Эксплуатации теплообменных аппаратов

Во многих научно- технических журналах и литературе в больших

объёмах рассматриваются теплообменные процессы и аппараты,

осуществляемые тот или иной процесс.

В подавляющем большинстве процессов нефтепереработки

используется нагрев исходного сырья, так и применимых в переработке

различных растворителей, промежуточных полуфабрикатов.

В результате ведения того или иного технологического процесса,

получаемые целевые продукты необходимо охладить до той или иной

температуры, в зависимости от назначения процесса и требований к

конечным продуктам, при которой станет возможным их дальнейшее

применение.

Теплообмен- процесс самопроизвольного необратимого переноса

теплоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому, стремящийся к

состоянию равновесия системы в целом. Силой, которая движет процессом

теплообмена, является разность температур теплоносителей. Тела,

участвующие в теплообмене называют теплоносителями. Во многих отраслях

промышленности теплообмен между нагреваемыми и охлаждаемыми

агентами осуществляется в специальных аппаратах, называемые

теплообменными аппаратами.[3]

На большинстве заводов по нефтепереработки и химических

предприятиях, на которых преобладают процессы глубокой переработки

нефте-химического сырья, на изготовление оборудование, осуществляющее

нагрев и охлаждение, тратится около 32 % требуемых конструкционных

материалов на все устанавливаемое оборудование в целом. Низкая

металлоёмкость и высокая эффективность в работе данных аппаратов,

способствующая сокращению расходов топлива и электро энергии, играют

важную роль в формировании общей технико-экономической эффективности

технологического узла. Изучению устройства аппаратов и принципа их

работы, а также разработке и проектированию в этом направлении уделяется

большое внимание.[2]

Применяемые в химической и нефтехимической промышленности

теплообменные аппараты должны отвечать следующим определённым

требованиям:[9]

• обеспечивать высокую тепловую производительность;

• иметь оптимальные технико-экономические показатели;

• устойчиво работать при заданных технологических параметрах

процесса;

• иметь простую конструкцию, недорогую по стоимости изготовления;

• длительный срок эксплуатации;

• соответствовать установленным правилам Ростехнадзора.

Всю теплообменную аппаратуру, применяемую в отраслях химической

и нефтеперерабатывающей промышленности можно квалифицировать на

отдельные группы по двум основным признакам:

• назначение аппарата;

• способ передачи тепла между рабочими теплоносителями.

В зависимости от назначения теплообменные аппараты делятся на

следующие группы:[21]

1)Холодильники и конденсаторы – аппараты, предназначенные для

охлаждения потока жидкой фазы или конденсации и охлаждения потока

газовой фазы теплоносителя, используя в качестве охлаждающих агентов

воду, воздух, различные рассолы и низкотемпературные газы.

2)Нагреватели, испарители, кипятильники-аппараты,

предназначенные для проведения процессов нагрева или нагрева с

частичным (полным) испарением при кипении жидкости за счёт

использования определённых теплоносителей (острый пар, водяной пар

высокого давления, некоторые металлы, растворы неорганических

соединений).

3)Теплообменные аппараты, в котором происходит нагревание одного

теплоносителя с использованием тепла иного теплоносителя, используемого

в определённом процессе, который необходимо охладить до требуемой

температуры. Такой способ использования аппаратов, использующих тепло

одного для охлаждения следующего, позволяет существенно сократить

затраты на подводимое тепло от иных источников (расход водяного пара,

топлива, газа и т.д.).

К этой категории можно отнести аппараты, использующиеся для

подогрева нефти на нефтеперерабатывающих установках, работающих за

счёт тепла, одновременно отводимых с установки кубовых остатков,

дистиллятов, газов. Также сюда можно и отнести котлы-утилизаторы и

регенераторы холода различных процессов.

4)Кристаллизаторы- аппараты, предназначенные для охлаждения

потока жидкой фазы, которое в свою очередь ведёт к выделению кристаллов

некоторого вещества. В качестве охлаждающих агентов, в зависимости от

того или иного охлаждаемого продукта, могут использоваться вода или

специальные растворы в виде различных рассолов, на основе солей, а также

газы (аммиак, этан, пропан).

В зависимости от способа передачи тепла между рабочими

теплоносителями теплообменные аппараты можно разделить на следующие

группы:[21]

1) Поверхностные теплообменники, в свою очередь делятся на:

-аппараты рекуперативные- теплообменные аппараты, в которых

теплопередача осуществляется через стенку, разделяющую потоки

теплоносителей;

- аппараты регенеративные- теплообменные аппараты, в которых

теплопередача осуществляется на одной и той же поверхности, которая

нагревается и охлаждается попеременно.

2) теплообменные аппараты смешения- теплообмен в этих аппаратах

осуществляется за счёт непосредственного соприкосновения потоков

теплоносителей, в большинстве случаев, также протекает и с массообменом.

Для конструирования таких аппаратов, как правило, используется меньшее

количество материала, кроме этого, при смешении происходит более

интенсивный теплообмен. Однако, эксплуатация данных аппаратов

ограничена для многих процессов, так как во многих процессах недопустим

прямой контакт технологических потоков.

В промышленных масштабах наибольшее распространение в

применении получили поверхностная теплообменная аппаратура.

Рассмотрим несколько видов теплообменных аппаратов, наиболее широко

используемых на современных производствах.