1.2 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.

1.2.1 Определение эффективности схем теплообмена

При проектировании систем теплообмен необходимо учитывать также следующие обстоятельства[2]:

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:

где δок - нормативный коэффициент окупаемости, год-1; δам - норма амортизации, год-1; Цi; - стоимость i-го основного элемента системы теплообмена, руб; Цj-стоимость j-го вспомогательного элемента системы теплообмена, руб; θ - число часов работы оборудования в год; Цт - стоимость топлива, руб./кг, или электроэнергии, руб./(кВт*ч); GT - расход топлива, кг/ч, или потребляемая мощность электроэнергии, кВт.

Стоимость основных элементов системы теплообмена (рекуперативных теплообменников) и вспомогательных элементов (воздушных холодильников) рассчитывается по уравнению

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 и удельный расход топлива Вт (кг/т) [2]:

где QT, QK--тепло, переданное в теплообменниках и кипятильниках от горячих потоков нефтепродуктов; Qn - полезная тепловая мощность печей; ΣQn-суммарная тепловая мощность печей, МВт; Qnн - теплотворная способность топлива, кДж/кг; Gн - производительность по нефти, т/ч; ηп - к. п. д. печи (ηп= 0,7-0,8).

В качестве примера в таблице 1.1 приведены результаты расчета указанных показателей для различных установок АВТ и AT [2]; установки первичной перегонки нефти характеризуются высокими коэффициентами использования тепла, доходящими до 80% и сравнительно невысоким расходам тепла.

Таблица 1.1. Значения Кр и Вт для различных установок.

	KP, %	BT, кг/т
Типовая схема АТ - 1 двукратного испарения	70	17,1
То же, АТ - 2	70	17,8
Схема трехкратного испарения	80	15,7
АТ - 1 Краснодарского НПЗ	75	16,5
АВТ Ново-Ярославского НПЗ	77	17,1
АТ - 6 Ново-Полоцкого НПЗ	57	17,2
АВТ - 6 Ново-Полоцкого НПЗ	57	23,2
АВТ Делавайр (США)	49	16,5