Главная -> Словарь

Интенсификации теплообмена

В основном аппараты, оборудование, трубопроводные коммуникации и арматура нефтетехнологических установок нефтеперерабатывающих заводов работают в условиях повышенных температур, вплоть до 380—400 °С. В целях сокращения потерь тепла, сохранения необходимой температуры продукта, интенсификации технологических процессов, обеспечения санитарно-гигиенических и безопасных условий труда, уменьшения потерь нефтепродуктов от испарения применяется тепловая изоляция поверхности аппаратуры и коммуникации.

18. Загидуллин Р. X. В сб. «Опыт интенсификации технологических процессов на Пермском нефтеперерабатывающем комбинате имени XXIII съезда КПСС». М., ЦНИИТЭнефтехим, 1968. См. с. 71.

118. Козлов Н. С., Черевайко В. П. и др. — В кн.: Опыт интенсификации технологических процессов на Пермском НПК им. XXII съезда КПСС. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1968, с. 37.

Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки работает в условиях действия механических напряжений, высоких температур, природных и технологических коррозионно-активных сред, инициирующих возникновение и накопление повреждений, приводящих со временем к нарушению его работоспособности. Преобладающая часть парка оборудования нефтепереработки имеет поверхностный контакт с рабочей средой, эксплуатируется в очень жестких режимах — в условиях действия высоких давлений и температур. Современные технологические процессы ориентированы на углубление переработки нефтяного сырья. Увеличение выхода светлых нефтепродуктов связано с повышением роли деструктивных процессов переработки нефти, что в свою очередь ведет к интенсификации технологических процессов и усложнению конструкции оборудования. В последние годы в переработку вовлекаются все большие объемы нефтей с повышенным содержанием сероводорода, минеральных солей и газоконденсатов с высоким содержанием агрессивных компонентов. Это обстоятельство значительно усложняет условия эксплуатации оборудования, вызывая интенсивное развитие различных коррозионных процессов. Коррозионная активность технологических сред является одним из основных факторов, снижающих надежность металлических конструкций и способствующих зарождению трещин . Агрессивное воздействие рабочих сред обусловлено обводненностью нефти, наличием в ней кислых компонентов, сернистых и хлористых соединений, а так же применением в процессе подготовки и переработки коррозионно-активных реагентов. Как показали результаты диагностирования 59 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов , при суммарном содержании в нефти воды, хлора и серы более 3 % коррозионное растрескивание имело место во всех резервуарах, эксплуатировавшихся более 15 лет . Особую опасность представляет разрушение оборудования в условиях действия водороДосодержащих и водородо-выделяющих сред.

Единый интегрированный подход, основывающийся на анализе свойств и управлении микроструктурой нефтяных систем, открывает возможности регулирования характеристик продуктов и параметров технологических процессов . Сложность изложения вопросов термодинамики и кинетики фазовых переходов и их кажущаяся оторванность от практических задач, эпизодичность экспериментальных исследований отдельных этапов фазообразования в нефтяных системах; отсутствие комплексного подхода к анализу закономерностей протекания фазовых переходов в нефтяных системах — все это существенно сдерживает возможности практиков в применении теоретических знаний для интенсификации технологических процессов с учетом их специфики.

Различные подходы к проблеме интенсификации технологических процессов рассмотрены в работах . В общем случае при выборе физического воздействия для интенсификации технологических процессов в первом приближении можно руководствоваться простым правилом: по мере перехода от процессов на макроскопических уровнях к процессам на микроскопических уровнях и необходимое воздействие должно быть тех же уровней. Например, для механических процессов и воздействие должно иметь механическую природу, а для химических процессов — в виде отдельных квантов. Многие технологические процессы одновременно протекают на обоих уровнях, поэтому и интенсифицирующее воздействие в этих случаях должно быть двухуровневым, т.е. комбинированным. Эффективность воздействия зависит от числа ступеней преобразования энергии: при многократном преобразовании к.п.д. резко падает, т.к. общий к.п.д. равен произведению к.п.д. отдельных ступеней.

1.2. Акустические методы интенсификации технологических процессов

1.2. Акустические методы интенсификации технологических процессов . 7

51. Юдаев В.Ф. Исследование гидродинамического аппарата сиренного типа и его использование для интенсификации технологических процессов в гетерогенных системах. Дисс. канд.техн.наук. - М. 1970, с.78.

Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки работает в условиях действия механических напряжений, высоких температур, природных и технологических коррозионно-активных сред, инициирующих возникновение и накопление повреждений, приводящих со временем к нарушению его работоспособности. Преобладающая часть парка оборудования нефтепереработки имеет поверхностный контакт с рабочей средой, эксплуатируется в очень жестких режимах - в условиях действия высоких давлений и температур. Современные технологические процессы ориентированы на углубление переработки нефтяного сырья. Увеличение выхода светлых нефтепродуктов связано с повышением роли деструктивных процессов переработки нефти, что в свою очередь ведет к интенсификации технологических процессов и усложнению конструкции оборудования. В последние годы в переработку вовлекаются все большие объемы нефтей с повышенным содержанием сероводорода, минеральных солей и газоконденсатов с высоким содержанием агрессивных компонентов. Это обстоятельство значительно усложняет условия эксплуатации оборудования, вызывая интенсивное развитие различных коррозионных процессов. Коррозионная активность технологических сред является одним из основных факторов, снижающих надежность металлических конструкций и способствующих зарождению трещин . Агрессивное воздействие рабочих сред обусловлено обводненностью нефти, наличием в ней кислых компонентов, сернистых и хлористых соединений, а так же применением в процессе подготовки и переработки коррозионно-активных реагентов. Как показали результаты диагностирования 59 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов , при суммарном содержании в нефти воды, хлора и серы более 3 % коррозионное растрескивание имело место во всех резервуарах, эксплуатировавшихся более 15 лет . Особую опасность представляет разрушение оборудования в условиях действия водородосодержащих и водородо-выделяющих сред.

В диссертационной работе обобщены результаты научных пуб.клкаций и исследований проблемы интенсификации Технологических процессов обезвоживания и движения текучих сред, выполненные при большом личном вкладе автора по постановлению Совета Министров ССОР JS I2IO от 7 декабря 1963 г. и Государственного плана развития народно-

Для интенсификации теплообмена в аппаратах воздушного охлаждения применяют трубы с наружным спиральным оре-брением. В условиях жаркого климата для улучшения коэффициента теплоотдачи воздух перед входом в трубные пучки нуж-. но увлажнять.

Применение на технологических установках компрессоров без смазки положительно сказывается на проведении технологических процессов, при этом положительный эффект складывается из сокращения расходов по содержанию it эксплуатации оборудования и уменьшения замасливания технологических систем. В последнем случае эффективность достигается за счет увеличения срока службы катализатора, интенсификации теплообмена, уменьшения расходов электроэнергии и воды и экономии затрат на обезжирование системы.

Проведение многих реакций нефтехимического синтеза требует принятия специальных мер для интенсификации теплообмена в реакторах. С этой целью реакторы снабжаются достаточно большой удельной теплообменной поверхностью и в них создаются условия, обеспечивающие максимальные значения коэффициентов теплопередачи. Наибольшие величины удельной поверхности достигаются в трубчатых реакторах и в реакторах колонного типа с внутренними трубчатыми или змее-виковыми теплообменниками . Наименьшие удельные поверхности имеют реакторы емкостного типа с рубашкой . Для увеличения коэффициентов теплопередачи, которые определяются, как правило, теплоотдачей со стороны реакционного пространства, используют различные способы турбу-лизации среды: высокие линейные скорости газа в трубчатых реакторах, барбо-таж в газожидкостных процессах, механическое перемешивание, псевдоожижение твердого катализатора или теплоносителя. Интенсификация теплообмена со стороны хладагента, если она необходима, достигается обычными способами: турбулизация потока, теплосъем кипящей жидкостью, применение эффективных теплоносителей.

Реакторы вытеснения. Наиболее распространенными являются трубчатые реакторы. Ввиду того, что жидкофазные процессы проводятся, как правило, с малыми объемными скоростями, в обычных трубчатых реакторах вследствие низкой линейной скорости жидкости не достигается хорошая теплоотдача от смеси к стенке трубки. С целью интенсификации теплообмена используют реакторы типа «труба в трубе», составленные из нескольких последовательных секций, причем в каждой секции создается многократная циркуляция жидкости с помощью специального насоса . Такой аппарат работает подобно каскаду реакторов идеального смешения. При наличии нескольких последовательных • секций его эффективность приближается к эффективности реактора идеального вытеснения.

Теплообменник со змеевиком, согнутым по винтовой линии, изображен на рис. 10-10. В цилиндрической емкости 1 расположен змеевик 2. Витки змеевика закреплены на стойках 3 хомутами 4. Теплоноситель / проходит по змеевику, теплоноситель 77 — через емкость 1. Обычно в емкости 1 теплоноситель // движется с малыми скоростями и теплоотдача от змеевика к теплоносителю // осуществляется при малых значениях коэффициента теплоотдачи. Для увеличения скорости движения теплоносителя // и, следовательно, интенсификации теплообмена в емкости 1 установлен вытеснитель-ный сосуд 5. Движение теплоносителя // по кольцевому простран-

XXII-14. Шнековые или ленточные завих-рители, установленные по всей длине трубы, обеспечивают закрутку потока, что является одним из эффективных способов интенсификации теплообмена в трубах. Широкое распространение из-за простоты изготовления получили ленточные завихрители. Наиболее эффективная закрутка потока при этом реализуется, если лента вставлена в трубу практически без зазора. Дополнительный эффект в этом случае заключается в том, что винтовая вставка увеличивает поверхность теплообмена и воспринятое ею тепло посредством теплопроводности передается в стенку трубы.

Методы интенсификации теплообмена ориентированы на изменение гидродинамической обстановки на границе раздела фаз, т.е. на вынужденную конвекцию. Существенное влияние на конвективные составляющие оказывают акустические потоки. В настоящее время известно большое число экспериментальных работ, посвященных исследованию теплообмена при акустическом воздействии . Мартинелли иБолтнер, исследуя вертикальные колебания цилиндра диаметром 18,5 и длиной 635 мм с частотой 60 Гц в воде, показали, что существенное влияние на теплообмен наблюдается со значений колебательного критерия Рейнольдса, равного Rea = 7000. При Rea = 10000 теплоотдача возрастает в 4 раза.

При числах Рейнольдса от 360 до 2170 столб жидкости над пластиной составлял от 0,244 до 0,427 м. Кривые теплоотдачи имели падающие участки и экстремумы, объясняемые проявлением кавитации. Из этих опытов следует, что кавитационные пороги ограничивают возможность интенсификации теплообмена в жидкостях акустическими методами.

Для интенсификации теплообмена в аппаратах воздушного охлаждения применяют трубы с наружным спиральным оре-брением. В условиях жаркого климата для улучшения коэффициента теплоотдачи воздух перед входом в трубные пучки нужно увлажнять.

Для интенсификации теплообмена устанавливают несколько трубных поперечных перегородок, регулирующих поток жидкости или газа. Перегородки придают пучку труб большую устойчивость, обеспечивая прямолинейность те-плообменных труб, что очень важно для нормальной эксплуатации аппарата. В

холодильника снабжены продольными ребрами для интенсификации теплообмена. Рабочее пространство контактора, в котором происходят интенсивное перемешивание смеси углеводородов и концентрированной серной кислоты, разделено цилиндрической перегородкой на два хода.