Системы теплообмена установок первичной переработки нефти
Установки первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов имеют наиболее развитые системы теплообмена, которые предназначены для максимального использования тепла уходящих потоков и повышения термодинамической эффективности процесса. Для теплообмена используют следующие потоки: пародистиллятные фракции, боковые погоны и остатки атмосферной и вакуумной колонн, промежуточные циркуляционные орошения, дымовые газы и промежуточные фракции и потоки с других технологических узлов комбинированных установок. Благодаря эффективному использованию тепла горячих потоков сырую нефть, удается предварительно нагреть до 220-230 0C, уменьшая тем самым тепловую мощность печей на 20-25%. В результате утилизации тепла горячих нефтепродуктов значительно уменьшается расход охлаждающей воды.
На рисунке 1 показана схема теплообмена для подогрева сырой нефти на типовой установке AT. Здесь используется следующая схема теплообмена: циркуляционное орошение атмосферной колонны - пародистиллятные фракции атмосферной колонны - боковые потоки атмосферной колонны - остаток атмосферной колонны.
1- электродегидратор; 2 - отбензинивающая колонна; 3 - атмосферная колонна; I - сырая нефть; II- легкий бензин; III - тяжелый бензин; IV- керосин; V -дизельное топливо; VI - атмосферный газойль; VII - мазут.
Рисунок 1 - Схема теплообмена горячих нефтепродуктов и сырой нефти на установке AT при двукратном ее испарении
Для предварительного нагрева нефти на установке ЭЛОУ - АВТ используют схему теплообмена с тремя параллельными потоками. Сырая нефть нагревается до 115°С перед блоком ЭЛОУ и затем до 230 оС при поступлении на переработку с использованием следующей схемы теплообмена: циркуляционное орошение атмосферной колонны - пародистиллятные фракции атмосферной колонны - верхние продукты вакуумной колонны - боковые погоны атмосферной колонны - боковые погоны вакуумной: колонны - остаток вакуумной колонны. Для повышения эффективности теплообмена на установках AT и АВТ предлагается сырую нефть вначале подавать в пародистиллятый теплообменник атмосферной колонны.
Поскольку обычно сырая нефть нагревается несколькими параллельными потоками, следует избегать принудительного регулирования расхода потоков по отдельным ветвям, достигая равномерного их распределения главным образом симметричным расположением оборудования, конструкций узлов и использованием симметричного числа потоков (двух, четырех).
Синтез систем теплообмена установок перегонки и ректификации нефтяных смесей
Разработка систем теплообмена является одной из важнейших: задач проектирования технологических установок. На выбор той или иной схемы теплообмена влияют такие факторы, как температуры внешних потоков на установке, стоимость тепла и оборудования. При проектировании систем теплообмен необходимо учитывать также следующие обстоятельства:
теплообмен всегда должен быть экономически оправдан, т. е. дополнительные капитальные затраты не должны превышать нормативный срок окупаемости;
система теплообмена должна быть достаточно гибкой, т. е. обеспечивать эффективную работу при различном составе сырья;
система теплообмена должна быть выполнена из простых и стандартных аппаратов;
температура потока, направляемого в аппарат воздушного, охлаждения, не должна превышать 125°С, так как тепло воздуха обычно не регенерируется и, следовательно, безвозвратно теряется.
Эффективность системы теплообмена наиболее объективно определяется на основе приведенных затрат по уравнению (1).
, (1)
где
- нормативный коэффициент окупаемости;
- норма амортизации;
- стоимость i-го основного элемента
системы теплообмена, руб;
-стоимость
j-го вспомогательного элемента системы
теплообмена, руб;
θ - число часов работы оборудования в год, ч/год;
- стоимость топлива, руб/кг, или
электроэнергии, руб/(кВт*ч);
- расход топлива, кг/ч, или потребляемая
мощн. электроэнергии, кВт.
Стоимость основных элементов системы теплообмена (рекуперативных теплообменников) и вспомогательных элементов (воздушных холодильников) рассчитывается по уравнению (2).
, (2)
где а, b - коэффициенты, определяемые с помощью регрессионного анализа данных из каталогов и прейскурантов типоразмеров и цен на теплообменники;
F- поверхность теплообмена, м2.
Для определения эффективности схемы теплообмена могут быть использованы также такие показатели, как степень регенерации (использования) тепла Кр (3) и удельный расход топлива Вт(кг/т) (4).
, (3)
, (4)
где
– тепло, переданное в теплообменниках
от горячих потоков нефтепродуктов, кДж;
– тепло, переданное кипятильниках от
горячих потоков нефтепродуктов, кДж;
– полезная тепловая мощность печей,
МВт;
– теплотворная способность топлива,
кДж/кг;
– производительность по нефти, т/ч;
– КПД печи.