Главная -> Словарь

Термического сопротивления

Для термического риформинга применяется в большинстве случаев тяжелый бензин с началом кипения выше 100°, так как более низкокипящие составные части бензина прямой перегонки сами по себе обладают удовлетворительными антидетопациопнымн свойствами. Процесс идет при температуре 550—600°, давлении 17—70 am, при продолжительности 40— 45 сек. .

Газы термического риформинга близки по составу к газам термического смешаного крекинга, газы же каталитического риформинга не представляют никакого интереса для химической промышленности, что видно из данных табл. 22 .

Для бензинов прямой гонки, термического крекинга, термического риформинга, а также для бензинов, у которых t\o% =^а.т-т--г-2^,.т можно воспользоваться одним из следующих уравнений ;

Состав риформинг-бензинов зависит от условий риформинга. Бензины, полученные при процессах термического риформинга и полифор-минга*, подобны термическим крекинг-бензинам, но содержат несколько больше ароматических углеводородов. В противоположность этому, бензины, полученные каталитическим риформингом нафтеновых лигроинов, являются преимущественно ароматическими, что обусловливается дегидрогенизационным влиянием катализатора на циклопарафиновые углеводороды. Рид дает следующий состав лигроина, полученного из бензина прямой гонки нефти Голфкоста после каталитического риформинга:

Каталитический риформинг бензинов прямой гонки является объектом глубокого изучения и широко внедряется в промышленность в течение последних 20 лет. До развития этого процесса основной упор делался на термическую переработку нефтяного сырья, аналогичную процессам хорошо разработанного термического крекинга. Переход к использованию катализаторов для улучшения качества бензинов прямой гонки был обусловлен рядом причин. Использование в процессе термического риформинга высоких температур и давления связано со значительными потерями исходного сырья, улетучивающегося с газообразными продуктами. Предельные октановые числа бензинов термического риформинга являются относительно низкими, кроме тех случаев, когда около половины жидкого сырья превращается в газообразные продукты. Правда, в этих случаях каталитической полимеризацией нефтезаводскнх газов можно превратить часть газообразных продуктов термического риформинга в жидкое топливо, что частично компенсирует потери процесса. Даже в то время, когда термический риформинг имел широкое распространение, он рассматривался в лучшем случае как вспомогательный процесс, посредством которого можно несколько улучшать качество низкооктанового бензина прямой гонки.

Интересно сравнить эти характеристики с теми, которые были получены в процессе термического риформинга того же сырья

Сравнение процессов «платформинга» и термического реформинга было дано Гензелем и Стребом . В качестве сырья был использован пенсильванский бензин прямой гонки. Выход дебутанизированного бензина «платформинга» с октановым числом 80 по исследовательскому методу без ТЭС составил 88%, тогда как выход бензина термического рифор-минга с тем же октановым числом составил 66%. При использовании совместно с процессом термического риформинга полимеризации фракции С3—С4 выход бензина с октановым числом 80 повышается до 77%.

Особый интерес представляет сравнение углеводородных составов исходного сырья, бензина термического риформинга и бензина «платформинга», представленных на рис. 3. Как видно из графика, в исходном сырье с интервалом кипения 60—200° С нафтеновые углеводороды распределяются почти равномерно в области 20—100% смеси. Ароматические углеводороды распределяются также довольно равномерно в области 40—100%. Для бензина термического риформинга характерно образование олефинов и циклоолефинов. Вместе с этим происходит некоторая потеря нафтеновых и увеличение содержания ароматических углеводородов. В действительности, исходя из состава сырья, трудно допустить новообразование ароматических углеводородов. Увеличение концентрации последних в продукте объясняется разрушением неароматических компонентов. Концентрация парафиновых углеводородов в низкокипящих фракциях и ароматических в высококипящих фракциях обусловливается тем фактом, что в процессах изомеризации и гидрокрекинга парафиновых углеводородов средняя температура кипения их понижается, тогда как в процессе пре-

Рис. 3. Содержание углеводородов по классам в дебутанизированном пенсильванском бензине прямой гонки, бензине «платформинга» и бензине термического риформинга.

Полиформингом обычно называют технологический процесс, который можно рассматривать как сочетание термического риформинга и термической полимеризации. В этом процессе образующиеся углеводороды Сз и С4 из системы не выводятся, а вновь возвращаются в цикл. Возможно также добавление углеводородов Сз и С4 со стороны.

Кроме реакций, характерных для термического риформинга, в этом процессе происходят реакции полимеризации и алкилиро-вания. Описание процессов и химия превращения углеводородов в этих процессах даются ниже.

Выбор коэффициента оребрения труб зависит от соотношения коэффициента теплоотдачи от продукта к воздуху и термического сопротивления стенки. Коэффициент оребрения стандартизированных труб ф определяют как отношение полной поверхности трубы по оребрению Fn к наружной поверхности гладкой трубы у основания ребер FH:

Пластинчатые теплообменники обладают следующими преимуществами по сравнению с кожухотрубчатыми: при одной и той же поверхности теплообмена габариты и масса их меньше; из-за более низкого термического сопротивления требуется меньшая поверхность теплообмена. При одних и тех же режимах движения среды коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках в 2—3 раза выше, чем в кожухотрубчатых .

рядом существенных преимуществ, к числу которых относятся: монолитность конструкции и отсутствие термического сопротивления на стыке ребер с трубой;

Уравнение читается так: термическое сопротивление теплопередаче равно сумме термических сопротивлений двух пограничных слоев и термического сопротивления теплопередаче стенки. Из этого следует, что общее термическое сопротивление теплопередаче равно сумме частных. Если, например, стенка состоит из трех слоев толщиной бг, б.,,- 63, коэффициенты теплопроводности которых равны А,1? L,, ^3, термическое сопротивление теплопередаче составит

Простой подсчет по приведенным формулам показывает, что чем меньше термическое сопротивление для чистой поверхности, тем в большей степени оно повышается при загрязнении. Так, например, если для чистых керосиновых теплообменников k = 200 ккал/м2-ч • град и для чистых мазутных А; = 80 ккал/м? • ч-град, то при одинаковой степени загрязнения обеих групп теплообменников и увеличении термического сопротивления слоя загрязнений в каждой из групп соответственно на 0,003 коэффициент теплопередачи керосиновых теплообменников снизится до k = 125 ккал/м? • ч • град, для мазутных до k = 65 ккал/м2 • ч • град, т. е. для керосиновых снижение достигает 37,5%, а для мазутных — 19%.

1 - четные пластины, 2 — нечетные пластины, 3,4 — штуцера для входа и выхода теплоносителя I, 5, 6 - то же, для теплоносителя II, 7 - неподвижная головная плита, 8 — подвижная головная плита, 9 — стяжное винтовое устройство Таким образом, пластинчатые теплообменники обладают следующими преимуществами по сравнению с трубчатыми: во-первых, при одной и той же поверхности теплообмена масса их меньше; во-вторых, из-за более низкого термического сопротивления требуется меньшая поверхность теплообмена, т.е. меньшее число пластин и, следовательно, материала для их изготовления /12/.

* Коэффициенты /С приведены, исходя из термического сопротивления воды 0,0009 м2-К/Вт.

Как следует из этого уравнения, для снижения теплопотерь в окружающую среду необходимо совершенствовать конструкцию аппарата с целью уменьшения его габаритов и совершенствовать тепловую изоляцию с целью уменьшения величины коэффициента теплопередачи А", т. е. увеличения термического сопротивления стенки, равного 1//С. Средняя разность температур Д^.„ зависит от технологического процесса, типа применяемого аппарата п определяете;! из известного уравнения

Основное внимание при выборе типа п конструкции тепловой изоляции необходимо обращать на получение возможно большего термического сопротивления стенки 1/А". Неличину К рассчитывают по уравнениям или в зависимости от профиля поверхности стенки. По уравнению теплопроводности рассчитывают изменение температуры в стенке и температуру наружной поверхности стенки ?ст.

Величину коэффициента А в среднем можно принять равной 2,1. Коэффициент теплопередачи а2 имеет единицу измерения Вт/. В качестве тепловой изоляции используют синтетические и минеральные материалы, имеющие пористую структуру с замкнутыми мелкими порами, в которых исключается теплопередача конвекцией. Как известно, тонкие слои воздуха являются хорошей изоляцией при толщинах, исключающих возникновение свободной конвекции. Такие пористые материалы имеют весьма малые значения коэффициента теплопроводности, что позволяет при определенной толщине слоя изоляции и ее конструкции получить большую величину термического сопротивления стенки.

Расчет коэффициента теплопередачи Л'. При работе теплообмен ного аппарата кроме термических сопротивлении па внутренней 1/а, и наружной 1/а., поверхностях труб, а также термического сопротивления стенки 6с,/лч,т необходимо учитывать термическое сопротивление слоя загрячпенин ), и .i, образующихся на внутренней и наружно/! поверхностях труб. Поскольку загрязнения состоят из материалов с относительно невысокой теплопроводностью , это обстоятельство может привести к существенному снижению коэффициента теплопередачи по сравнению с таковым для чистой поверхности труб.