Главная -> Словарь

Теплового сопротивления

Рассматриваемые в данной монографии модификации гидрогенизационных процессов экзотермичны, и для успешного их протекания необходим отвод тепла. Основные положения теории теплового регулирования химических превращений впервые были рассмотрены и обобщены в Советском Союзе . Прямое сравнение их возможно в том случае, если температурный график неизотермического реактора будет приводиться к какой-либо одной характерной температуре. Достигаемая в реакторе глубина превращения определяется средней скоростью протекания реакции, поэтому параметром, характеризующим ее, следует считать температуру, эквивалентную средней скорости процесса, проводимого в изотермических условиях, или, как ее иначе называют, эквивалентную изотермическую температуру .

Проведенные технологические исследования на полузаводских и опытно-промышленных установках показали, что наиболее приемлемыми- агентами смешения для теплового регулирования во всех заводских модификациях гидрогенизационных процессов является водородсодержащий газ, а в некоторых случаях и жидкие сырьевые смеси, не получившие, однако, широкого применения. Водородсодержащий газ, циркулирующий в гидрогенизационных установках, используют не только для отвода тепловыделений процесса. Главным образом он служит для поддержания высоких парциальных давлений водорода в зоне реакций, необходимых для успешного проведения процесса гидрогенизации.

Многочисленные опытные работы показали универсальность и удобство применения циркулирующего водородсодержащего газа как теплоагента смешения, и в настоящее время его применяют для теплового регулирования во всех системах гидрокрекинга как со стационарными, так и с «плавающими» катализаторами.

Для процессов нефтепереработки и нефтехимии характерно наличие больших материальных и тепловых потоков. Крупнотон-нажность и высокие температуры приводят к увеличению роли теплотехнических факторов и теплового регулирования в процессах нефтепереработки. Изучение теплового регулирования технологических параметров процессов может именоваться химической теплотехникой. Основные положения теории теплового регулирования химических превращений, характерных для нефтепереработки, впервые были рассмотрены и обобщены в СССР . Наибблее важной особенностью почти всех нефтезаводских реакторов является неравномерное распределение температур. При каталитическом риформинге распределение температур в большинстве случаев имеет пилообразный вид .

Для создания экономически наиболее эффективных промышленных установок каталитического риформинга и выбора для них рациональных технологических схем и оптимальных реакторных устройств необходимо иметь подробные сведения о прикладной макрокинетике и математических моделях процесса риформинга, о тепловых эффектах процесса, способах подвода тепла и теплового регулирования заводских реакторов.

Поскольку все синтезы жидких топлив имеют значительные величины тепловых эффектов, температурные режимы у них в большинстве случаев бывают неравномерными и основная задача управления ходом процессов заключается в тепловом регулировании. Особое положение занимают системы с циркуляцией продуктов внутри реакторов. В результате последней происходит некоторое выравнивание температур, но вопросы теплового регулирования и здесь остаются первостепенными.

Это обусловливается тем, что температурные режимы в разных системах редко бывают подобны, поскольку они сильно зависят от применяемых в них схем теплового регулирования.

Выбор теплоагентов смешения для различных процессов должен производиться на основании анализа кинетических данных с определением эффекта применения того или иного агента, подходящего для данных конкретных условий. Рассматривать этот вопрос в общем виде практически невозможно. В виде примера того, как может решаться такая задача, ниже приводится краткий анализ нескольких вариантов теплового регулирования процессов гидроочистки непредельных бензинов и деструктивной гидрогенизации в паровой фазе .

. пературой, чем температура в аппарате. Регулирование температуры в реакторах полного смешения может осуществляться как теплообменом смешения, так и теплооб^ меном через стенку. Подвод или отвод тепла с входящими в реактор и уходящими из него веществами существует не только в теплоизолированных реакторах , но и в любом другом реакторе, поэтому речь идет лишь о том, достаточно ли теплоаккумулирую-щих веществ в реагирующей смеси для теплового регулирования процесса или же нет и требуется ли дополнительное регулирование через теплообменную поверхность. Вы-

Конструирование таких реакторов, как и любых других, преследует цель наибольшего приближения температурного режима процесса к оптимальному режиму, т. е. либо к изотермическому режиму, либо к какому-то определенному распределению температур по длине рабочей зоны реактора. Вследствие изменения скорости реакции с глубиной превращения точно обеспечить заданное распределение температур в промышленном аппарате невозможно, поэтому приходится останавливаться на различных схемах теплового регулирования, которые дают ту или иную степень приближения.

В действительно изотермических условиях работают лишь реакторы полного смешения. При очень энергичном перемешивании температура выравнивается во всем объеме реактора, даже если температура подаваемого сырья ниже температуры в аппарате. Регулировать температуру в реакторах полного смешения можно как теплообменом смешения, так и теплообменом через стенку. Подвод или отвод тепла с входящими в реактор и уходящими из него веществами существует не только в теплоизолированных реакторах , но и в любом другом реакторе. Поэтому речь идет лишь о том, достаточно ли теплоаккумулирующих веществ в реагирующей смеси для теплового регулирования процесса и требуется ли дополнительное регулирование через теплообменную поверхность. Выбор способа регулирования зависит от индивидуальных особенностей процесса.

Для оребрения труб из высоколегированных сталей лентой из соответствующей стали в соот-~ ветствии с требованиями к точности изготовления сребренной трубы, прочности приварки ребра и стабильности теплового сопротивления может быть применена дуговая автоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа

Для определения теплового сопротивления загрязнений г3 необходимо знать их теплопроводность ^3 и толщину слоя 63, так как г3 = 63Д.3. Обычно ни теплопроводность, ни толщина

Таблица 1.21. Коэффициенты теплового сопротивления загрязнений гэ

загрязнений не бывают точно известны. В табл. 1.21 приведены ориентировочные значения коэффициентов теплового сопротивления, которыми обычно пользуются при расчетах и которые хорошо совпадают с данными, полученными при эксплуатации теплообменной аппаратуры.

В расчетах рекомендуется принимать нагреваемый слой кокса за пластину неограниченных размеров. Расчетную толщину пластины с учетом ослабления внутреннего теплового сопротивления слоя из-за вращения барабана предлагается определять по следующей формуле:

k — коэффициент ослабления теплового сопротивления слоя кокса из-за вращения барабана .

Значение теплового сопротивления стенки и загрязнений определяют из уравнений и как сумму отношения толщины стенки и загрязняющего отложения 5 к значению их коэффициента теплопроводности А..

Для определения теплового сопротивления загрязнений г3 необходимо знать их теплопроводность Л.3 и толщину слоя 63, так как г3=б3/Я3. Обычно ни теплопроводность, ни толщина

Таблица 1.21. Коэффициенты теплового сопротивления загрязнений Г3 при разной чистоте теплообменивающихся сред

загрязнений не бывают точно известны. В табл. 1.21 приведены ориентировочные значения коэффициентов теплового сопротивления, которыми обычно пользуются при расчетах и которые хорошо совпадают с данными, полученными при эксплуатации теплообменной аппаратуры.

В расчетах рекомендуется принимать нагреваемый слой кокса за пластину неограниченных размеров. Расчетную толщину пластины с учетом ослабления внутреннего теплового сопротивления слоя из-за вращения барабана предлагается определять по следующей формуле: