Теплообменник в нефтепереработке: характеристики, конструкция

Теплообменник – техническое устройство, предназначенное для передачи тепла между нагретой средой и холодной. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред.

Области применения теплообменных аппаратов:

• системы отопления;
• металлургия;
• энергетика;
• тепловые пункты;
• химическая и пищевая промышленности;
• системы кондиционирования и вентилирования воздуха;
• коммунальное хозяйство;
• атомная и холодильная отрасли.

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

• типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
• типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
• типа конструкции;
• направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

• паровые барботеры;
• сопловые подогреватели;
• градирни;
• барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

• мощность теплообменника;
• давление в системе;
• тип сред (агрессивные или нет);
• рабочие температуры;
• прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред

Одноходовые теплообменники

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Многоходовые теплообменники

• Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.
• Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

Устройство теплообменника

Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

В качестве примера можно рассмотреть пластинчатый разборный теплообменник, как наиболее современный и вытесняющий старые поколения теплообменных аппаратов: кожухотрубные (кожухотрубчатые), «труба в трубе» и другие виды.

Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

Рис. 4. Устройство РПТО

При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

Принцип работы теплообменника

Передняя и задняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу. По ним теплоноситель и теплопотребитель поступают внутрь агрегата. 

Рис. 5. Движение сред внутри пакета пластин

Пристенный слой гофрированного типа, в условиях потока, имеющего большую скорость, начинает постепенно набирать турбулентность. Каждая среда перемещается на встречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешения.

Параллельно расположенные пластины формируют рабочие каналы. Перемещаясь по всем каналам, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом среди всех деталей теплообменника.

Потоки внутри пластинчатого теплообменника могут идти по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи:

Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом разборном теплообменнике в зависимости от принципа работы

Заключение

В данной статье вы смогли ознакомиться с видами теплообменников, их назначением, сферами применения. В следующей статье мы подробно рассмотрим пластинчатые теплообменники — в чем их особенность, какие виды существуют и как они отличаются между собой, поэтому подписывайтесь на e-mail рассылку и новости в соцсетях, чтобы не пропустить их.

1. Стоит помнить, что в настоящее время кожухотрубные (кожухотрубчатые) теплообменники активно вытесняются пластинчатыми, поскольку последние более универсальны и просты в обслуживании.
2. Если вам нужно подобрать теплообменник под свою задачу, то вы можете посмотреть модели, которые поставляет наша компании в соответствующих разделах каталога.
3. Если же у вас возникают трудности, то свяжитесь с нашими инженерами или заполните форму:

Источник: https://proteplo.org/blog/teploobmenniki-obzor

Конструкции кожухотрубных теплообменников

Теплообменные аппараты являются самыми многочисленными среди других аппаратов технологической установки НПЗ и могут достигать от 40 до 50% по массе и стоимости всего оборудования.

В зависимости от технологического процесса осуществляется теплообмен между двумя потоками один из которых нагревается за счет тепла другого, одновременно охлаждая второй. Процессом теплообменника может являться нагрев холодного потока, охлаждение горячего, либо тот и другой процесс одновременно.

Высокоэффективность теплообменных аппаратов дает возможность снизить потребление энергоресурсов на производстве.

Большинство теплообменников применяемых нефтепереработки — кожухотрубчатые жесткого типа с компенсаторами на корпусе, U-образными трубами, с плавающей головкой. Они состоят из распределительной камеры, оснащёнными патрубками, цилиндрического корпуса с патрубками и трубных решеток. Такая конструкция имеет большую площадь теплообмена между продуктами и малые габаритные размеры.

Теплообменник с жесткотрубной конструкцией

Рассмотрим принцип работы теплообменника с жестким методом крепления труб в трубных решетках — ТН.

В трубное пространство подаётся холодный теплоноситель через распределительную камеру. Поток проходит первый ход по трубам, разворачивается в задней камере и поступает во второй ход.

Межтрубное пространство – прохождение продукта

В межтрубное пространство направляется горячий продукт через входной патрубок. Внутри корпуса аппарата монтируются перегородки, чтобы удлинить путь прохождения продукта, создать турбулентность и снизить вероятность отложения механических примесей в корпусе ставятся поперечные перегородки. Они, также, предотвращают изгибание труб.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Кожухотрубный холодильник

Во время контакта продуктов с разными температурами через стенки трубного пучка происходит теплообмен. Горячий охлаждается холодный нагревается.

Недостатки жесткотрубных теплообменников ТН

Из-за отсутствия свободного хода пучка теплообменных труб максимальная разница температур сред ограничена, как правило не более 40 — 50 градусов Цельсия в зависимости от используемых конструкторских материалов. При большой разнице температур продуктов, более 50 градусов, происходит деформация аппарата, которая может вызвать его разрушение.

Теплообменник с линзовым компенсатором

Линзовые компенсаторы устанавливают на аппаратах небольшого диаметра и работающих при невысоком давлении.
Увеличение или уменьшение длины труб из-за температурного воздействия компенсируется температурными компенсаторами на корпусе аппарата.

Такой аппарат расширяет диапазон работы по температуре, но ограничивает возможность применения по давлению.

Теплообменники с плавающей головкой

На заводах широко применяются теплообменные аппараты с самостоятельной компенсацией термических расширений, которые называют теплообменники с плавающей головкой.
Конструктивное отличие в том, что они имеют плав.

головку, которая не прикреплена к корпусу аппарата. Такая конструкция позволяет трубному пучку свободно передвигаться при линейном расширении труб, не создавая напряжений и имея возможность свободно деформироваться.

Конструкция теплообменников типа ТП получила наибольшее распространение на НПЗ. Их конструкция дает возможность разобрать аппарат для его очистки от загрязнений.

Характеристики теплообменных аппаратов типа ТН, ТК, ТП, ТУ

Источник: http://proNPZ.ru/kozhuhotrubnye-teploobmenniki/konstruktsiya.html

Использование теплообменника в нефтепереработке — АСГАРД-Сервис

16.07.2018

В таком устройстве, как теплообменник, происходит процедура теплообмена между теплоносителями, имеющими разную температуру. По принципу действия теплообменники представлены моделями регенераторов и рекуператоров.

В конструкцию рекуператоров входит стенка, разделяющая движущиеся теплоносители. Конструкции такого типа наиболее распространены. Регенераторы отличаются тем, что в них теплоносители, имеющие разную температуру, контактируют с поверхностью поочередно.

Использование теплообменного оборудования

С помощью теплообменников осуществляют теплообменные процессы, служащие для повышения или понижения температуры в рабочей среде для выполнения последующих работ, связанных с ее переработкой или утилизацией.

Типы  устройств для теплообмена

Для классификации теплообменников руководствуются следующими критериями:

• типом конструкции;
• устройствами, сделанными из труб (кожухотрубчатыми, оросительными, змеевиковыми, погружными типами), а также типами «труба в трубе» и с системой воздушного охлаждения;
• устройствами, где для изготовления теплообменной поверхности пользуются листовыми материалами (сотовыми, спиральными и пластинчатыми);
• теплообменниками, для изготовления поверхности которых пользуются неметаллическими материалами (стеклянными, пластмассовыми, графитными и прочими).

По своему назначению теплообменники бывают:

• подогревателями;
• холодильниками;
• конденсаторами;
• испарителями.

В соответствии с  направлением потоков теплоносителей:

• противоточными;
• прямоточными;
• теплоносителями перекрестного тока.

В химической и нефтеперерабатывающей сфере большая часть теплообменников (80%) является аппаратами кожухотрубчатого типа. Они достаточно просты в изготовлении, имеют высокую степень надежности и относятся к достаточно универсальному оборудованию.

Теплообменники, имеющие змеевиковую конструкцию либо конструкцию «труба в трубе», во всем ассортименте теплообменного оборудования составляют около 8%, а конструкции чугунных оросительных устройств не более 2 процентов.

Кожухотрубчатый тип теплообменных аппаратов

Распространение кожухотрубчатых устройств очень широко Их используют в качестве охладителей, нагревателей и конденсаторов в сфере промышленности и транспорта, благодаря работе как в жидких, так и в газообразных жидких средах.

Конструкция таких теплообменников состоит из:

• корпуса, называемого кожухом;
• трубного пучка;
• патрубков;
• камер-крышек;
• запорной арматуры;
• регулирующей арматуры;
• аппаратуры для текущего контроля за процессом;
• опор, держащих устройство;
• каркаса.

Кожух подобных моделей имеет цилиндрическую форму, для его сваривания пользуются одним или несколькими листами (чаще всего стальными).

Определяя необходимую толщину стенок кожуха, руководствуются максимальным значением рабочей среды, возникающим в пространстве между трубами, и диаметром теплообменника.

Дно камер должно быть сферической формы (в сварных камерах) либо эллиптической формы (в штампованных камерах).  Использование плоских днищ практикуется реже.  Толщину днища принимают либо равной, либо более толщины стенок корпуса.

Наиболее эффективны вертикально расположенные теплообменники, так как для горизонтальных моделей требуется использование значительно большей площади. В производственных помещениях с вертикальными устройствами работать более комфортно.

Для изготовления пучка теплообменника пользуются гладкими бесшовными трубами, которые могут быть выполнены с стали, латуни или меди. Используют либо прямую форму, либо  U- или W-образную, а величина диаметра  варьируется  до  57 миллиметров.  Длина может составлять несколько сантиметров и даже девять метров. Величина диаметра может достигать 1,4 метра и свыше.

Из каких элементов состоит  конструкция  кожухотрубчатого теплообменника

В холодильных устройствах практикуется использование кожухотрубных  и секционных конструкций, в  оборудование которых входят  низкие накатные  ребра, имеющие продольную, радиальную и спиралевидную форму.  Высота продольных  ребер не превышает 12 – 15 миллиметров. В катаных трубах аналогичный показатель достигает 1,5 – 3 миллиметра (на 1 метр длины применяется 600 – 800 ребер).

Как правило, не существует отличий между внешним диаметром труб с низкорадиальными накатными ребрами и трубами, имеющими гладкую поверхность.

Тем не менее, общая площадь теплообменных поверхностей увеличивается до полутора – двух с половиной раз.

В соответствии с конструкцией накатного или гладкого пучка используются разные способы закрепления труб (двухтрубных и однотрубных решеток) при помощи:

• сварного способа;
• разбортовки;
• развальцовки;
• технологии спайки;
• сальниковых соединений.

Сальниковый способ крепления является наиболее затратным и сложным, поэтому используется реже других, хотя использование такого соединения дает возможность трубам перемещаться в тепловых удлинениях в продольной плоскости

Трубы в трубных решетках размещаются с использованием следующих способов:

• шахматного (по сторонам и вершинам 6-тиугольников с правильной формой);
• коридорного (по сторонам и вершинам квадратов);
• круглого (в виде концентрической окружности);
• по сторонам и вершинам  6-тиугольников, со смещенной на угол β  диагональю.

Использование первого способа расположения труб на трубной решетке является наиболее популярным.

Использование прямоугольного типа размещения наиболее популярно в теплообменниках, которые работают с  загрязненными жидкостями, так как благодаря такому размещению существенно облегчается очистка пространства между трубами.

Применение способа размещения, когда трубы располагаются на решетке по сторонам и вершинам 6-тиугольника со смещенной на угол β диагональю наиболее эффективно для конденсирующих кожухотрубных устройств, расположенных горизонтально.

Благодаря такому способу размещения удается добиться уменьшения возможности термического сопротивления на внешних поверхностях труб, вызываемого из-за образующейся пленки конденсата.

В межтрубном пространстве решетки остаются при этом проходы, сквозь которые свободно проникает пар.

В некоторых конструкциях решетки, расположенные в прямом трубном пучке, зажимают между верхним и нижним фланцем корпуса и крышек аппарата. Подобные теплообменники отличаются жесткой конструкцией.

Такими аппаратами пользуются при сравнительно небольшой разности температур у труб и корпуса (максимум 30 градусов), а также при применении материалов для изготовления труб и корпуса, имеющих близкие коэффициенты удлинения.

Рассчитанные заранее значения напряжений для проектов каждых конкретных теплообменников позволяют определиться с соответствием конкретным задачам устройства, имеющего жесткий тип конструкции. При непригодности такой конструкции применяются модели теплообменников с нежесткой конструкцией либо кожухотрубного типа.

Если в теплообменниках применяют U-образную или  W-образную форму труб, крепление обоих концов осуществляют в трубной решетке.

У каждой трубы в пучке есть возможность для свободного удлинения, не соответствующего тепловым удлинениям других труб или прочим элементам конструкции.

Если даже возникают существенные тепловые соединения напряжений в тех местах, где труба соединяется с трубной решеткой, а также в тех местах, где сама решетка соединяется с кожухом, проблем с эксплуатацией не возникает.

Теплообменник в сфере нефтепереработки

Применение теплообменников подобного типа практикуется при достаточно высоком давлении в обрабатываемых теплоносителях. Модели теплообменных устройств с изогнутыми трубами нельзя относить к самым лучшим. Это обусловлено трудностями, возникающими при создании в производстве радиусов изгиба, а также при их эксплуатации. Отметим трудности с заменой и чисткой таких труб.

В устройствах кожухотрубчатого типа, с использованием двойных труб, все элементы конструкции состоят из двух труб: наружной, с закрытым нижним концом, и внутренней с открытым концом.

Закрепление верхнего конца внутренней трубы меньшего диаметра осуществляется с помощью сварки или развальцовочного способа, на верхней трубной решетке. Закрепление трубы с большим диаметром осуществляется на нижней решетке.

Нагревание технологической среды происходит внутри трубы, после чего через кольцевой канал, служащий для соединения внутренней и наружной трубы, проникает дальше.

Тепловой поток, нагреваемый в греющей среде, проходит через внешнюю стенку трубы. В теплообмене участвует и поверхность внутренней  трубы.

Это обусловлено разницей в температурах между нагреваемой средой, проходящей в кольцевом канале, и температурой среды, находящейся во внутренней трубе.

Любая технологическая линия НПЗ состоит из теплообменника. В сфере нефтепереработки без подобных устройств обойтись невозможно.

На предприятиях, занимающихся первичной нефтепереработкой, число теплообменников соответствует:

• объему производимой продукции;
• количеству перерабатывающих технологий, применяемых на производстве.

Объем выпускаемой продукции соответствует количеству технологических линий. От количества линий зависит количество теплообменников.

При рассмотрении конкретных цифр можно утверждать об очень большом разбросе подобных агрегатов на нефтеперерабатывающих предприятиях, на некоторых их единицы, на других свыше одной тысячи. В среднем, в оснащении одного перерабатывающего предприятия находится более 400 теплообменных устройств.

Подобные аппараты, применяющиеся в сфере НПЗ, работают со следующими технологическими средами:

• бензинами;
• дизельными топливами;
• керосинами;
• сырой нефтью;
• нефтяными маслами;
• мазутами;
• гудронами;
• битумами;
• паром;
• этиленом;
• пропиленом;
• фенол-ацетоном;
• парафином.

Наиболее часто работают аппараты с бензинами, дизтопливом, керосинами, маслами, мазутами и нефтью-сырцом. Уровень давления может составлять от 3 до 40 атмосфер. Самыми распространенными являются аппараты, давление в которых составляет 10 – 25 атмосфер.

В теплообменных устройствах применяются патрубки с диаметром от 350 до 1200 миллиметров. Диаметры от 1400 до 2000 миллиметров используются существенно реже. Среди самых распространенных  кожухотрубных  теплообменников  патрубки размером 325 миллиметров. Уровень температур рабочих сред, используемых  на НПЗ, находится в диапазоне 50 – 450 градусов Цельсия.

Источник: https://asgard-service.com/news/ispolzovanie-teploobmennika-v-neftepererabotke/

Теплообменник в нефтеперерабатывающей промышленности: специфика и назанчение

Высокотехнологичная переработка нефтепродуктов не обходится без теплообменников, они включаются в общий производственный цикл наравне с основным химическим оборудованием.

Кожухотрубные теплообменники большой степени надежности с разветвленной сетчатой структурой обеспечивают необходимую для производства углеводоров степень вязкости сырьевой нефти.

Эти теплообменники просты в эксплуатации, не требуют дорого техобслуживания.

Особенностью теплообменника является обеспечение обмена тепловой энергией между теплоносителями, поддерживающими разные температуры. Их используют для коррекции температуры в нужную сторону – как на ее увеличение, так и на уменьшение.

Классификация оборудования

В зависимости от особенностей функционирования, теплообменники бывают:

• Регенераторы – теплоносители взаимодействуют с одной поверхностью.
• Рекуператоры, когда на границе теплоносителей устанавливается стенка.

В соответствии с рассматриваемыми характеристиками, их делят на такие виды:

По конструкции:

• выполненные из труб: кожухотрубчатые, пружинные, труба в трубе, змеевиковые;
• из части теплообменника, сделанного из металлического листа: соты, пластины, спирали;
• с основной частью из стекла, графита, пластмасса.

Соответственно выполняемой функции:

• испарители;
• охладители;
• подогреватели;
• конденсаторы.

По направлению потоков:

• прямого направления;
• с противотоком;
• перекресного вида.

Особенноси кожухотрубчатого теплообменника

В сфере нефтепереработки наиболее востребованы варианты кожухотрубчатого типа. Они универсальны, а одновременно и имеют высокую степень надежности. Их устанавливают для выполнения функции нагрева, охлаждения, кондиционирования с расчетом на работу не только с жидкими средами, но и газосодержащими.

Состоит кожух такого теплообменника из металлических листов, сваренных между собой. Чтобы выбрать нужный вид, следует знать предполагаемое для эксплуатации давление, так как от этого выбирается кожух с определенной толщиной стенки, диаметром.

Основание камер также может быть разным:

• округлым, для сварных видов;
• эллипсообразным для штампованных;
• ровные.

Дно по толщине должно быть одинаковым со стенками или толще них. Расположение также может быть разным: горизонтальным, вертикальным, но преимущество за последним вариантом. Трубы размещают в трубных решетках также по-разному:

• соответственно форме шестиугольника – шахматный порядок;
• по квадрату – коридорный принцип;
• по кругу;
• по граням и вершинам 6-угольника, при смещении линий, соединяющих противоположные вершины, на определенный угол.

При планировании установки теплообменника важно рассчитать и напряжение, что может появиться при тепловом удлинении на трубах решеток, уделив внимание местам соединения труб. Сделав это, можно спрогнозировать, подходит или нет конструкция к условиям работы. При отсутствии целесообразно выбрать вариант кожухотрубчатого вида на нежесткой конструкции.

Нефтепромышленное назначение

Сфера нефтепереработки подразумевает обязательное наличие на техлиниях теплообменника. Сколько их ставить зависит от таких факторов:

• количества производимой продукции;
• вида и количества используемых технологий.

Средние значения используемых теплообменников на НПЗ находится в пределах 1 – 250 тысяч, что зависит от масштабности предприятия. Для работы используются различные рабочие среды, среди которых:

• бензин;
• дизельное топливо;
• мазут;
• керосин;
• масла;
• нефть-сырец.

Рабочее давление на НПЗ находится в пределах 3 – 40 атм, в связи с чем наиболее востребованы устройства на 10 – 25 атм.

 Теплообменники на химических предприятиях, Теплообменное оборудование для пищевой промышленности

Источник: https://www.srs-potok.ru/teploobmennik-neft-prom.html

Теплообменники Нексан в процессах нефтепереработки | NEXSON RUSSIA — НЕКСАН РОССИЯ

Основным процессом, направленным на углублённую переработку нефти, позволяющим перерабатывать тяжёлое углеводородное сырьё, является процесс каталитического крекинга — один из наиболее крупнотоннажных процессов в современной нефтепереработке.

При каталитическом крекинге молекулярная структура углеводородных соединений реорганизуется, в результате чего тяжелое углеводородное сырьё, такое как вакуумный газойль и дистиллят кокса, расщепляется, обеспечивая дополнительный выход более легких фракций, таких как керосин, бензин, СНГ, топочный мазут и нефтехимическое сырье.

Процесс каталитического крекинга, обладающий большой эксплуатационной гибкостью, позволяет перерабатывать практически любые нефтяные фракции — вакуумные дистиллятные фракции, мазут, гудрон, тяжёлые остатки, тем самым существенно увеличивая глубину переработки нефти и значительно улучшая технико-экономические показатели нефтеперерабатывающего завода. Применение теплообменного оборудования Nexson Group SAS позволяет значительно увеличить эффективность процесса и всей производственной схемы.

Своё место в схеме каталитического крекинга заняли как спирально-пластинчатые аппараты GreenSpiral™, так и сварные пластинчатые теплообменники GreenBox™.

Теплообменники GreenSpiral™, с успехом заменили традиционные кожухо-трубные теплообменные аппараты на позиции холодильника кубового продукта фракционирующей колонны, которая является одной из самых сложных в нефтепереработке с точки зрения возможного загрязнения оборудования. Тяжёлые остатки с низа колонны установки каталитического крекинга могут содержать до 2% частиц катализатора, что приводит к сильному загрязнению и забиванию кожухотрубных теплообменников. Применение аппаратов GreenSpiral™ благодаря конструкции с одним сквозным каналом по каждой стороне и эффекту самоочистки, позволяет практически исключить забивание оборудования. Кроме того, благодаря сильной турбулентности потока в канале механические примеси остаются в диспергированном виде и не отлагаются на поверхности теплообмена.

Аппараты GreenBox™ могут эффективно применяться в качестве холодильников УВ фракций фракционирующей колонны, позволяя снизить капитальные затраты (благодаря низкой металлоёмкости), разместить оборудование на ограниченной площади (благодаря компактности) и организовать эффективную рекуперацию тепла продуктов (благодаря высокой теплопередаче, характерной для пластинчатых теплообменников).

Использование теплообменников GreenBox™ на позиции конденсатора паров верха фракционирующей колонны также является наиболее оптимальным.

Данная позиция требует от применяемого оборудования высокой коррозионной стойкости из-за содержащихся в парах примесей, и наиболее предпочтительным материалом является дорогостоящий никелевый сплав Alloy С-276.

Благодаря компактности и низкой металлоёмкости, применение аппаратов GreenBox™ становится экономически наиболее выгодным. Кроме того, наиболее часто конденсацию проводят за счёт подогрева котловой воды, что позволяет значительно сэкономить тепло.

Однако при этом наблюдается значительное перекрещивание температур горячей и холодной сторон (наиболее типичным температурным режимом для данной позиции является охлаждение углеводородных паров со 140°С до 30°С), что проблематично организовать в традиционном кожухотрубном теплообменнике, но абсолютно реально при применении аппарата GreenBox™.

Источник: https://nexson-group.ru/industry/refinery

ПОИСК

    В первом — случае вместе с электродегидраторами потребуется установка дополнительных насосов, теплообменников, подогревателей и другого оборудования, причем неизбежны и дополнительные эксплуатационные затраты на подогрев нефти, промывочной воды и т. д. Установка дополнительной ступени во-втором случае экономичнее.

При дооборудовании действующих установок первичной переработки нефти встроенными электродегидраторами отдельно стоящие ЭЛОУ могут быть демонтированы, а занимаемые ими территории и произ—водственные помещения полезно использованы.

Заметного улучшения качества подготовки нефти на НПЗ можно добиться и подбором деэмульгаторов, наиболее эффективных для каждой нефти. [c.

46]     Как известно, процесс первичной переработки нефти является физическим, при котором нефть сначала подвергается нагреву, благодаря чему углеводороды испаряются, превращаются в паровую с )азу и затем проходят ряд аппаратов — колонну, теплообменники и другие. [c.

18]

    Применение ядерных реакторов в нефтеперерабатывающей промышленности связано с решением вопросов конструктивного оформления высокоэффективных и мощных теплообменников и парогенераторов.

    Первичная переработка нефти происходит на атмосферно-вакуумных трубчатках (установках АВТ). Здесь обессоленная нефть нагревается в теплообменниках и трубчатых печах и разделяется на фракции в ректификационных колоннах. [c.25]

    Передвижное (или стационарное) устройство для химической очистки теплообменников установок первичной переработки нефти Гидромонитор типа ГМ ОС для очистки от осадков вертикальных резервуаров емкостью до 1000 [c.201]

    Лншшз задействованного на установках первичной переработки нефти теплотехнического оборудования показывает, что оно имеет широкий спектр конструкций, а именно кожухотрубчатые теплообменники (с и-образными трубка.ми и плавающей головкой), конденсаторы и холодильники гюгружного типа (змеевиковые и секционные), конденсаторы воздушного охлаждения, нагревательные печи и многое другое оборудование. [c.77]

    Проведенные ВНИИТБ исследования показали, что для очистки теплообменников установок первичной переработки нефти хороший эффект дает последовательная обработка трубок 50%-ным водным раствором фенола и 12%-ной ингибитированной соляной кислотой с 2 объемн.% формалина. В этом случае из трубок теплообменника удается извлечь 90—95% отложений. [c.202]

    Впервые титановый теплообменник в схеме очистки нефти был введен в эксплуатацию в 1969 г. С того времени использование титана в процессах нефтепереработки из года в год возрастает.

В настоящее время наиболее продолжительный опыт в эксплуатации титановых головных конденсаторов обессеривающих ректификационных колонн первичной переработки нефти имеет компания Getty Oil в Делавэре (США). Уже с 1979 г. компания имела около 300 км титановых труб в этих теплообменниках.

По сообщениям фирмы, никогда не было выхода из строя титановых теплообменников вследствие коррозии [602]. [c.258]

    Принципиальная схема ЭЛОУ, оборудованной шаровыми электроде-гидраторами, приводится на рис. 3.2. Сырая нефть забирается изрезерву-аранасосом Н-1 и прокачивается через теплообменник Т-1, где нафевает-ся теплом обессоленной нефти, уходящей с установки на первичную переработку, и далее дофевается до температуры 70-100°С острым паром в теплообменнике Т-2. Обессоливание нефти производится вдве (или три) ступени в шаровых электродегидраторах Э-1 и Э-2. Перед входом на первую ступень насосом Н-3 в нефть подается вода и смешивается с нефтью в трубопроводе за счет создаваемого клапанами-регуляторами давления С-1 и С-2 перепада давления 0,05-0,07 МПа. Количество подаваемой воды зависит от ряда факторов и составляет от 10 до 25%. Вода образует с нефтью эмульсию и растворяет соли, находящиеся в нерастворенном состоянии. [c.37]

Например, рассчитывают комплексную технологическую схему переработки нефти [93], предусматривающую обессери-вание нефти, первичную переработку обессеренного продукта, гидрокрекинг и ряд последующих операций.

Расчет ведут методом расчленения комплексной технологической задачи на ряд локальных подзадач, связанных с расчетом отдельных процессов, емкостных аппаратов, теплообменников, реакторов, ректификационных колонн, насосов и т. д. [c.186]

    На рпс. 17 приведена технологическая схема комбинированной установки первичной переработки нефтн ЭЛОУ-АТ-6 мощностью 6 млн. т/год, запроектированной институтом ВНИПИНефть. На установке реализован принцип двукратного испарения.

Сырая нефть насосом 1 прокачивается через теплообменники 2—5, узел электродегидраторов 6 и теилообменники 7 в отбензинивающую колонну 8.

Верхний продукт колонны 8 — легкая бензиновая фракция — охлаждается в воздушном и водяном холодильниках 9 и 10, после чего поступает в рефлюксную емкость 11, пз которой часть бензина возвращается иасосом 12 в колонну 8 в качестве орошения (флегмы), а балансовое количество под собственным давлением поступает в емкость 13. [c.119]

    В отличие от электрохимической особенностью химической коррозии является то, что продукты коррозии, образующиеся при взаимодействии металла с агрессивной средой, могут отлагаться на поверхностях контакта в виде пленок или окалипы, образуя защитный слой.

В условиях эксплуатации аппаратуры для переработки нефти химическая коррозия проявляется главным образом пр11 контакте металла с сернистыми соединениями нефти и продуктами их разложения в зонах повышенных и высоких температур.

Смотреть страницы где упоминается термин Теплообменники при первичной переработке нефти: [c.97]    [c.5]    Коррозия и защита химической аппаратуры ( справочное руководство том 9 ) (1974) — [ c.82 , c.84 , c.86 , c.101 , c.113 , c.124 ]

Нефть первичная

© 2019 chem21.info Реклама на сайте

Источник: https://www.chem21.info/info/583013/

Оборудование нефтеперерабатывающих заводов. Теплообменные аппараты

На НПЗ, как правило, применяются теплообменные аппараты поверхностного типа, которые по способу компоновки в них теплообменной поверхности подразделяются на следующие виды: 1) типа «труба в трубе»; 2) кожухотрубчатые; 3) пластинчатые; 4) воздушного охлаждения.

Теплообменники «труба в трубе» подразделяются на неразборные и разборные, однопоточные и многопоточные. В случае необходимости аппараты могут быть скомпонованы и изготовлены в виде блоков.

• Пример условного обозначения теплообменника типа «труба в трубе»:
• ТТОН-2-57/108-6,3/4,0 , 6-Г-М1-У
• где ТТОН – неразборный однопоточный элемент теплообменника типа «труба в трубе»; 2 – исполнение 2 (со съемными двойниками); 57/108 – диаметры теплообменных (в числителе) и кожуховых (в знаменателе) теплообменных труб, МПа; 6 – длина труб, м; Г – гладкие трубы; М1 – материальное исполнение (сталь 20); У – климатическое исполнение.
• Кожухотрубчатые теплообменные аппараты в зависимости от назначения и конструктивного исполнения подразделяются на следующие типы: аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н) – теплообменники (ТН), холодильники (ХН), конденсаторы (КН), испарители (ИН); аппараты с температурным компенсатором на кожухе (тип К) – теплообменники (ТК), холодильники (ХК), конденсаторы (КК), испарители (ИК); аппараты с плавающей головкой (тип П) – теплообменники (ТП), холодильники (ХП), конденсаторы (КП), испарители (ИП); аппараты с U-образными трубами (тип У) – теплообменники (ТУ)  и испарители (ИУ); испарители термосифонные с неподвижными трубными решетками (ИНТ) и с компенсатором на кожухе (ИКТ); аппараты для повышенных температур и давлений (ТПК).

Аппараты типа Н применяются в тех случаях, когда разность температур кожуха и труб не превышают 15-18°С (конкретные указания  см. соответствующие ТУ). Аппараты типа К следует использовать в тех случаях, когда выдерживаются указанные ниже условия:                      

Длина труб, мм	Разность удлинения кожуха и труб, мм, не более
2000	2,5
3000-6000	5
9000	10

Для аппаратов, работающих при повышенных температурах и давлениях (ПК), допускается следующая разность удлинения кожуха и труб, ∇l:           

Температура, 0С	∇l, мм	Температура, °С	∇l, мм
-30 — +100	± 20	301-400	± 16
101-200	± 18	401-500	± 15
201-300	± 17	501-600	± 14

Кожухотрубчатые аппараты могут быть сблокированы.

Пример условного обозначения кожухотрубчатого теплообменного аппарата: 1000ТПГ-1,6-М1-25Г-6-К-2-У, где 1000 – диаметр кожуха, мм; Т – теплообменник; П – с плавающей головкой; Г – горизонтальный; 1,6 – условное давление в трубах и кожухе, МПа; М1 – шифр материального исполнения; 25 – диаметр теплообменных труб, мм; Г – трубки гладкие; 6 – длина труб, м; К – расположение труб по вершинам квадрата; 2 – количество ходов по трубному пространству; У – климатическое исполнение.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты изготавливаются российскими заводами – Тамбовским заводом «Комсомолец», ПО «Стронг» (г. Санкт-Петербург); предприятиями, расположенными на Украине – ОАО «Павлоградхиммаш», Снежнянским заводом химического машиностроения, Черновицким машиностроительным заводом.

В пластинчатых теплообменных аппаратах площадь поверхности теплообмена образуется набором тонких штампованных теплопередающих пластин с гофрированной поверхностью. Аппараты подразделяются на группы по степени доступности для механической очистки и осмотра поверхности теплообмена.

У разборных теплообменников пластины отделены одна от другой прокладками, у полуразборных сварены попарно и доступ возможен только со стороны хода одной из рабочих сред. У неразборных теплообменников пластины сварные и доступа в каналы для их механической очистки нет.

Площадь поверхности теплообмена пластинчатых теплообменников составляет 1 – 800 м2.

Границы применения различных типов пластинчатых теплообменников приводятся ниже:  

Давление, МПа	Температура, °С	Вязкость потоков, м2/с
Разборные	0,002 – 1,0	-20 — +180	0,2·10-6 — 6·10-2
Полуразборные	0,002 – 2,5	-20 — +180	—
Неразборные (сварные)	0, – 4,0	-100 — +300	—

Пластины могут быть изготовлены из углеродистых сталей, коррозионно-стойких сплавов, титана.

Пластинчатые теплообменники изготавливаются и поставляются российскими предприятиями – ЗАО «РИДАН» и ОАО «Машимпекс», украинским ОАО «Павлоградхиммаш», белорусским НПО «Вогез». На российских предприятиях также применяются пластинчатые теплообменники, изготовленные компаниями «Альфа-Лаваль» (Швеция), «Альборн» (Германия), СВЕП (Швеция).

Аппараты воздушного охлаждения (АВО) предназначены для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред с температурой от –40 °С до +300°С и давлением до 6,3 МПа.

Аппараты подразделяются на типы по расположению теплообменных секций: горизонтальные – малопоточные АВМ-Г, собственно горизонтальные АВГ, для вязких сред АВГ-В, для высоковязких сред АВГ-ВВП, трехконтурные АВГ-Т; вертикальные – малопоточные АВМ-В, зигзагообразные с одним (АВЗ) и двумя (АВЗ-Д) вентиляторами, а также на группы: по количеству рядов труб в секции (4,6,8), по числу ходов в трубном пространстве (1,2,3,4,6,8), по коэффициенту оребрения труб (7,8; 9; 14,6; 22), по материалу (биметаллические и монометаллические), по длине труб (1,5; 3; 4; 6; 8 м).

1. Особенности аппарата отражаются в его условном обозначении. Например,
2. АВЗ-22-Ж-16-Б1-ВЗТ-Ц С,  6-4-6
3. где АВЗ – тип аппарата; 22 – коэффициент оребрения; Ж – наличие жалюзи; 16 – условное давление в аппарате, кг/см2; Б1 – материальное исполнение; ВЗТ – исполнение электродвигателя; Ц – исполнение механизма поворота лопастей вентилятора; С – северное исполнение; 6 – число рядов труб в аппарате; 4 – число ходов по трубам; 6 – длина трубы, м.
4. Аппараты воздушного охлаждения выпускаются российскими заводами – ОАО «Борхиммаш», Бугульминским механическим заводом, ОАО «Уралхиммаш» – и Коростеньским заводом химического машиностроения на Украине.
5. Расчет  теплообменных аппаратов состоит из следующих операций: 1)определение тепловой нагрузки, Вт (ккал/ч); 2)определение средней разности температур; 3) расчет коэффициента теплопередачи, Вт/(м2·К) или ккал/(м2·ч·°С); 4) определение поверхности теплопередачи, м2; 5) определение числа теплообменников выбранного типа, необходимого для регенерации тепла потоков.

Тепловую нагрузку, Q, находят по выражению Q = Gг (qг1 – q г2)h = Gх(qх1 – q х2) , где Gг ,Gх – расход горячего и холодного теплоносителя; qг1 ,qг2 – энтальпия горячего теплоносителя при температурах входа и выхода; qх1, qх2-энтальпия холодного теплоносителя при температурах входа и выхода; h — к.п.д. теплообменного аппарата (принимается равным 0,95-0,97)

• Среднюю разность температур t находят: а) в случае противотока и прямотока по выражениям: t = (rt б + rtм)/2 (при rt б/rtм≤2)  t = (rt б + rtм)/2,3 lg (rt б / rtм) (при rt б/rtм≥2),
• где   rt б , rtм  — наибольшая и наименьшая разности температур между потоками у концов теплообменного аппарата;

б)  в случае смешанного и перекрестного токов, которые имеют место в многоходовых теплообменниках, по выражению t = et1, где e — поправочный коэффициент, а t1 – разность температур, вычисленная для противотока. Значения коэффициента e можно найти из справочников.

Коэффициент теплопередачи через стенку рассчитывается по формуле:

            К = 1/[(1/a1) + r1 + (d/l) + r2 + (1/a2) ] .

где a1 , a2 – коэффициенты теплоотдачи от охлаждаемого потока к стенке и от стенки к нагреваемому потоку, Вт/(м2·К) или ккал/(м2·ч·°С); r1 , r2 – сопротивления загрязнения со стороны охлаждаемого и нагреваемого потоков, м2·К/Вт или м2·ч·°С/ккал; d — толщина стенки трубы, м; l — коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/(м·К) или ккал/(м·ч·°С).

Коэффициент теплопроводности различных материалов составляет: 

λ, Вт/(м·К)	λ, ккал/(м·ч·°С)
Чугун	251	60
Углеродистая сталь	168	40
Нержавеющая сталь	63	15
Латунь	335	80
Алюминий	733	175

Формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи приведены в справочниках, данные по абсолютным значениям сопротивлений загрязнения – в табл. 14.

Таблица 14

Термические сопротивления загрязнений

Среды	Сопротивление загрязнения
м2•ч•°С/ккал	м2•К/Вт
Водяной пар чистый	0.00007	0,00006
Водяной пар мятый, содержащий масло	0,0001	0,00009
Вода1 :
морская, речная	0,0001/0,0002	0,00009/0,00018
чистая	0,0004/0,0006	0,00036/0,0005
мутная	0,0006/0,0008	0,0005/0.0007
сильно загрязненная	0,0016/0.0020	0,0014/0,0018
водопроводная	0,0002/0,0004	0,00018/0,00036
оборотная
подготовленная	0,0002/0,0004	0,00018/0,00034
неподготовленная	0,0006/0,0007	0,0005/0,0006
дистиллированная	0,0001	0,00009
Холодильные агенты, рассолы, органические теплоносители	0,0002	0,00018
Технологические потоки установок:
атмосферно-вакуумной перегонки нефти сырая нефть2	0,0010/0,0014	0.0008/0,0012
обессоленная нефть2	0,0006/0,0010	0,0005/0,0008
бензин, керосин, пары атмосферной колонны	0,0002	0,00018
легкий газойль, пары вакуумной колонны	0.0004	0,00036
тяжелый газойль	0,0006	0,0005
мазут	0,0010	0,0008
гудрон	0,0020	0,0018
крекинга, пиролиза, коксования
пары из колонн	0.0004	0,00036
легкий газойль, рисайкл	0,0006	0,0005
тяжелый газойль	0,0008	0,0007
каталитического риформинга, гидроочистки
сырье, гидрогенизат	0,0004	0,00036
катализат риформинга, пары из колонн	0.0002	0,00018
газофракционирования и алкилирования
пары из колонн	0,0002	0,00018
жидкие продукты, нижние продукты колонн	0,0006	0.0005
производства масел
сырье	0,0004	0,00036
растворитель, рафинат, депмасло	0.0002	0,00018
экстракт, гач	0,0006	0,0005
асфальт	0,0010	0,0008
Растворы МЭА, ДЭА, диэтиленгликоля и триэти-ленгликоля, едкого натра	0.0004	0,00036
Топливный газ	0,0004	0,00036

1 В числителе при температуре ниже 50°С, в знаменателе — выше 50°С. 2 В числителе при температуре ниже 150°С, в знаменателе — выше 150°С.

В табл. 15 представлены ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи в теплообменных аппаратах технологических установок по переработке нефти.

Таблица15

Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи

Назначение и тип аппарата	кВт/(м2•К)	ккал/(м2•ч • °С)
Жидкостные теплообменники:
кожухотрубчатые для легких жидкостей	175-290	150-250
кожухотрубчатые для вязких жидкостей	60-175	50-150
теплообменники узлов стабилизации бензина	250-350	200-300
типа «труба в трубе» для вязких жидкостей	115-290	100-250
Газожидкостные теплообменники реакторных блоков установок риформинга	290-400	250-350
Холодильники:
газо-продуктовой смеси установок риформинга и гидроочистки	150-200	130-175
углеводородного газа	100-175	85-150
водородсодержащего газа	230-300	200-260
Конденсаторы кожухотрубчатые:
для паров бензина в присутствии газа	115-230	100-200
для углеводород­ных газов	230-350	200-З00
Кипятильники с паро­вым пространством:
обогреваемые кон­денсирующимся па­ром	350-815	300-700
обогреваемые нефтепродуктами	175-350	150-300
Кипятильники термо­сифонного типа	580-930	500-800
Кристаллизаторы парафина	50-115	40-100
Аппараты воздушно­го охлаждения (в расчете на оребренную поверхность):
при конденсации паров	23-35	20-30
при охлаждении жидкости	15-25	12-20
при охлаждении газа	10-15	8-12

Необходимая поверхность теплообмена F рассчитывается по формуле  F= Q/(K•Δt). Число теплообменников n выбранного типа, необходимого для регенерации теплоты, находят по выражению  n = F/F1, где F1 – поверхность теплообмена одного аппарата.

Технологии производства высокооктановых бензинов

Источник: https://additive.spb.ru/heat_exchanges.html