Отчет по производственной практике в нефтепереработки

К насадкам предъявляются  следующие основные требования:

- большая удельная  поверхность;

- хорошая смачиваемость жидкостью;

-малое гидравлическое сопротивление ;

- равномерность распределения жидких и паровых (газовых) потоков;

-высокая химическая стойкость и механическая прочность;

- низкая стоимость;

В зависимости от того, как располагаются ячейки насадки  в объеме колонны, насадки бывают нерегулярные и регулярные.

Нерегулярными считаются  насадки, элементы которых засыпаются в колонну на определенную высоту и располагаются в ней хаотично.

Существует большое  количество нерегулярных насадок: насадки  кольцевого типа, их изготавливают из фарфора, керамики или нержавеющей стали; насадки из проволочных пружин, седловидные насадки, кольца Рашига, Лессинга.

                      

 

Рисунок 6.3. Кольца Рашига и Лессинга.

К регулярным относятся  насадки, расположение элементов которых в объеме колонны подчинено определенному геометрическому порядку, создающему упорядоченные каналы для прохода паров. К ним относятся плоскопараллельные насадки, насадки Зульцера, Гудлоу.

За рубежом и в нашей стране начаты широкие научно-исследовательские работе по разработке самых эффективных и перспективных конструкций регулярных насадок и к их широкому применению их в крупнотоннажных производствах, в том числе в таких процессах нефтепереработки, как вакуумная и глубоковакуумная перегонка мазутов.

Тарелки - представляют собой такой тип контактного устройства, на котором контакт (и соответственно тепло – и массообмен) пара и жидкости осуществляется в барботажном струйном или вихревом режиме.

 

 

 

 

 

Рисунок 6.4. Решетчатая провальная тарелка.

 

1.корпус колонны; 2.основание тарелки; 3. отверстие для прохода паров.

 

Полотно которое имеет  геометрический упорядоченные ряды щелей, через которые вверх проходит пар, барбатируя через слой жидкости на тарелке, и через которые часть избыточной жидкости стекает на ниже лежащую тарелку.

Ситчатые тарелки - это тарелки с отверстиями (3-12 мм) и расстояние между отверстиями в 3,5 – 4 раза больше  их отверстий.

Слой жидкости высотой 25-30 мм удерживается на тарелках восходящем потоком паров, которые переходят через отверстия и барботируют через слой жидкости. Избыток флегмы перетекает вниз по сливным стаканам, а если сливные стаканы отсутствуют, то жидкость перетекает на ниже лежащую тарелку.

Недостатками ситчатых тарелок являются высокое гидравлическое сопротивление и возможное закупоривание отверстий сетки продуктами коррозии. Помимо этого ситчатые тарелки чувствительны к колебаниям режимов колонны: снижение скорости паров может привести к снижению уровня флегмы вплоть до ее «осушения», таким образом, нарушив контакт. [

 

 

Рисунок 6.5. Ситчатые тарелки.

 

1.уровень жидкости на тарелке, 2. отверстие тарелки,

3.сливной стакан, 4.стенки колонны.

 

S-образными элементами – изготавливают листовой стали с прорезями для прохода паров только с одной стороны. При сборке образуется ряд продольно расположенных и чередующихся колпачков. На тарелке поддерживается определенный слой флегмы, а ее избыток перетекает вниз через сливные стаканы. Тарелки из s-образных элементов нашли большое распространение во всех колоннах АВТ, кроме вакуумных (из-за повышенного гидравлического сопротивления), благодаря малой металлоемкости, по простоте изготовления и монтажа. [4]

 

 

Рисунок 6.6. Тарелкаc S-образными элементами

1-S-образный элемент;    2-плоский сегмент; 3-карман;  4-сливная перегородка; 5-опорная полоса; 6-струбцина-скоба; 7-первый элемент; 8-колпачок.

6.2 Теплообменная аппаратура

 

Теплообменные аппараты, применяемые на нефтеперерабатывающих  заводах, и в частности на установках прямой перегонки, делятся на следующие группы:

• погружные холодильники;
• теплообменники типа «труба в трубе»;
• кожухотрубчатые теплообменники;
• аппараты воздушного охлаждения;
• теплообменники непосредственного смешения.

 

Рисунок 6.7 Четырехходовой теплообменник типа «труба в трубе»

1—наружная труба; 2—внутренняя труба;

3— разъемный двойник; 4— приварной двойник.

Погружные  теплообменники представляют собой заполненные водой металлические ящики, в которых расположен один или несколько змеевиков. По змеевикам движутся охлаждаемые пары или жидкость. Эти аппараты занимают много места, имеют низкий коэффициент теплопередачи. Погружные теплообменники применялись в качестве конденсаторов паров ректификационных колонн и концевых холодильников. Эти аппараты полностью уступили место более совершенным конструкциям.

Теплообменники типа «труба в трубе» (рис. 6.7) легко разбираются для чистки и могут быть использованы при любой разности температур теплообменивающихся сред. Они применяются на установках прямой перегонки для подогрева нефти остаточными продуктами— мазутом или гудроном.

Кожухотрубчатые теплообменники получили большое распространение на современных НПЗ, существуют кожухотрубчатые теплообменники жесткотрубного типа и с плавающей головкой.

Теплообменники с плавающей головкой (рис. 6.8)—основной вид теплообменного аппарата современного НПЗ. На установках первичной перегонки нефти они используются для подогрева нефти за счет тепла отходящих продуктов, в качестве водяных конденсаторов-холодильников, подогревателей сырья стабилизации и т. д.

Наличие подвижной решетки  позволяет трубному пучку свободно перемещаться внутри корпуса, пучок легко удаляется для чистки и замены. На современных установках первичной перегонки применяются теплообменники с плавающей головкой, имеющие поверхность теплообмена 300—900 м² и длину трубок 6 и 9 м. Коэффициент теплопередачи в этих аппаратах равен 100— 150 ккал/ (м² • ч • град}.

 

 

 

 

Рисунок 6.8 Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой:

1—корпус; 2— трубный пучок; 3— плавающая готовка; 4—распределительная камера; 5—крышка; 6— днище; 7—опора.

 

Для конденсации и  охлаждения продуктов в поверхностных  теплообменниках применяется вода. Качество воды на заводах, как правило, невысокое, в ней содержатся посторонние примеси, она сильно минерализована. Поэтому в трубках холодильников отлагается накипь и органические осадки, трубки подвержены коррозии со стороны воды.

Эти недостатки полностью устраняются при использовании взамен водяного охлаждения воздушного. Строящиеся и проектируемые в настоящее время установки первичной перегонки оснащаются в основном конденсаторами и холодильниками воздушного охлаждения.

 

 

                                   

 

Рисунок 6.9 Аппарат воздушного             Рисунок 6.10 Аппарат воздушного

охлаждения горизонтального                    охлаждения зигзагообразного

типа (АВГ)                          типа(АВЗ),

 

Аппараты воздушного охлаждения состоят из пучка труб с коллекторами (сборными трубами), вентилятора с электродвигателем, регулирующих устройств и опорной части. Теплопередача в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) происходит по принципу противотока. Вентилятором воздух прогоняется через межтрубное пространство. Пучок труб охлаждается снаружи. За счет теплоотвода через поверхность охлаждается продукт, протекающий внутри трубок. Чтобы воздух равномерно распределялся по всей охлаждающей поверхности труб, вентилятор соединяется с трубными пучками посредством диффузоров.

Трубы, коллекторы и рамы образуют секции. Коллекторы снабжаются съемными крышками или пробками, что создает возможность очистки внутренней поверхности труб.

Чтобы интенсифицировать  теплоотдачу от поверхности труб к воздуху, наружная поверхность труб увеличивается с помощью сплошного и частичного оребрения. Отношение полной поверхности ребристой трубы к наружной поверхности гладкой трубы у основания ребра называется коэффициентом оребрения. Чем выше коэффициент оребрения, тем больше коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплообменных труб к воздуху. Машиностроительной промышленностью выпускаются нормализованные аппараты воздушного охлаждения с коэффициентом оребрения 9 и 14,6.

Существуют аппараты воздушного охлаждения различной конструкции, отличающиеся расположением трубных секций. Наиболее часто применяются горизонтальные (АВГ, рис.6.9) и зигзагообразные холодильники (АВЗ, рис.6.10). Конструкция аппаратов зигзагообразного типа отличается простотой монтажа и обслуживания. По сравнению с прочими типами АВО эти аппараты имеют наибольшую поверхность теплообмена и занимают наименьшую площадь. Число ходов в секциях АВЗ может изменяться в широких пределах. На установках первичной перегонки применяются аппараты воздушного охлаждения горизонтального типа поверхностью до 1,8 тыс. м² и зигзагообразные поверхностью 5—7,5 тыс. м². Коэффициент теплопередачи в аппаратах воздушного охлаждения равен 15—30 ккал/(м²•ч•град) (в расчете на оребренную поверхность).

6.3 Трубчатые печи

С помощью трубчатых  печей технологическим потокам  установок прямой перегонки и  других технологических установок" сообщается тепло, необходимое для  проведения процесса.

Трубчатые печи классифицируются по характерным для них признакам:

• полезной тепловой мощности;
• пропускной способности;
• технологическому назначению;
• типу теплопоглощающего змеевика;
• конструктивным особенностям.

Полезная тепловая нагрузка — количество тепла, воспринятое  продуктом, — выражается обычно в  тысячах и миллионах килокалорий в час. Тепловая нагрузка печей на нефтеперерабатывающих заводах колеблется от 500—800 тыс. ккал/ч до 60— 100 млн. ккал/ч. На современных отечественных установках прямой перегонки имеются трубчатые печи с полезной тепловой нагрузкой 16, 32, 100 млн. ккал/ч.

По производительности, т. е. по количеству нагреваемого продукта в единицу времени, наиболее крупными являются печи первичной перегонки. На установке АТ мощностью 6 млн. т нефти в год в трубчатой печи в течение часа подогревается свыше 900 т сырья.

 

 

Рис.  6.10. Схемы основных типов трубчатых печен:

 а — конвекционная печь; б — однокамерная печь с боковым расположением конвекционной камеры; в — однокамерная печь с нижним расположением конвекционной камеры; г — однокамерная печь с верхним расположением конвекционной камеры; д — вертикальная цилиндрическая печь; е — однокамерная печь беспламенного горения с панельными горелками; ж — двухкамерная двухпоточная печь с горизонтальным сводом; з — двухпоточная двухкамерная печь с наклонным сводом.  1—горелки (форсунки); 2—радиантный змеевик;3—конвекционный змеевик; 4— дымоход; 5— перевальная стенка; 6— панельные горелки.

 

По технологическому назначению печи нефтеперерабатывающих заводов делятся на печи прямой перегонки, термического крекинга, каталитического риформинга и др. На нефтеперерабатывающих заводах эксплуатируются трубчатые печи самых разнообразных конструкций. Существуют печи отличающиеся по способу передачи тепла (радиантные, конвекционные, радиантно-конвекционные), по количеству топочных камер (однокамерные и многокамерные), по способу сжигания топлива (печи с пламенным и беспламенным горением), по типу облучения труб (с односторонним и двусторонним облучением), по числу потоков нагреваемого сырья (одно-, двух- и многопоточные), по форме камеры сгорания (цилиндрические, коробчатые и т. д.), по расположению труб змеевика (печи с горизонтальным и вертикальным расположением труб). Схемы основных типов трубчатых печей приводятся на рис. 15.

Основными теплотехническими  показателями, характеризующими печь с точки зрения эффективности ее работы, являются теплонапряженность поверхности нагрева и коэффициент полезного действия печи, Теплонапряженностью поверхности нагрева называется количество тепла, переданное через 1 м² поверхности нагрева в час. Допустимая теплонапряженность поверхности нагрева зависит от температуры стенки трубы, от температуры и скорости движения продукта, от свойств нагреваемого продукта. Теплонапряженность поверхности нагрева, как правило, должна быть тем меньше, чем более смолист и склонен к образованию кокса продукт, нагреваемый в печи, чем ниже его скорость при движении по трубам, чем выше требуемая конечная температура нагрева продукта [12].

Теплонапряженность поверхности  нагрева в радиантных трубах выше, чем в конвекционных. Средняя теплонапряженность радиантных труб составляет (в тыс. ккал/м²): при первичной перегонке нефти 25—50, при перегонке мазута 20—30, при термическом крекинге 20—40.

Коэффициентом полезного  действия печи называется отношение полезного используемого тепла к общему количеству тепла, выделенного при сгорании топлива. Перед конструкторами печей стоит задача добиться повышения к. п. д. печи. В печах, построенных на установках первичной перегонки мощностью 1, 2 и 3 млн. т в год в 1950—70 гг., этот показатель не превышал 60—65%. Новые конструкции печей, разрабатываемые в нашей стране и за рубежом, имеют более высокий к. п. д. — ~ 80% и выше.

На нефтеперерабатывающих  заводах широко распространены одно- и двускатные трубчатые печи шатрового типа.

Схематический разрез двускатной печи приведен на рис. 16. Печь состоит из двух радиантных камер и одной конвекционной. Конвекционная камера отделена от радиантных стенками из огнеупорного кирпича. Эти стенки называются перевальными. Дымовые газы удаляются из печи через дымоход (боров), который начинается в нижней части конвекционной камеры, и дымовую трубу.