Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 [ 202 ] 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

конденсирующихся паров останется постоянной до их полной конденсации.

Если же конденсирующиеся пары представляют собой многокомпонентную смесь или перепад давления существенен, то в зоне конденсации будет наблюдаться понижение температуры вдоль поверхности теплообмена.

Подобный характер изменения температуры в конденсаторах-холодильниках характеризуется графиком (рис. ХХП-ЗО), из которого следует, что изменение температур различно, поэтому для более точного расчета надо определять средний температурный напор для каждой зоны в отдельности.

Различны также и условия теплообмена: обычно для зоны I, где охлаждаются перегретые пары, коэффициент теплопередачи имеет более низкое значение, чем в зоне, где пары конденсируются. Коэффициент теплопередачи в зоне III имеет обычно промежуточное значение.

В связи с различием в температурном напоре и коэффициенте теплоотдачи расчет поверхности конденсатора-холодильника необходимо вести для каждой зоны в отдельности, используя для этого общее уравнение теплопередачи

щДсрп,

где К,, К„ и Кщ - коэффициенты теплопередачи соответственно для I, II и III зон; Afcp,. Дсрп и Afcpiii ~ средние температурные напоры для этих же зон.

Общая поверхность аппарата

F = F, + F„ + F,„.

Количество тепла, отводимого в каждой зоне, определяется из выражений

0, = G(H,-H,J=GC„(t,-Q;

01П=Фпк-Л<2)=<ж(«пк-«2)-

Общее количество отводимого тепла О = О, + О,, + От-

Способы определения температуры начала конденсации паров t и полной их конденсации t,, рассмотрены в предшествующих главах.

Температура охлаждающего агента (воды) в начале и конце зоны П определяется из общих уравнений теплового баланса:

G. G.

Общий расход воды в конденсаторе-холодильнике О

Средний температурный напор в каждой зоне определяется по уравнению (XXII.И). Для каждой зоны определяются также и коэффициенты теплопередачи.

Для конденсаторов-холодильников, в которые поступают пары в насыщенном состоянии, рассматривают только две зоны - конденсации и охлаждения конденсата. Для конденсаторов газа, находящегося под давлением своих насыщенных паров, будет отсутствовать зона III, где происходи охлаждение конденсата. Она исключается также для конденсаторов-холодильников при неполной конденсации исходного потока (например, смесь паров бензина и газа установок каталитического крекинга).

На нефтеперерабатывающих заводах большое распространение получили конденсаторы-холодильники, в которые поступает смесь нефтяных и водяных паров, причем нефтяные пары находятся в насыщенном состоянии, а водяные пары - в перегретом. Для таких конденсаторов-холодильников различают следующие основные зоны: Зона I. Частичная конденсация нефтяных паров до температуры, соответствующей началу конденсации водяных паров. Зона II. Совместная конденсация нефтяных и водяных паров. Зона III. Охлаждение конденсатов.

В зоне I по мере конденсации нефтяных паров температура потока понижается и парциальное давление водяных паров повышается вследствие уменьшения общего количества паров за счет частичной конденсации нефтяных паров. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при определении температуры начала конденсации водяных паров.

Температурный режим такого конденсатора-холодильника должен определяться на базе общепринятых методов.

При использовании практических данных по коэффициентам теплоотдачи для конденсаторов-холодильников поверхность теплообмена может быть рассчитана без ее подразделения на отдельные зоны по общему уравнению теплопередачи, однако такой расчет менее точен.

Заслуживают внимания также особенности расчета пародистиллятных

регенераторов тепла, широко применяемых в процессах селективной очистки и депарафинизации масел. В этих аппаратах тепло частичной или полной конденсации паров используется для нагрева и частичного испарения жидкости. Принципиальная схема подобного аппарата с соответствующими обозначениями показана на рис. ХХП-З 1. Согласно этой схеме в теплообменный аппарат поступают поток насыщенных паров G,, являющихся теплоотдающей средой, и поток жидкости с температурой t, которая меньше температуры начала однократного испарения этой жидкости. В результате теплообмена в таком аппарате может произойти частичная или полная конденсация паров G, с последующим охлаждением конденсата (в случае полной конденсации). При этом нагреваемый поток Gj частично или полностью испаряется с возможным последующим перегревом паров в случае полного испарения жидкости.

Возможность частичной или полной конденсации паров, а также степень испарения исходной жидкости предопределяются тепловым балансом и зависят от соотношения масс потоков G, и G2, значений скрытых теп-лот испарения и конденсации, начальных температур и других факторов.

В практике нефтегазопереработки наиболее часто используется процесс частичной конденсации паров и испарения жидкости. Этот случай и рассматривается ниже. Методика подобного расчета может быть использована и для других возможных частных случаев. Расчет подобного пародис-тиллятного регенератора необходимо вести с учетом двух зон, отличных по условиям теплообмена.

В зоне I нагреваемая среда находится только в жидком состоянии, при этом ее температура изменяется от начального значения до температуры начала однократного испарения f„ „. Для этой зоны характерно более резкое повышение температуры потока. В зоне П жидкость испаряется и поэтому температура повышается медленнее. Помимо различия в характере изменения температур, эти зоны отличаются также по условиям теплообмена. В зоне I коэффициент теплоотдачи от стенок к нагревающейся жидкости будет, как правило, меньше, чем зоне П, в связи с более интенсивным теплообменом при испарении жидкости. Что касается характера изменения температур греющего потока от до 2. то в данном случае он однороден на протяжении всей поверхности теплообмена, так как на любом участке аппарата происходит только конденсация паров.

Рис. XXII-31. Схема [а] и график температурного режима {б) пародистил-Л5ПИОГО теплообменного аппарата