-ной колонны и теплообменной аппаратуры. Трубчатая печь представляет собой камеру, выложенную из огнеупорного материала. Внутри печи находятся трубы, по которым движется нефть. Трубы обогреваются теплом, тарелок,так как нормальная эксплуатация установок начинает лимитироваться в этом случае работой контрольно-измерительных приборов, теплообменной аппаратуры, компрессорного и другого оборудования. В процессах переработки углеводородных газов широко применяют различные виды теплообменной аппаратуры, вес которой составляет 30—40% от общего веса аппаратуры ГПЗ.  Технических материалов Термодинамически устойчивых Термометра холодильника Термометром нагревают Термометром растворяют Термометр показывает Термопластичных полимеров Термостойких полимеров Терпеновых углеводородов |
- |
Навигация