ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагревающие и охлаждающие агенты из "Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2" Нагревающие агенты. Основным источником тепла на нефтеперерабатывающих заводах является сгорание топлива. При этом тепло либо непосредственно используется для нагрева, либо передается при помощи специальных теплоносителей. [c.506] В первом случае топливо сжигают в аппарате, служащем непосредственно для нагрева, например в трубчатой печи. Во втором случае тепло сжигаемого топлива используется для нагрева теплоносителя, который далее транспортируется к месту потребления тепловой энергии. [c.506] Обычно в качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар, так как расход перегретого водяного пара высок вследствие его малой теплоемкости, а коэффициент теплоотдачи от перегретого пара к теплообменной поверхности мал, в связи с чем требуется значительная поверхность теплообмена. [c.507] К недостаткам водяного пара как теплоносителя относится сравнительно низкая его температура при высоком давлении. Так, при абсолютном давлении Р = 0,98 МПа температура конденсации пара равна 179 °С, и следовательно, использовать его можно при нагреве до температуры не выше 160—170 °С. Для нагрева до 200 °С требуется насыщенный пар давлением 2,5—3,0 МПа. [c.507] Значительного снижения давления в теплообменной аппаратуре при нагреве до высоких температур можно достигнуть, применяя конденсирующийся теплоноситель с более высокой температурой кипения. [c.507] В промышленной практике применяют такие теплоносители, как смесь дифенила и дифенилоксида, известная под названием даутерма, ртуть и др. Температура кипения даутерма при атмосферном давлении равна 257 °С, а при температуре 350 °С абсолютное давление насыщенных паров даутерма приблизительно составляет 0,6 МПа. Однако скрытая теплота его конденсации значительно ниже, чем для водяного пара и составляет 251 кДж/кг при атмосферном давлении. При нагреве до температуры выше 400 °С находит применение смесь азотнокислых и азотистокислых солей натрия и калия. Так, смесь солей, состоящая из МаЫОз (40 %), ЫаМОд (7 %) и КМОз (53 %) имеет теплоту плавления 81,6 кДж/кг, температуру плавления 142 °С, теплоемкость 1,6 кДж/(кг-К) и вязкость при 260 °С, равную 4 мПа-с, а при 538 °С — 1,0 мПа-с. В частности, такой теплоноситель применялся на установке каталитического крекинга с неподвижным слоем катализатора. [c.507] На нефтеперерабатывающих заводах в качестве теплоносителя для нагрева до температуры выше 200 °С часто используются высококипящие нефтепродукты. В этом случае теплоноситель нагревают в трубчатой печи, транспортируют к месту его использования, а после охлаждения возвращают в печь для нагрева. [c.507] Иногда в качестве теплоносителя применяют дымовые газы или горячий воздух, нагреваемый в топках под давлением. Недостатками такого теплоносителя являются низкий коэффициент теплоотдачи к теплообменной поверхности (обычно не выше 58 Вт/(м -К) и малая теплоемкость 1,05—1,26 кДж/(кг- К). Низкий коэффициент теплоотдачи может быть несколько скомпенсирован созданием более высокого температурного напора, что в случае использования дымовых газов не представляет затруднений. [c.507] В некоторых отраслях промышленности в качестве теплоносителя используют перегретую воду при температуре 350—360 °С, которая циркулирует в системе под давлением выше 20 МПа. [c.507] Помимо топлива источником тепла может служить также электроэнергия. Применение электроэнергии в качестве источника тепла в нефтеперерабатывающей промышленности ограничено. [c.508] Охлаждающие агенты. Наиболее распространенным и дешевым охлаждающим агентом является вода, используемая для охлаждения до 30—35 °С. В зависимости от дефицитности воды и затрат, связанных с ее транспортировкой, на нефтеперерабатывающих заводах организуется проточное или так называемое оборотное водоснабжение. При оборотном водоснабжении нагретая вода повторно используется после ее охлаждения путем частичного испарения в градирнях или специальных бассейнах. Иногда температура воды понижается при частичном ее испарении под вакуумом. [c.508] Воду широко применяют в качестве охлаждающего агента вследствие ее доступности и относительно высокого коэффициента теплоотдачи к поверхности. [c.508] Вместе с тем необходимо отметить, что в связи с интенсивным развитием промышленности применение воды в качестве охлаждающего агента для многих районов является фактором лимитирующим. Кроме того, использование воды промышленными предприятиями часто является источником загрязнения водоемов и требует осуществления комплекса мероприятий по очистке воды перед ее сбросом. Важнейшим элементом по охране окружающей среды является такая организация водоснабжения, при которой осуществляется замкнутый цикл, т. е. отсутствуют стоки воды в водоемы. [c.508] Следует также отметить, что использование воды в качестве охлаждающего агента связано с загрязнением наружной поверхности холодильников и конденсаторов, вследствие отложения накипи и других возможных загрязнений, содержащихся в воде. Это обстоятельство приводит к снижению коэффициента теплопередачи, а также ухудшению условий охлаждения и требует сравнительно трудоемкой периодической очистки поверхности охлаждения. [c.508] Важность и необходимость сокращения расхода воды на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах вытекает также из того, что расход воды на этих предприятиях высок и составляет от 30 до 150 м на 1 т нефти, а затраты на сооружение системы водоснабжения и канализации составляют 9—12 % стоимости всего завода. [c.508] Одним из важнейших мероприятий, позволяющих существенно снизить расход воды, является применение воздуха в качестве охлаждающего агента. В этом случае атмосферный воздух при помощи мощных вентиляторов нагнетается в аппараты воздушного охлаждения. Затраты энергии на привод вентиляторов во многих случаях меньше затрат энергии на водяное охлаждение, в которые входят затраты как на подъем воды из водоемов, так и на перемещение воды при оборотном водоснабжении, а если учесть еще и затраты, связанные с созданием и эксплуатацией системы канализации, а также ущерб, нанесенный вследствие загрязнения водоемов, то, как это показано многими технико-экономическими расчетами, применение воздуха в качестве охлаждающего а гента является важным мероприятием для всего народного хозяйства. [c.509] Достоинством воздуха как охлаждающего агента является его доступность и то, что он практически не приводит к загрязнению наружной поверхности охлаждения к недостаткам этого агента по сравнению с водой является сравнительно низкий коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха [до 58 Вт/(м -К)], который, однако, можно скомпенсировать значительным оребрением наружной поверхности аппарата. Недостатком является также сравнительно низкая теплоемкость [1,0 кДж/(кг-К)1, вследствие чего массовый расход воздуха в 4 раза превышает расход воды. К недостаткам воздуха, как охлаждающего агента, следует отнести также существенные колебания начальной температуры воздуха, обусловливаемые как географическим местом расположения, так и временем года значительные колебания температуры имеют место также в течение суток. Все это необходимо всесторонне учитывать при выборе размеров поверхности аппаратов воздушного охлаждения. Кроме того, надо организовывать систему для возможного регулирования количества нагнетаемого воздуха. [c.509] Наиболее трудные условия охлаждения при помощи воздуха имеют место при жарком климате и в летнее время. В стандартных аппаратах воздушного охлаждения предусматривается возможность частичного (на несколько градусов) снижения начальной температуры воздуха путем его увлажнения, за счет впрыскивания воды с помощью форсунок. [c.509] При необходимости охлаждения до низких температур (ниже 10—15 °С) применяют специальные хладоагенты —испаряющийся аммиак, пропан, этан и другие сжиженные газы. В нефтепереработке подобные охлаждающие агенты используются при депарафинизации масел, низкотемпературном сернокислотном алкилировании изобутана олефинами, при производстве некоторых высоковязких присадок и др. При испарении сжиженных газов скрытая теплота, необходимая для превращения жидкости в пар, отнимается от охлаждаемого потока. Образующиеся пары хладоагента подвергаются компрессии или абсорбции и вновь сжижаются и возвращаются в процесс. [c.509] При охлаждении до температур ниже 238 К аммиак и пропан в качестве охлаждающих агентов обычно не используются. При охлаждении до более низких температур в качестве охлаждающего агента применяют этан. [c.510] Вернуться к основной статье