- •Введение
- •1. Аналитический обзор .1 Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов
- •1.2 Синтез систем теплообмена установок перегонки и ректификации нефтяных смесей
- •1.2.1 Определение эффективности схем теплообмена
- •.2.2 Декомпозиционно - эвристический метод
- •1.2.3 Эволюционно - эвристический метод
- •1.3 Оптимизация систем теплообмена графоаналитическим методом
- •1.4 Синтез системы теплообмена на основе задачи о назначении
- •1.5 Температурно - энтальпийные диаграммы и пинч - методы[8]
- •2.Цель и задачи работы
- •3. Экспериментальная часть .1 Описание схемы установки элоу-авт-6 Киришского нпз [9]
- •3.2 Исходные данные
- •3.3 Создание расчетной схемы существующего варианта блока подогрева нефти
- •3.3.1 Создание основных технологических потоков
- •3.3.2 Расчет схемы методом концевых температур
- •3.3.3 Поверочный расчет схемы с учетом конструкции аппаратов
- •3.3.4 Проверка адекватности модели
- •3.4 Оценка возможности повышения эффективности системы теплообмена
- •3.4.1 Исходные данные
- •3.4.2 Оценка существующей схемы теплообмена
- •3.4.3 Результаты
- •4. Проектная часть .1 Оптимизация схемы подогрева нефти на установке элоу - авт - 6 Киришского нпз
- •Ректификация теплообмен перегонка нефть
- •4.1.1 Выбор методики и рассмотрение способов повышения эффективности теплообмена в аппаратах кожухотрубчатого типа
- •4.1.2 Применение выбранной методики к реальной схеме установки
- •4.1.3 Рассмотрение оптимизированной схемы с позиции гидравлики
- •4.2. Экономическая оценка принятых проектных решений
- •5. Результаты и обсуждения
- •6. Заключения и выводы
- •Приложение а. Патентный поиск
- •Приложение б. Маркетинговые исследования
- •Приложение в. Стандартизация
- •Приложение г. Охрана труда и окружающей среды
- •Г.1 Характеристика опасных и вредных производственных факторов производства
- •Г.2 Мероприятия и решения, принятые в проекте для обеспечения безопасности технологического процесса
- •Г.3 Мероприятия и решения, принятые в проекте по обеспечению безопасности технологического оборудования
- •Г.4 Организация пожарной безопасности взрывобезопасности производства
- •Г.5 Мероприятия, предусмотренные для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий производственной среды
- •Г.6 Охрана окружающей среды
- •Приложение д. Технико-экономическая оценка результатов исследования
- •Приложение е. Разгонки основных продуктов и полупродуктов установки элоу - авт -
- •Приложение ж. Проектные данные по схеме теплообмена
- •Приложение з. Режимные параметры
- •Список использованных источников
- •Виды и объемы работ, выполненных с использованием эвм и элементами сапр
3.4.3 Результаты
На данном этапе была произведена комплексная оценка схемы подогрева нефти на установке ЭЛОУ - АВТ - 6. В ходе оценки были выявлено:
потоков, имеющихся на установке, вполне хватило бы для большего нагрева нефти;
имеющаяся обвязка теплообменников не позволяет полностью использовать тепло горячих потоков и требует пересмотра;
также в теплообмене не задействованы верхние дистилляты колонн К-1 и К-2;
4. Проектная часть .1 Оптимизация схемы подогрева нефти на установке элоу - авт - 6 Киришского нпз
Оптимизацию можно проводить несколькими методами, которые можно условно разделить на две группы. Одна предполагает полную реконструкцию установки, с демонтажом старого и монтажом нового оборудования. Вторая требует только изменения режимных параметров, либо переобвязку аппаратов без их замены или добавления нового оборудования. Обе группы ведут к уменьшению эксплуатационных затрат на установке, но первая группа требует больших капиталовложений, а вторая - нет. Для оптимизации в данной работе - проекте были выбраны методы, относящиеся ко второй группе.
Так, как ранее было решено в качестве дополнительного потока нагревать поток «Отбензиненная нефть», то для его нагрева необходимо было выделить теплообменники из числа имеющихся. Проанализировав технологическую схему стало ясно, что все аппараты, имеющиеся на установке, задействованы в процессе, и выделение свободных аппаратов возможно только путем увеличения тепловой нагрузки на остальные.
Ректификация теплообмен перегонка нефть
4.1.1 Выбор методики и рассмотрение способов повышения эффективности теплообмена в аппаратах кожухотрубчатого типа
Для выбора методики оптимизации рассмотрим основные термодинамические законы процесса теплопередачи.
Во всех теплообменных аппаратах передача тепла от одного потока к другому осуществляется по основному уравнению теплопередачи[11].
где K - коэффициент теплопередачи, определяющий среднюю скорость передачи тепла вдоль всей поверхности теплообмена; Dtср - средняя разность температур между теплоносителями, определяющая среднюю движущую силу процесса теплопередачи, или температурный напор; F - поверхность, через которую осуществляется теплообмен, Q - тепловая нагрузка, передаваемая в процессе теплообмена от одного теплоносителя к другому.
Из уравнения видно, что увеличение поверхности теплообмена, коэффициента теплопередачи и разности температур влечет за собой увеличение тепловой нагрузки. Поверхность теплообмена увеличить нельзя, так как все аппараты имеют фиксированную поверхность. Средняя разность температур зависит от температур потоков на входе и выходе из аппарата и повысить ее можно лишь заменой огорячего потока на другой, обладающий более высокой температурой.
Коэффициент теплопередачи описывается следующей зависимостью[11]:
где aтр - коэффициент теплоотдачи от потока, текущего в трубах к поверхности теплопередачи; aмтр - коэффициент теплоотдачи от потока, текущего в межтрубном пространстве к поверхности теплопередачи; Srзагр - сумм термических сопротивлений загрязнения поверхности теплообмена.
Коэффициент теплоотдачи для установившегося турбулентного движения жидкости (Re ≥104) в прямой трубе без фазового перехода определяется следующим соотношением[12]:
,
где Nu - критерий Нуссельта; - критерий Рейндольса;- критерий Прандтля; Prст - критерий Прандтля при средней температуре стенки аппарата;- линейная скорость жидкости; V - объемный расход потока; d - внутренний диаметр трубы; c - массовая теплоемкость жидкости;r - массовая плотность жидкости; m - динамическая вязкость жидкости; l - теплопроводность жидкости;
Коэффициент теплоотдачи для установившегося турбулентного движения жидкости (Re ≥104) в межтрубном пространстве без фазового перехода определяется следующим соотношением[12]:
где - эквивалентный диаметр межтрубного пространства; Dв - внутренний диаметр кожуха; dн - наружный диаметр труб; n - число труб в пучке.
Проанализировав уравнение (4.1) стало ясно, что наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи окажет наименьший по своему значению коэффициент теплоотдачи. Из уравнений (4.2) - (4.5) следовало, что наибольшее влияние на коэффициент теплоотдачи в обоих случаях оказывало значение критерия Рейндольса.
Таким образом, из всех переменных, определяющих критерий Рейндольса, изменить возможно было только линейную скорость потока, увеличив объемный расход жидкости через теплообменный аппарат.