Карта сайта
Присадки к бензинуРоссийский рынок - продажа нефтепродуктов

Теплообменные аппараты

На НПЗ, как правило, применяются теплообменные аппараты поверхностного типа, которые по способу компоновки в них теплообменной поверхности подразделяются на следующие виды: 1) типа «труба в трубе»; 2) кожухотрубчатые; 3) пластинчатые; 4) воздушного охлаждения.

Теплообменники «труба в трубе» подразделяются на неразборные и разборные, однопоточные и многопоточные. В случае необходимости аппараты могут быть скомпонованы и изготовлены в виде блоков.

Пример условного обозначения теплообменника типа «труба в трубе»:

ТТОН-2-57/108-6,3/4,0 ,
6-Г-М1-У

где ТТОН – неразборный однопоточный элемент теплообменника типа «труба в трубе»; 2 – исполнение 2 (со съемными двойниками); 57/108 – диаметры теплообменных (в числителе) и кожуховых (в знаменателе) теплообменных труб, МПа; 6 – длина труб, м; Г – гладкие трубы; М1 – материальное исполнение (сталь 20); У – климатическое исполнение.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты в зависимости от назначения и конструктивного исполнения подразделяются на следующие типы: аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н) – теплообменники (ТН), холодильники (ХН), конденсаторы (КН), испарители (ИН); аппараты с температурным компенсатором на кожухе (тип К) – теплообменники (ТК), холодильники (ХК), конденсаторы (КК), испарители (ИК); аппараты с плавающей головкой (тип П) – теплообменники (ТП), холодильники (ХП), конденсаторы (КП), испарители (ИП); аппараты с U-образными трубами (тип У) – теплообменники (ТУ)  и испарители (ИУ); испарители термосифонные с неподвижными трубными решетками (ИНТ) и с компенсатором на кожухе (ИКТ); аппараты для повышенных температур и давлений (ТПК).

Аппараты типа Н применяются в тех случаях, когда разность температур кожуха и труб не превышают 15-18°С (конкретные указания  см. соответствующие ТУ). Аппараты типа К следует использовать в тех случаях, когда выдерживаются указанные ниже условия:                      

Длина труб, мм

Разность удлинения кожуха и труб, мм, не более

2000

2,5

3000-6000

5

9000

10

Для аппаратов, работающих при повышенных температурах и давлениях (ПК), допускается следующая разность удлинения кожуха и труб, l:           

Температура, 0С

l, мм

Температура, °С

l, мм

 

 

 

 

-30 - +100

± 20

301-400

± 16

101-200

± 18

401-500

± 15

201-300

± 17

501-600

± 14

Кожухотрубчатые аппараты могут быть сблокированы. Пример условного обозначения кожухотрубчатого теплообменного аппарата: 1000ТПГ-1,6-М1-25Г-6-К-2-У, где 1000 – диаметр кожуха, мм; Т – теплообменник; П – с плавающей головкой; Г – горизонтальный; 1,6 – условное давление в трубах и кожухе, МПа; М1 – шифр материального исполнения; 25 – диаметр теплообменных труб, мм; Г – трубки гладкие; 6 – длина труб, м; К – расположение труб по вершинам квадрата;
2 – количество ходов по трубному пространству; У – климатическое исполнение.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты изготавливаются российскими заводами – Тамбовским заводом «Комсомолец», ПО «Стронг» (г. Санкт-Петербург); предприятиями, расположенными на Украине – ОАО «Павлоградхиммаш», Снежнянским заводом химического машиностроения, Черновицким машиностроительным заводом.

В пластинчатых теплообменных аппаратах площадь поверхности теплообмена образуется набором тонких штампованных теплопередающих пластин с гофрированной поверхностью. Аппараты подразделяются на группы по степени доступности для механической очистки и осмотра поверхности теплообмена. У разборных теплообменников пластины отделены одна от другой прокладками, у полуразборных сварены попарно и доступ возможен только со стороны хода одной из рабочих сред. У неразборных теплообменников пластины сварные и доступа в каналы для их механической очистки нет. Площадь поверхности теплообмена пластинчатых теплообменников составляет 1 – 800 м2.

Границы применения различных типов пластинчатых теплообменников приводятся ниже:  

 

Давление, МПа

Температура, °С

Вязкость потоков, м2

Разборные                           

0,002 – 1,0

-20 - +180

0,2·10-6 - 6·10-2

Полуразборные                   

0,002 – 2,5

-20 - +180

-

Неразборные (сварные)               

0, – 4,0

-100 - +300

-

Пластины могут быть изготовлены из углеродистых сталей, коррозионно-стойких сплавов, титана.

Пластинчатые теплообменники изготавливаются и поставляются российскими предприятиями – ЗАО «РИДАН» и ОАО «Машимпекс», украинским ОАО «Павлоградхиммаш», белорусским НПО «Вогез». На российских предприятиях также применяются пластинчатые теплообменники, изготовленные компаниями «Альфа-Лаваль» (Швеция), «Альборн» (Германия), СВЕП (Швеция).

Аппараты воздушного охлаждения (АВО) предназначены для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред с температурой от –40 °С до +300°С и давлением до 6,3 МПа. Аппараты подразделяются на типы по расположению теплообменных секций: горизонтальные – малопоточные АВМ-Г, собственно горизонтальные АВГ, для вязких сред АВГ-В, для высоковязких сред АВГ-ВВП, трехконтурные АВГ-Т; вертикальные – малопоточные АВМ-В, зигзагообразные с одним (АВЗ) и двумя (АВЗ-Д) вентиляторами, а также на группы: по количеству рядов труб в секции (4,6,8), по числу ходов в трубном пространстве (1,2,3,4,6,8), по коэффициенту оребрения труб (7,8; 9; 14,6; 22), по материалу (биметаллические и монометаллические), по длине труб (1,5; 3; 4; 6; 8 м).

Особенности аппарата отражаются в его условном обозначении. Например,

АВЗ-22-Ж-16-Б1-ВЗТ-Ц С, 
6-4-6

где АВЗ – тип аппарата; 22 – коэффициент оребрения; Ж – наличие жалюзи; 16 – условное давление в аппарате, кг/см2; Б1 – материальное исполнение; ВЗТ – исполнение электродвигателя; Ц – исполнение механизма поворота лопастей вентилятора; С – северное исполнение; 6 – число рядов труб в аппарате; 4 – число ходов по трубам; 6 – длина трубы, м.

Аппараты воздушного охлаждения выпускаются российскими заводами – ОАО «Борхиммаш», Бугульминским механическим заводом, ОАО «Уралхиммаш» – и Коростеньским заводом химического машиностроения на Украине.

Расчет  теплообменных аппаратов состоит из следующих операций: 1)определение тепловой нагрузки, Вт (ккал/ч); 2)определение средней разности температур; 3) расчет коэффициента теплопередачи, Вт/(м2·К) или ккал/(м2·ч·°С); 4) определение поверхности теплопередачи, м2; 5) определение числа теплообменников выбранного типа, необходимого для регенерации тепла потоков.

Тепловую нагрузку, Q, находят по выражению Q = Gг (qг1 – q г2)h = Gх(qх1 – q х2) ,
где Gг ,Gх – расход горячего и холодного теплоносителя; qг1 ,qг2 – энтальпия горячего теплоносителя при температурах входа и выхода; qх1, qх2-энтальпия холодного теплоносителя при температурах входа и выхода; h - к.п.д. теплообменного аппарата (принимается равным 0,95-0,97)

Среднюю разность температур t находят:
а) в случае противотока и прямотока по выражениям:
t = (rt б + rtм)/2 (при rt б/rtм≤2) 
t = (rt б + rtм)/2,3 lg (rt б / rtм) (при rt б/rtм≥2),
где   rt б , rtм  - наибольшая и наименьшая разности температур между потоками у концов теплообменного аппарата;

б)  в случае смешанного и перекрестного токов, которые имеют место в многоходовых теплообменниках, по выражению t = et1, где e - поправочный коэффициент, а t1 – разность температур, вычисленная для противотока. Значения коэффициента e можно найти из справочников.

Коэффициент теплопередачи через стенку рассчитывается по формуле:

            К = 1/[(1/a1) + r1 + (d/l) + r2 + (1/a2) ] .
где a1 , a2 – коэффициенты теплоотдачи от охлаждаемого потока к стенке и от стенки к нагреваемому потоку, Вт/(м2·К) или ккал/(м2·ч·°С); r1 , r2 – сопротивления загрязнения со стороны охлаждаемого и нагреваемого потоков, м2·К/Вт или м2·ч·°С/ккал; d - толщина стенки трубы, м; l - коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/(м·К) или ккал/(м·ч·°С).

Коэффициент теплопроводности различных материалов составляет: 

                                                                       

λ, Вт/(м·К)

λ, ккал/(м·ч·°С)

Чугун                                                            

251

60

Углеродистая сталь                                              

168

40

Нержавеющая сталь                                             

63

15

Латунь                                                                     

335

80

Алюминий                                                    

733

175

Формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи приведены в справочниках, данные по абсолютным значениям сопротивлений загрязнения – в табл. 14.

Таблица 14

Термические сопротивления загрязнений

Среды

Сопротивление загрязнения

м2•ч•°С/ккал

м2•К/Вт

Водяной пар чистый

0.00007

0,00006

Водяной пар мятый, содержащий масло

0,0001

0,00009

Вода1 :

 

 

морская, речная

0,0001/0,0002

0,00009/0,00018

чистая

0,0004/0,0006

0,00036/0,0005

мутная

0,0006/0,0008

0,0005/0.0007

сильно загрязненная

0,0016/0.0020

0,0014/0,0018

водопроводная

0,0002/0,0004

0,00018/0,00036

оборотная

 

 

подготовленная

0,0002/0,0004

0,00018/0,00034

неподготовленная

0,0006/0,0007

 

0,0005/0,0006

 

дистиллированная

0,0001

0,00009

Холодильные агенты, рассолы, органические теплоносители

0,0002

0,00018

Технологические потоки установок:

 

 

атмосферно-вакуумной перегонки нефти
сырая нефть2

 

0,0010/0,0014

 

0.0008/0,0012

обессоленная нефть2

0,0006/0,0010

0,0005/0,0008

бензин, керосин, пары атмосферной колонны

0,0002

0,00018

легкий газойль, пары вакуумной колонны

0.0004

0,00036

тяжелый газойль

0,0006

0,0005

мазут

0,0010

0,0008

гудрон

0,0020

0,0018

крекинга, пиролиза, коксования

 

 

пары из колонн

0.0004

0,00036

легкий газойль, рисайкл

0,0006

0,0005

тяжелый газойль

0,0008

0,0007

каталитического риформинга, гидроочистки

 

 

сырье, гидрогенизат

0,0004

0,00036

катализат риформинга, пары из колонн

0.0002

0,00018

газофракционирования и алкилирования

 

 

пары из колонн

0,0002

0,00018

жидкие продукты, нижние продукты колонн

0,0006

0.0005

производства масел

 

 

сырье

0,0004

0,00036

        растворитель, рафинат, депмасло

0.0002

0,00018

экстракт, гач

0,0006

0,0005

асфальт

0,0010

0,0008

Растворы МЭА, ДЭА, диэтиленгликоля и триэти-ленгликоля, едкого натра

0.0004

0,00036

Топливный газ

0,0004

0,00036

1 В числителе при температуре ниже 50°С, в знаменателе - выше 50°С.
2 В числителе при температуре ниже 150°С, в знаменателе - выше 150°С.

В табл. 15 представлены ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи в теплообменных аппаратах технологических установок по переработке нефти.

Таблица 15

Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи

Назначение и тип аппарата

кВт/(м2•К)

ккал/(м2•ч • °С)

Жидкостные теплообменники:

 

 

      кожухотрубчатые для легких жидкостей

175-290

150-250

     кожухотрубчатые для вязких жидкостей

60-175

50-150

     теплообменники узлов стабилизации бензина

250-350

200-300

      типа «труба в трубе» для вязких жидкостей

115-290

100-250

Газожидкостные теплообменники реакторных блоков установок риформинга

290-400

250-350

Холодильники:

 

 

      газо-продуктовой смеси установок риформинга и гидроочистки

150-200

130-175

     углеводородного газа

100-175

85-150

     водородсодержащего газа

230-300

200-260

Конденсаторы кожухотрубчатые:

 

 

     для паров бензина в присутствии газа

115-230

100-200

    для углеводород­ных газов

230-350

200-З00

Кипятильники с паро­вым пространством:

 

 

     обогреваемые кон­денсирующимся па­ром

350-815

300-700

     обогреваемые нефтепродуктами

175-350

150-300

Кипятильники термо­сифонного типа

580-930

500-800

Кристаллизаторы парафина

50-115

40-100

Аппараты воздушно­го охлаждения (в расчете на оребренную поверхность):

 

 

     при конденсации паров

23-35

20-30

     при охлаждении жидкости

15-25

12-20

      при охлаждении газа

10-15

8-12

 

 

Необходимая поверхность теплообмена F рассчитывается по формуле  F= Q/(K•Δt). Число теплообменников n выбранного типа, необходимого для регенерации теплоты, находят по выражению  n = F/F1, где F1 – поверхность теплообмена одного аппарата.

 

 

 

Технологии производства высокооктановых бензинов
Rambler's Top100 Индекс цитирования Э-Хим.Нефтехимические технологии Яндекс.Метрика