- •И.Р. Кузеев, р.Б. Тукаева,
- •Оглавление
- •Введение
- •1 Краткая характеристика и классификация нефтеперерабатывающих заводов
- •1.1 Мощность и ассортимент нпз
- •Выпускаемой продукции
- •1.2 Глубина переработки нефти
- •Переработки нефти
- •Сернистой нефти (комбинированной центровки лк-6у)
- •1.3 Современное состояние и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности мира и России
- •2 Описание основного оборудования, выбранного в качестве реальных объектов расчета и проектирования
- •(Вес до 900 тонн) к месту монтажа автомобильным транспортом
- •К месту монтажа водным транспортом
- •2.1 Вертикальные колонные массообменные аппараты
- •2.1.1 Устройство колонных аппаратов
- •Технологическими трубопроводами
- •2.1.2 Классификация колонных аппаратов
- •2.1.3 Массообменные контактные устройства
- •2.1.4 Тарельчатые массообменные устройства
- •2.1.4.1 Основы классификации тарельчатых массообменных устройств
- •В контактной зоне тарелки
- •2.1.4.2 Конструкции и принцип работы основных типов тарелок
- •С круглыми колпачками
- •К корпусу аппарата
- •И дисковый клапан (б)
- •С отбойными элементами
- •2.1.5 Насадочные контактные элементы
- •2.1.6 Устройства для ввода жидкости и пара в колонну
- •2.1.7 Устройства для сепарации газожидкостных потоков
- •2.2 Теплообменные аппараты
- •2.2.1 Классификация теплообменных аппаратов
- •2.2.2 Кожухотрубчатые теплообменные аппараты, их типы и конструктивное исполнение
- •2.3 Технологические печи
- •2.3.1 Назначение и принцип работы трубчатых печей
- •С наклонным сводом
- •2.3.2 Классификация печей
- •2.3.3 Конструктивные элементы печей
- •2.3.4 Показатели работы печей
- •2.4 Центробежные насосы
- •2.4.1. Общие сведения о насосах
- •С осевым входом жидкости с внутренними опорами
- •2.4.2 Классификация насосов
- •2.4.3 Центробежные насосы
- •2.4.3.1 Классификация и маркировка центробежных насосов
- •По конструктивным признакам
- •2.4.3.2 Маркировка центробежных насосов
- •2.4.3.3 Принцип действия и устройство центробежных насосов
- •Двухступенчатого насоса
- •1 − Стационарная пара трения; 2 − вращающаяся пара трения; 3 − хомут; 4 − кольцо; 5 − пружина; 8 − нажимное кольцо; 7, 9 − V-кольцо; 10 − нажимное кольцо; 6, 11, 12 − винт
- •Библиографический список
2.2 Теплообменные аппараты
Теплообменными называют все аппараты вне зависимости от того, что является его целевым назначением: нагрев или охлаждение, испарение или конденсация.
В большинстве процессов нефтеперерабатывающей промышленности используется нагрев исходного сырья, а также применяемых при его переработке растворителей, реагентов, катализаторов и др. Полученные в результате того или иного технологического процесса целевые продукты или полуфабрикаты обычно требуется охлаждать до температуры, при которой возможны их хранение и транспорт.
Данные процессы осуществляются в теплообменных аппаратах (ТОА), которые предназначены для проведения процессов теплообмена при необходимости нагревания или охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации теплоты [3,6,8,10,].
Теплообменная аппаратура составляет весьма значительную часть технологического оборудования в нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности. Удельный вес ТОА на нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях составляет в среднем 50% [8].
Высокая эффективность работы подобных аппаратов позволяет сократить расход топлива и электроэнергии, затрачиваемой на тот или иной технологический процесс, и оказывает существенное влияние на его технико-экономические показатели.
Поэтому изучению устройства и работы этих аппаратов необходимо уделять особое внимание.
2.2.1 Классификация теплообменных аппаратов
Условия проведения процессов теплообмена в промышленных аппаратах чрезвычайно разнообразны. Эти аппараты применяют для рабочих сред с различным агрегатным состоянием и структурой (газ, пар, капельная жидкость, эмульсия и т.д.) в широком диапазоне температур, давлений и физико-химических свойств.
Из-за разнообразия предъявляемых к теплообменным аппаратам требований, связанных с условиями их эксплуатации, применяют аппараты самых разных конструкций и типов, причем для аппаратов каждого типа разработан широкий размерный ряд поверхности теплообмена (от нескольких квадратных метров до тысяч в одном аппарате). В размерном ряду теплообменники различаются по допускаемым давлениям и температурам рабочей среды, а также по материалам, из которых изготовлен аппарат.
Строгой классификации теплообменных аппаратов не существует. Применительно к нефтеперерабатывающей промышленности теплообменные аппараты можно классифицировать по следующим основным признакам [1, 2, 6, 8].
Рисунок 2.41 – Классификация теплообменных аппаратов в зависимости от способа передачи тепла
А) В зависимости от способа передачи тепла аппараты делятся на следующие группы (рисунок 2.41):
Поверхностные теплообменные аппараты, в которых передача тепла между теплообменивающимися средами осуществляется через поверхность, разделяющую эти среды.
Данную группу ТОА можно в свою очередь классифицировать по конструкции:
аппараты, изготовленные из труб ( кожухотрубчатые ТОА (рисунок 2.42), типа «труба в трубе» (рисунок 2.43), аппараты воздушного охлаждения (рисунок 2.44), погружные (рисунок 2.45), змеевиковые и т.д);
аппараты, поверхность теплообмена которых изготовлена из листового проката (пластинчатые (рисунок 2.46), спиральные и т.д.);
Рисунок 2.42 – Кожухотрубчатый ТОА
|
Рисунок 2.43 – ТОА типа «труба в трубе»
| |
Рисунок 2.44 – Аппарат воздушного охлаждения
|
Рисунок 2.45 – Погружной ТОА
| |
|
| |
Рисунок 2.46 – Пластинчатый ТОА
|
аппараты с поверхностью теплообмена, изготовленной из неметаллических материалов (графита, пластмасс, стекла и т.д.).
Аппараты смешения, в которых передача тепла между теплообменивающимися средами происходит путем их соприкосновения. Для изготовления теплообменных аппаратов смешения требуется, как правило, меньше металла; кроме того, во многих случаях они обеспечивают более эффективный теплообмен. Однако, несмотря на эти преимущества, аппараты смешения часто нельзя использовать вследствие недопустимости прямого соприкосновения потоков. К таким аппаратам, в частности, относятся градирни (рисунок 2.47).
Рисунок 2.47 – Теплообменный аппарат смешения (градирня)
Конструктивно пластинчатый теплообменник (ПТО) представляет собой пакет теплообменных пластин и прокладок, установленный в специальную раму и стянутый резьбовыми шпильками до определенного размера.
Б) В зависимости от назначения аппараты делятся на следующие группы (рисунок 2.48) [5].
Теплообменники – аппараты для регенерации тепла, уносимого отходящими потоками. Целевым процессом, протекающим в них, может являться нагрев холодного потока, или охлаждение горячего, или тот и другой процесс в равной степени.
Рисунок 2.48 – Классификация ТОА по назначению
При этом нагрев одного и охлаждение другого потока позволяет сократить расход подводимого извне тепла (сократить расход топлива, греющего водяного пара и т. д.) и охлаждающего агента.
К этой группе аппаратов относятся теплообменники для нагрева нефти на установке, осуществляемого за счет использования тепла отходящих с установки дистиллятов, остатка, а также промежуточного циркуляционного орошения. Сюда относятся также котлы-утилизаторы, где получают водяной пар за счет использования тепла нефтепродуктов, дымовых газов или катализатора на установках каталитического крекинга. К этой группе относятся и регенераторы холода.
Подогреватели – аппараты для нагрева дистиллятов или реагентов за счет тепла теплоносителя.
Целевым процессом в них является нагрев. В качестве теплоносителя применяют главным образом водяной пар, характеризующийся высоким коэффициентом теплоотдачи при конденсации и большим значением скрытой теплоты конденсации. Теплоносителями могут служить также высококипящие нефтепродукты, нагреваемые в трубчатых печах;
Конденсаторы – аппараты для конденсации и охлаждения паров путем передачи тепла охлаждающему агенту.
Холодильники – аппараты для охлаждения жидких потоков. При регенерации тепла того или иного продукта его окончательное охлаждение до температуры, требуемой для безопасного транспорта и хранения, обычно завершается в холодильниках.
Если при охлаждении из жидкого потока выделяют кристаллы, то холодильный аппарат называется кристаллизатором.
В конденсаторах, холодильниках и кристаллизаторах целевым процессом является охлаждение горячей среды.
Испарители, кипятильники, в которых нагрев или нагрев и частичное испарение осуществляется за счет использования высокотемпературных потоков нефтепродуктов и специальных теплоносителей (водяной пар, пары углеводородов, специальные высококипящие жидкости и др.). В таких аппаратах нагрев или испарение одной среды является целевым процессом, тогда как охлаждение горячего потока является побочным и обусловливается необходимостью нагрева исходного холодного потока.
Примером аппаратов этой группы могут служить нагреватели сырья, использующие тепло водяного пара, кипятильники, при помощи которых в низ ректификационной колонны подводится тепло, необходимое для ректификации, и т.д.
В) В зависимости от направления движения теплоносителей – прямоточные, противоточные, перекрестного тока и др.
Г) В зависимости от числа ходов по трубному и межтрубному пространству: одно-, двух-, четырех- и многоходовые.
В общем объеме эксплуатируемых на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях теплообменных аппаратов около 80% занимают кожухотрубчатые ТОА. Эти теплообменники достаточно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации и в то же время достаточно универсальны, т.е. могут быть использованы для осуществления теплообмена между газами, парами, жидкостями в любом сочетании теплоносителей и в широком диапазоне их давлений и температур.
Поэтому основное внимание в данной работе будет уделено данному типу теплообменных аппаратов.