Демонтаж бетона: rezkabetona.su

Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 [ 198 ] 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

ваемое оборотное водоснабжение. При оборотном водоснабжении нагретая вода повторно используется после ее охлаждения путем частичного испарения в градирнях или специальных бассейнах. Иногда температура воды понижается при частичном ее испарении под вакуумом.

Воду широко применяют в качестве охлаждающего агента вследствие ее доступности и относительно высокого коэффициента теплоотдачи к поверхности.

Вместе с тем необходимо отметить, что в связи с интенсивным развитием промышленности применение воды в качестве охлаждающего агента для многих районов является фактором лимитирующим. Кроме того, использование воды промышленными предприятиями часто является источником загрязнения водоемов и требует осуществления комплекса мероприятий по очистке воды перед ее сбросом. Важнейшим элементом по охране окружающей среды является такая организация водоснабжения, при которой осуществляется замкнутый цикл, т.е. отсутствуют стоки воды в водоемы.

Следует также отметить, что использование воды в качестве охлаждающего агента связано с загрязнением наружной поверхности холодильников и конденсаторов, вследствие отложения накипи и других возможных загрязнений, содержащихся в воде. Это обстоятельство приводит к снижению коэффициента теплопередачи, а также ухудшению условий охлаждения и требует сравнительно трудоемкой периодической очистки поверхности охлаждения.

Важность и необходимость сокращения расхода воды на нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических заводах вытекает также из того, что расход воды на этих предприятиях высок и составляет от 30 до 150 м на 1 т нефти, а затраты на сооружение системы водоснабжения и канализации составляют 9 - 12 % стоимости всего завода.

Одним из важнейших мероприятий, позволяющих существенно снизить расход воды, является применение воздуха в качестве охлаждающего агента. В этом случае атмосферный воздух при помощи мощных вентиляторов нагнетается в аппараты воздушного охлаждения. Затраты энергии на привод вентиляторов во многих случаях меньше затрат энергии на водяное охлаждение, в которые входят затраты как на подъем воды из водоемов, так и на перемещение воды при оборотном водоснабжении. Если учесть еще затраты, связанные с созданием и эксплуатацией системы канализации, а также ущерб, нанесенный вследствие загрязнения водоемов, то, как это показано многими технико-экономическими расчетами, применение воздуха в качестве охлаждающего агента является важным мероприятием для развития российской промышленности.

Достоинством воздуха как охлаждающего агента, является его доступность. Он практически не приводит к загрязнению наружной поверхности охлаждения. К недостаткам этого агента по сравнению с водой можно отнести сравнительно низкий коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, который можно скомпенсировать значительным оребрением наружной поверхности теплообменных труб; сравнительно низкая теплоемкость [1,0 кДж/(кгК)], вследствие чего массовый расход воздуха в 4 раза превышает расход воды; существенные колебания начальной температуры воздуха, обусловливаемые географическим местом расположения установки, временем года, а также временем суток. В стандартных аппаратах воздушного охлаждения предусматривается возможность частичного (на несколь-



ко градусов) снижения начальной температуры воздуха путем его увлажнения, за счет впрыскивания химически чистой воды с помощью форсунок.

При необходимости охлаждения до низких температур (ниже 10 - 15 °С) применяют специальные хладагенты - испаряющийся аммиак, пропан, этан и другие сжиженные газы. В нефтепереработке подобные охлаждающие агенты используются при депарафинизации масел, низкотемпературном сернокислотном алкилировании изобутана олефинами, при производстве некоторых высоковязких присадок и др. При испарении сжиженных газов скрытая теплота, необходимая для превращения жидкости в пар, отнимается от охлаждаемого потока. Образующиеся пары хладагента подвергаются компрессии или абсорбции, вновь сжижаются и возвращаются в процесс.

Температура испаряющегося агента легко регулируется изменением давления, при котором происходит испарение. Зависимость температуры испарения жидкого аммиака (Г) от давления насыщенных паров аммиака характеризуется следующими данными:

г, к ................................Р, МПа

273 .................................. 0,43

253 .................................. 0,19

233 .................................. 0,07

При охлаждении до температур ниже 238 К аммиак и пропан в качестве охлаждающих агентов обычно не используют и применяют этан.

РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Для расчета поверхностных теплообменных аппаратов составляют тепловой баланс, т.е. определяют количество тепла О,, выделяемого охлаждающимся потоком, и количество тепла О, получаемого нагреваемым потоком. При наличии тепловых потерь

02 = Л0„

где т1 - коэффициент использования тепла (обычно г\ = 0,92 0,98).

При расчете холодильников и конденсаторов рекомендуется тепловые потери не учитывать, т.е. принимать С?2 = О]. В этом случае расчет дает некоторый запас по расходу воды (воздуха) и поверхности охлаждения.

При расчете регенеративных теплообменников необходимо учитывать тепловые потери, так как в противном случае вычисленная поверхность нагрева может оказаться недостаточной.

Величины С?1 и С?2 определяются из следующих выражений:

0, = G,(h„-h);

02 = С,(Л,-Л,з), (XXII.1)

где Gi и G2 - соответственно количество охлаждающегося и нагревающегося потоков; h,j и Л, ~ энтальпия охлаждающегося потока соответственно при начальной f, и конечной температурах, кДж/кг; h, и h, - эн-



тальпия нагревающегося потока соответственно при температурах входа и выхода и из аппарата, кДж/кг.

Уравнение теплового баланса может быть представлено следующим образом:

G,(\-h,)r)=G,(h,-h,). (XXII.2)

Это уравнение является общим, если под энтальпией соответствующих потоков подразумевать и явное, и скрытое тепло. Для случая, когда теплообмен сопровождается изменением агрегатного состояния, уравнение (XXII.2) можно представить в развернутом виде.

Так, начальная энтальпия среды, находящейся в перегретом состоянии, будет включать явное тепло нагрева исходного вещества в жидком состоянии от О °С до температуры кипения этого вещества при данном давлении, скрытой теплоты испарения этого вещества и тепла перегрева от температуры до t, т.е.

H,"=CA+g„+C„(f-fk), (XXII.3)

где Н° - энтальпия вещества, находящегося в перегретом состоянии, кДж/кг; Сж и Сп - теплоемкость соответственно жидкости и пара, кДж/(кг-К); qr„ - скрытая теплота испарения, кДж/кг.

В случае насыщенных паров третье слагаемое в уравнении (ХХП.З) отпадает и энтальпия вещества

где 1г,иН, - энтальпия соответственно жидкости и паров, кДж/кг.

Для потока, состоящего из смеси жидкости и насыщенных паров, энтальпия при температуре t определяется из уравнения

Hr=Cj+eq„={l-e)h,+eH„

где е - массовая доля отгона.

Если процесс теплообмена сопровождается переходом вещества из жидкого состояния в твердое или наоборот, то следует учитывать скрытую теплоту плавления (затвердевания). В этом случае энтальпия потока

h, = - rq,

где г - доля вещества, перешедшего в твердое состояние; q - теплота плавления или затвердевания, кДж/кг.

Если через теплообменный аппарат проходит поток, состоящий из нескольких веществ с различными тепловыми свойствами (теплоемкость, скрытая теплота), то тепловой баланс составляется для каждого из этих компонентов. Тогда уравнение (XXII. 1) может быть представлено следующим образом:

Oi = SfiK + + • • + 9пКг - 9А,2 - дА,2-----ЯпКь

Ох = 9х(К -К)-iK -2,2) + • • • + 9„(К, -Кп]

В тех случаях, когда пары проходят через аппарат без конденсации, разность энтальпий




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 [ 198 ] 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225



Яндекс.Метрика