Проект реконструкции блока атмосферной перегонки нефти на ОАО "Ачинский НПЗ ВНК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

В данной работе предоставлен проект реконструкции блока атмосферной перегонки нефти на ОАО “Ачинский НПЗ ВНК”.

В проекте приведены все необходимые тех конструктивные расчеты, освещены вопросы ремонта, автоматизации.

Рассмотрены вопросы по безопасности и экологичности проекта, произведена оценка эффективности мероприятий по обеспечению производственной безопасности и мероприятий по охране окружающей среды.

Рассчитаны капитальные и дополнительные затраты подтверждающие целесообразность проведения предлагаемой реконструкции.

Дипломный проект содержит пояснительную записку из 134 страницы текста, 10 рисунков, 35 таблицы, 55 литературных источников и графическую часть на 9 листах формата А1.

Реконструкция отбензинивающей колонны и увеличение ее производительности. Конструктивные расчеты по ремонту и автоматизации. Анализ производственной безопасности и экологичности проекта. Экономическое обоснование целесообразности затрат на реконструкцию.



Содержание

Введение

1. Технико-экономическое обоснование проекта

1.1 Обзор существующих конструкций

1.2 Обоснование выбора конструкции

2. Технологические решения

2.1 Описание технологической схемы

2.2 Технологические расчеты

2.2.1 Расчет колонны с клапанными тарелками

2.2.2 Расчет аппарата воздушного охлаждения

3. Конструкторская часть

3.1 Расчет толщины стенок аппарата

3.2 Расчет укрепления отверстия

3.3 Расчет фланцевого соединения

3.4 Расчет опор аппарата

3.5 Определение ветровой нагрузки на колонну

3.6 Изгибающий момент в расчетном сечении

3.7 Проверка прочности и устойчивости

3.8 Проверка условий прочности

3.9 Проверка устойчивости колонны в рабочих условиях

4. Монтаж и ремонт отбензинивающей колонны

4.1 Монтаж колонны

4.2 Ремонт колонны

5. Автоматизация производственного процесса

5.1 Обоснование выбора параметров автоматического контроля, регулирования, и сигнализации

5.2 Выбор и обоснование приборов и средств автоматизации

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Характеристика опасных производственных факторов на секции 100

6.2 Общая характеристика опасности производства где производится реконструкция

6.3 Обеспечение производственной безопасности

6.3.1 Организационные мероприятия по созданию безопасных и здоровых условий труда

6.3.2 Производственная безопасность

6.4 Производственная санитария

6.5 Пожарная безопасность

6.6 Экологичность проекта

6.6.1 Охрана атмосферного воздуха

6.6.2 Охрана естественных водоемов и рациональное использование водных ресурсов

6.6.3 Утилизация отходов, защита почв от загрязнений

6.7 Безопасность в ЧС

7. Экономические расчеты

7.1 Расчет капитальных вложений при модернизации оборудования

7.2 Расчет текущих затрат, связанных с эксплуатацией оборудования

7.2.1 Расчет эффективного фонда времени работы оборудования

7.2.2 Расчет годовой производительности

7.2.3 Баланс рабочего времени

7.2.4 Расчет фонда заработной платы рабочих

7.2.5 Расчет амортизационных отчислений

7.2.6 Расчет стоимости материалов, запчастей на проведение ремонтных работ и технического обслуживания

7.2.7 Расчет объема ремонтных работ

7.3 Расчет показателей экономической эффективности

7.3.1 Расчет условно-годовой экономии

7.3.2 Расчет экономии на условно-постоянных расходах

7.3.3 Срок окупаемости капитальных вложений

Заключение

Библиографический список



Введение

В последнее время в нашей стране нефтеперерабатывающая промышленность постоянно повышает эффективность использования нефти, путем более широкого внедрения процессов переработки, строятся новые установки, реконструируются участки, блоки, секций переработки, за счет этого заводы увеличивают выпуск продукции, улучшают качество топлива.

Ачинский НПЗ имеет в своём составе установки первичной и вторичной переработки: из первичной - это обессоливание, обезвоживание нефти, перегонка с выделением бензиновой, керосиновой, дизельной фракций; вторичной перегонки - когда бензиновая фракция делится на три узкие фракции, одна из них направляется на изомеризацию, вторая - на установку каталитического риформинга для получения бензола, толуола, третья - (тяжёлый бензин) подвергается каталитическому риформированию в режиме производства высокооктанового бензина. Керосиновая и дизельная фракции очищаются от сернистых соединений на установке гидроочистки; часть дизельной фракции депарафинизируется с получением жидких парафинов и зимнего дизельного топлив.

Газовые потоки AT (атмосферно-трубчатая перегонка) и риформинга поступают на ГФУ (газо - фракционирующие установки) для получения товарных сжиженных газов - пропана, нефте - бутана, изобутана и т.д.

Тяжёлый остаток AT - мазут- выпускается как товарное котельное топливо, а часть как сырьё для битумной установки ( для получения вакуумного дистиллята и гудрона, который далее окисляется до битума), а также как сырьё гидрокрекинга (для получения бензина, дизельного топлива). отбензинивающий колонна ремонт экологичность

Сероводород с установок гидроочистки идёт на получение серы. Вакуумный дистиллят от битумной установки направляется на установку гидрокрекинга, где будут получены дополнительные количества бензина, сырья для риформинга дизельного топлива. Процессами гидрокрекинга можно варьировать, в зависимости от сезона, изменять выработку бензина и средних дистиллятов.

Электрообессоливающая установка атмосферно-трубчатая является головной секцией в составе комбинированной установки ЛК-6Ус и предназначена для обессоливания, обезвоживания и переработки нефти по летнему и зимнему вариантам работы [1].

Целью данного проекта является, реконструкция отбензинивающей колонны и увеличение производительности колонны.



1. Технико-экономическое обоснование

1.1 Обзор существующих конструкций

Массообменными называют процессы, при которых вещество из одной фазы переходит в другую путем диффузии при определенных рабочих условиях. К таким процессам относятся ректификация, абсорбция, десорбция, адсорбции, экстракция и сушка. В общем случае аппараты, в которых протекают указанные процессы, называются массообменными.

В химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности массообменные аппараты составляю значительную долю всего оборудования. Конструкции массообменных аппаратов весьма разнообразны. Ниже рассмотрены наиболее типичные для процессов ректификации и абсорбции колонные аппараты, а также экстракторы и сушилки.

В зависимости от способа организации контакта фаз колонные аппараты подразделяют на тарельчатые, насадочные и пленочные, а в зависимости от рабочего давления -- на работающие под давлением, атмосферные и вакуумные. Около 60% изготовляемых в России аппаратов для абсорбции и ректификации представляют собой тарельчатые колонны, остальные -- насадочные колонны. Последние при правильной организации гидродинамики процесса часто более экономичны, чем тарельчатые.

Аппараты колонного типа, а в частности ректификационные колонны, применяются в химической промышленности для взаимодействия газообразных и жидких веществ. Эти конструкции относятся к аппаратам высокого давления, работающие под давлением свыше 10 мПа. Они применяются в производстве синтетического аммиака, мочевины, метанола, полиэтилена.

Конструкция аппаратов и машин химического производства определяется их технологическим назначением, агрегатным состоянием реагирующих веществ и способом проведения процесса (периодическим или непрерывным).

Высокое давление определяет форму аппаратов: аппараты изготавливают малых диаметров. Чтобы уменьшить толщину стенки, технологический объем аппарата увеличивают за счет его большой длины, поэтому аппараты высокого давления имеют вид колонны длиной от 10 до 100 метров. Диаметром от 500 до 12000 мм и толщиной стенки от 8 до 100 мм. В зависимости от условий работы, т.е. от среды в которой работают аппараты колонного типа (агрессивная или нейтральная). Колонны могут изготавливаться из низкоуглеродистых, низколегированных высоколегированных сталей, а также сталей повышенной и высокой прочности.

Ректификационные установки, как правило, представляют собой сложные агрегаты, в которых колонна связана с рядом вспомогательных аппаратов: кубами, кипятильниками, различными теплообменниками, сепараторами и т.д. Иногда эта связь чисто технологическая (через систему трубопроводов), а в некоторых случаях все аппараты конструктивно объединены в один агрегат.

Трубопроводы, обслуживающие площадки и вспомогательном оборудование, крепится к корпусу колонны. На колоннах монтируют множество контрольно-измерительных приборов для измерения давления, температуры, состава смеси и т.п. На линиях ввода и вывода жидкости на колонны обязательно устанавливают гидравлические патрубки. Затворы выполняют в виде U-образных участков трубопроводов или поперечных перегородок перед штуцерами.

Колонные аппараты имеют большой вес, приходящийся на сравни-тельно небольшую площадь опоры, а колонны, установленные под открытым небом, подвергаются действию ветровых нагрузок, поэтому они имеют массивные нижние кольцевые опоры. Также существуют аппараты, которые не имеют опор. Они крепятся за счет опорных лап, которые привариваются к корпусу аппарата, либо с помощью фундаментальных болтов крепятся нижней плоской крышкой к фундаменту, как в данном проекте.

Тарельчатые ректификационные аппараты представляют собой, как правило, вертикальные колонны, внутри которых на определённом расстоянии друг от друга размещены горизонтальные перегородки - тарелки. С помощью тарелок осуществляется направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа.

В настоящее время в промышленности применяются разнообразные конструкции тарельчатых аппаратов. По способу слива жидкости с тарелок барботажные абсорберы можно подразделить на колонны:

- с тарелками со сливными устройствами;

- с тарелками без сливных устройств.

Тарельчатые колонны со сливными устройствами. В этих колоннах перелив жидкости с тарелки на тарелку осуществляется при помощи специальных устройств -- сливных трубок, карманов и т. п. Нижние концы трубок погружены в стакан на нижерасположенных тарелках и образуют гидравлические затворы, исключающие возможность прохождения газа через сливное устройство.

Принцип работы колонн такого типа привиден из рисунка 1.1, где в качестве примера показан абсорбер с ситчатыми тарелками. Жидкость поступает на верхнюю тарелку 1, сливается с тарелки на тарелку через переливные устройства 2 и удаляется из нижней части колонны. Газ поступает в нижнюю часть аппарата, проходит последовательно сквозь отверстия или колпачки каждой тарелки. При этом газ распределяется в виде пузырьков и струй в слое жидкости на тарелке, образуя на ней слой пены, являющийся основной областью массообмена и теплообмена на тарелке. Отработанный газ удаляется сверху колонны.



1 - тарелка; 2 - сливное устройство

Рисунок 1.1 - Тарельчатая колонна со сливными устройствами

Переливные трубки располагают на тарелках таким образом, чтобы жидкость на соседних тарелках протекала во взаимно противоположных направлениях. За последнее время все шире применяют сливные устройства в виде сегментов, вырезанных в тарелке и ограниченных порогом - переливом.

К тарелкам со сливными устройствами относятся: ситчатые, колпачковые, клапанные и балластные, пластинчатые.

Гидродинамические режимы работы тарелок. Эффективность тарелок любых конструкций в значительной степени зависит от гидродинамических режимов их работы. Поэтому до описания основных конструкций тарелок рассмотрим эти режимы.

В зависимости от скорости газа и плотности орошения различают три основных гидродинамических режима работы барботажных тарелок: пузырьковый, пенный и струйный, или инжекционный. Эти режимы отличаются структурой барботажного слоя, которая в основном определяет его гидравлическое сопротивление и высоту, а также поверхность контакта фаз.

Пузырьковый режим. Такой режим наблюдается при небольших скоростях газа, когда он движется сквозь слой жидкости в виде отдельных пузырьков. Поверхность контакта фаз на тарелке, работающей в пузырьковом режиме, невелика.

Пенный режим. С увеличением расхода газа выходящие из отверстия и прорези отдельные пузырьки сливаются в сплошную струю, которая на определенном расстоянии от места истечения разрушается вследствие сопротивления барботажного слоя с образованием большого количества пузырьков. При этом на тарелке возникает газожидкостная дисперсная система -- пена, которая является нестабильной и разрушается сразу же после прекращения подачи газа. В указанном режиме контактирование газа и жидкости происходит на поверхности пузырьков и струй газа, а также на поверхности капель жидкости, которые в большом количестве образуются над барботажным слоем при выходе пузырьков газа из барботажного слоя и разрушении их оболочек. При пенном режиме поверхность контакта фаз на барботажных тарелках максимальна.

Струйный (инжекционный) режим. При дальнейшем увеличении скорости газа длина газовых струй увеличивается, и они выходят на поверхность барботажного слоя, не разрушаясь и образуя большое количество крупных брызг. Поверхность контакта фаз в условия такого гидродинамического режима резко снижается.

Следует отметить, что переход от одного режима к другому происходит постепенно. Общие методы расчета границ гидродинамических режимов (критических точек) для барботажных тарелок отсутствуют. Поэтому при проектировании тарельчатых аппаратов обычно расчетным путем определяют скорость газа, соответствующую нижнему и верхнему пределам работы тарелки, и затем выбирают рабочую скорость газа.

Ситчатые тарелки. Колонна с ситчатыми тарелкам (рисунок 1.2) представляет собой вертикальный цилиндрический корпус 1 с горизонтальными тарелками 2, в которых равномерно по всей поверхности просверлено значительное число отверстий диаметром один, пять милиметра. Для слива жидкости и регулирования её уровня на тарелке служат трубки 3, нижние концы которых погружены в стаканы 4.

Газ проходит сквозь отверстия тарелки и распределяется в виде мелких струек и пузырьков. При слишком малой скорости газа, жидкость может просачиваться (или «проваливаться») через отверстия тарелки на нижерасположенную, что должно привести к существенному снижению интенсивности массопередачи. Поэтому газ должен двигаться с определенной скоростью и иметь давление, достаточное для того, чтобы преодолеть давление слоя жидкости на тарелке и предотвратить стекание жидкости через отверстия тарелки.

Ситчатые тарелки отличаются простотой устройства, легкостью монтажа, осмотра и ремонта. Гидравлическое сопротивление этих тарелок невелико. Ситчатые тарелки устойчиво работают в довольно широком интервале скоростей газа, причем в определенном диапазоне нагрузок по газу и жидкости эти тарелки обладают высокой эффективностью. Вместе с тем ситчатые тарелки чувствительны к загрязнениям и осадкам, которые забивают отверстия тарелок.

В случае внезапного прекращения поступления газа или значительного снижения его давления с ситчатых тарелок сливается вся жидкость, и для возобновления процесса требуется вновь запускать колонну.

Разновидностью ректификационных аппаратов с ситчатыми тарелками являются так называемые пенные ректификационные аппараты, тарелки которых, как указывалось, отличаются от ситчатых конструкцией переливного устройства. При одинаковом числе тарелок эффективность пенных аппаратов выше, чем эффективность ректификационных аппаратов с ситчатыми тарелками. Однако вследствие большой высоты пены на тарелках гидравлическое сопротивление пенных ректификационных аппаратов значительно, что ограничивает область их применения.

1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - переливная труба; 4 - стакан

Рисунок 1.2 - Ситчатая колонна

Колпачковые тарелки. Менее чувствительны к загрязнениям, чем колонны с ситчатыми тарелками, и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с колпачковыми тарелками (рисунок 1.3). Прорези колпачков наиболее часто выполняются в виде зубцов треугольной или прямоугольной формы.

Далее газ проходит через слой жидкости, перетекающей по одного сливного устройства к другому. При движении через слой значительная часть мелких струй распадается, и газ распределяется в жидкости в виде пузырьков. Интенсивность образования пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости движения газа и глубины погружения колпачка в жидкость. Для создания большей поверхности контакта фаз на тарелках обычно устанавливают значительное число колпачков, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга.

Колпачковые тарелки изготавливают с радиальным и диаметральным переливами жидкости.

Тарелка с радиальным переливом жидкости (рисунок 1.3, а) представляет собой стальной диск 1_, который крепится на прокладке 2 болтами 3 к опорному кольцу 4. Колпачки 5 расположены на тарелке в шахматном порядке. Жидкость переливается на лежащую ниже тарелку по периферийным сливным трубкам 6, движется к центру и сливается на следующую тарелку по центральной трубке 7, затем снова течет к периферии и т. д.

а - радиальный перелив; 1 - диск; 2 - прокладка; 3 - болты; 4 - опорное кольцо; 5 - колпачки; 6 - периферийные переливные трубки; 7 - нейтральная сливная трубка;

б - диаметральный перелив; 1 - диск; 2 - опорный лист; 3 -приёмный порог, 4 - сливной порог; 5 - сменная гребёнка; 6 - перегородка; 7 - колпачки.

Рисунок 1.3 - Колпачковая тарелка с различными переливами жидкости

Тарелка с диаметральным переливом жидкости (рисунок 1.3, б) представляет собой срезанный с двух сторон диск 1, установленный на опорном листе 2. С одной стороны тарелка ограничена приемным порогом 3, а с другой -- сливным порогом 4 со сменной гребенкой 5, при помощи которой регулируется уровень жидкости на тарелке. В тарелке этой конструкции периметр слива увеличен путем замены сливных трубок сегментообразными отверстиями, ограниченными перегородкам 6, что снижает вспенивание жидкости при ее переливе.

Колпачковые тарелки устойчиво работают при значительных изме-нениях нагрузок по газу и жидкости. К их недостаткам следует отнести сложность устройства и высокую стоимость, низкие предельные нагрузки по газу, относительно высокое гидравлическое сопротивление, трудность очистки. Поэтому колонны с колпачковыми тарелками постепенно вытесняются новыми, более прогрессивными конструкциями тарельчатых аппаратов.

Клапанные и балластные тарелки. Эти тарелки получают за последнее время все более широкое распространение, особенно для работы в условиях значительно меняющихся скоростей газа.

Принцип действия клапанных тарелок (рисунок 1.4, а, б) состоит в том, что свободно лежащий над отверстием в тарелке круглый клапан 1 с изменением расхода газа своим весом автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа и тем самым поддерживает постоянной скорость газа при его истечении в барботажный слой.

При этом с увеличением скорости газа в колонне гидравлическое сопротивление клапанной тарелки увеличивается незначительно. Высота подъема клапана ограничивается высотой кронштейна-ограничителя 2 и обычно не превышает восемь мм. Пластинчатые клапаны (рисунок 1.4, в) работают так же, как и круглые. Они имеют форму неравнобокого уголка, одна из полок которого (более длинная) закрывает прямоугольное отверстие в тарелке. Круглые клапаны имеют диаметр сорок пять, пятьдесят мм, отверстия под клапаном делают диаметром тридцать пять, сорок мм при шаге между ними семьдесят пять, сто мм. Высота подъема клапанов 6,5--8 мм.

Балластные тарелки (рисунок 1.4, г) отличаются по устройству от клапанных тем, что в них между легким круглым клапаном 1 и кронштейном-ограничителем 2 установлен на коротких стойках, опи-рающихся на тарелку, более тяжелый, чем клапан, балласт 3. Клапан начинает подниматься при небольших скоростях газа. С дальнейшим увеличением скорости газа клапан упирается в балласт и затем поднимается вместе с ним. Балластные тарелки отличаются более равномерной работой и полным отсутствием, провала жидкости во всем интервале скоростей газа.

1 - клапан; 2 - кронштейн ограничитель; 3 - балласт; а, б - с круглыми клапанами; в - с пластинчатым клапаном; г - балластная

Рисунок 1.4 - Клапанные тарелки

Достоинства клапанных и балластных тарелок: сравнительно высокая пропускная способность по газу и гидродинамическая устойчивость, постоянная и высокая эффективность в широком интервале нагрузок по газу. Последнее достоинство является особенностью клапанных и балластных тарелок по сравнению с тарелками других конструкций. К недостаткам этих тарелок следует отнести их повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное весом клапана или балласта. Известны разновидности кла-панных и балластных тарелок, отличающиеся конструкцией клапанов (балластов) и ограничителей.

Пластинчатые тарелки. Эти тарелки, в отличие от тарелок, рассмотренных выше, работают при однонаправленном движении фаз, т. е. каждая ступень работает по принципу прямотока, что позволяет резко повысить нагрузки по газу и жидкости, в то время как колонна в целом работает с противотоком фаз. В колонне с пластинчатыми тарелками (рисунок 1.5) жидкость (движение которой показано на рисунке сплошными стрелками) поступает с вышележащей тарелки в гидравлический затвор 1 и через переливную перегородку 2 попадает на тарелку 3 состоящую из ряда наклонных пластин 4. Дойдя до первой щели, образованной наклонными пластинами, жидкость встречается с газом (пунктирные стрелки), который с большой скоростью (20--40 м/сек) проходи сквозь щели. Вследствие небольшого угла наклона пластин ( = 10--15 °) газ выходит на тарелку в направлении, близком к параллельному по отношению к плоскости тарелки.

1 - гидравлический затвор; 2 - переливная перегородка; 3 - тарелка;4 - пластины; 5 - сливной карман

Рисунок 1.5 - Пластинчатая тарелка

При этом происходит эжектирование жидкости, которая диспергируется газовым потоком на мелки капли и отбрасывается вдоль тарелки к следующей щели, где процесс взаимодействия жидкости и газа или пара повторяется. В результат жидкость с большой скоростью движется вдоль тарелки от переливной перегородки 2 к сливному карману 5. В данном случае нет необходимости в установке переливного порога у кармана 5, что уменьшает общее гидравлическое сопротивление тарелки.

Таким образом, пластинчатые тарелки работают так, что в отличи от тарелок других конструкций жидкость является дисперсной фазой, а газ -- сплошной, и контактирование жидкости и газа осуществляется на поверхности капель и брызг. Описанный гидродинамический режим газожидкостной дисперсной системы на контактной тарелке может быть определен как капельный или капельно - брызговой. Этот режим позволяет резко повысить нагрузки по жидкости и газу в колоннах с пластинчатыми тарелками.

Помимо работы пластинчатых тарелок в интенсивном капельном режиме к числу их достоинств относятся: низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненными жидкостями, низкий расход металла при их изготовлении. На тарелках этого типа уменьшается продольное перемешивание жидкости, что приводит к увеличению движущей силы - массопередачи. Недостатками пластинчатых тарелок являются: трудность отвода и подвода тепла, снижение эффективности при небольших расходах жидкости. В настоящее время разработан ряд других конструкций тарелок с однонаправленным движением жидкости и газа.

Колонны с тарелками без сливных устройств (рисунок 1.6). В тарелке без сливных устройств газ и жидкость проходят через одни и те же отверстия или щели. На тарелке одновременно с взаимодействием жидкости и газа путем барботажа происходит сток части жидкости на нижерасположенную тарелку -- «проваливание» жидкости. Поэтому тарелки такого типа обычно называют провальными. К ним относятся дырчатые, решетчатые, трубчатые и волнистые тарелки.



1 - колонна; 2 - тарелки; 3 - распределитель жидкости

Рисунок 1.6 - Колонна с тарелками без сливных устройств

Гидродинамические режимы работы провальных тарелок. Эти режимы можно установить на основе зависимости их гидравлического сопротивления от скорости газа при постоянной плотности орошения (рисунок 1.7). При малых w жидкость на тарелке не задерживается (отрезок АВ), так как мала сила трения между фазами. С увеличением скорости газа жидкость начинает накапливаться на тарелке (отрезок ВС) и газ барботирует сквозь жидкость. В интервале скоростей газа, соответствующих отрезку ВС, тарелка работает в нормальном режиме. При этом газ и жидкость попеременно проходят через одни и те же отверстия. Если скорость газа еще больше возрастает, то, вследствие увеличения трения между газом и жидкостью, резко увеличивается накопление жидкости на тарелке и соответственно -- ее гидравлическое сопротивление, что способствует наступлению состояния захлебывания (отрезок CD). При небольших расходах жидкости, больших свободном сечении тарелки и диаметре отверстий или щелей перелом в точке С отсутствует.



Рисунок 1.7 - Зависимость гидравлического сопротивления провальной тарелки от скорости газа в колонне

Дырчатые тарелки (рисунок 1.8, а) аналогичны по устройству ситчатым тарелкам и отличаются от последних лишь отсутствием сливных устройств. Диаметр отверстий в этих тарелках равен четыре, десять мм, а суммарная площадь сечения всех отверстий по отношению к сечению колонны составляет 10-25%.

Решетчатые тарелки (рисунок 1.8, б) имеют отверстия в виде выфрезерованных или выштампованных щелей шириной три, восемь мм.

Трубчатые тарелки представляют собой чаще всего решетки, обра-зованные из ряда параллельных труб, присоединенных к коллектору.

Волнистые тарелки -- гофрированные металлические листы с отверстием четыре, восемь мм.

Дырчатые и решетчатые провальные тарелки отличаются простотой конструкции, низкой стоимостью изготовления и монтажа, сравнительно небольшим гидравлическим сопротивлением.



а - дырчатая; б - решётчатая; 1 - тарелка; 2 - отверстия; 3 - щели

Рисунок 1.8 - Провальные тарелки

К достоинству трубчатых провальных тарелок относится легкость отвода тепла от барботажного слоя на тарелке путем пропускания охлаждающего агента по трубам, из которых состоит тарелка. Однако эти тарелки в сравнении с дырчатыми и решетчатыми значительно сложнее по устройству и монтажу.

Основной недостаток колонн с дырчатыми, решетчатыми и трубчатыми провальными тарелками -- небольшой интервал изменения скоростей газа и жидкости, в пределах которого поддерживается устойчивая и эффективная их работа.

В более широком диапазоне нагрузок работают волнистые провальные тарелки. Однако эти тарелки сложнее, чем дырчатые и решетчатые про-вальные тарелки по устройству и монтажу [2].

1.2 Обоснование выбора конструкции

Существующая на данный момент конструкция отбензинивающей колонны на предприятии ОАО "АНПЗ" имеет ряд недостатков, в частности установленные в колонне клапанно - прямоточные тарелки которые имеют небольшую пропускную способность по пару (газу). В связи с этим производим усовершенствование клапанов, в которых при движении пара (газа) клапан будет подниматься горизонтально на всю высоту направляющих, за счет этого увеличивается пропускная способность по пару (газу) и увеличивается производительность колонны. Так же стандартом предусмотрены тарелки разных диаметров от 400 до 6000 мм , они являются разборными. Тарелку любого из этих диаметров можно изготовлять в нескольких вариантах, что предполагает различное число клапанов и соответственно разную площадь свободного сечения тарелки.

Целью данного проекта ставим разработку ректификационной колонны с клапанно - прямоточными тарелками.



2. Технологические решения

2.1 Описание технологической схемы

Обессоленная и обезвоженная нефть с блока ЭЛОУ (электро обессоливающая установка) двумя параллельными потоками направляется в теплообменники. Первый поток, пройдя регулятор расхода, направляется в трубное пространство теплообменника 1 (Т-120) и межтрубное пространство теплообменников 1 (Т-111,Т-112), где нагревается за счет тепла фракции 230 - 350 ⁰С и мазута. Второй поток нефти, пройдя регулятор расхода направляется в трубное пространство теплообменника 1 (Т-119) и межтрубное пространство теплообменников 1 (Т-109,Т-110), где нагревается за счет тепла фракции 230-360 ⁰С и мазута. Нагреваясь до температуры 200-220 ⁰С, оба потока направляются в колонну 2 (К-101) на 14-ю тарелку (средний ввод).

В колонне 2 (К-101) происходит разделение фаз: жидкая фаза стекает вниз колонны, а паровая поступает в емкость 7 (Е-101) через конденсаторы - холодильники 5 (ХК-101,105а) и водяной холодильник 6 (Х-130). В холодильниках - конденсаторах паровая фаза конденсируется и охлаждается, затем доохлаждается в 6 (Х-130), с температурой не более 60 ⁰С поступает в 7 (Е-101). Температура конденсата после 5 (ХК-101,105а) и после 6 (Х-130) регистрируется прибором и регулируется при помощи клапанов, которые установлены на жалюзях аппаратов 5 (ХК-101,105а).

Для защиты от коррозии в шлем 2 (К-101) и в линию орошения предусмотрена подача 2 % раствора ингибитора коррозии ИКБ-2-2 насосом 3 (Н-138,139) из емкости 7 (Е-108).

В емкости 7 (Е-101) происходит разделение фаз: вода собирается внизу емкости и автоматически сбрасывается на секцию-300 в колонну К-304 для обезвреживания. Уровень раздела фаз регулируется регулятором уровня, клапан которого установлен на линии сброса воды из 7 (Е-101). Бензин забирается насосами 3 (Н-109,113) из 7 (Е-101), и подается в виде острого орошения в 2 (К-101). Количество подаваемого орошения регистрируется прибором с коррекцией по температуре верха 2 (К-101) и регулируется регулятором расхода, клапан которого, установлен на линии орошения. Температура верха колонны 2 (К-101) регистрируется прибором. Избыточное количество бензина из 7 (Е-101) перетекает в емкость 7 (Е-103).

Поддержание теплового режима внизу колонн 2,9,11 (К-101,К-102, К-104) достигается с помощью печей 4 (П-101,П-102,П-103).

Печь 4 (П-101) состоит из 8 секций, расположенных в виде двух блоков по 4 секции друг против друга и из отдельно стоящих 9-й и 10-й секции. Печи 4 (П-102) и 4 (П-103) состоят из отдельно стоящих секций. Две секции печи 4 (П-101) предназначены для нагрева циркулирующей струи 2 (К-101), остальные 8 секций предназначены для нагрева сырья колонны 9 (К-102) Печь 4 (П-102) предназначена для поддержания постоянной температуры низа 11 (К-104). Печь 4 (П-103) возможно использовать для нагрева горячей струи 2 (К-101) или для нагрева сырья 9 (К-102). Каждая секция печи имеет радиантную и конвекционную часть.

Конвекционная камера расположена над радиантной. Радиантная часть секции представляет собой металлическую футерованную изнутри камеру коробчатой формы, приподнятую над землей на стройках каркаса.

Продуктовый змеевик состоит из вертикальных труб и расположен вдоль четырех стен камер. Конвекционная камера представляет собой шахту прямоугольного сечения, выполненную с горизонтальными ошипованными трубами. Первые по ходу дымовых газов трубы выполнены гладкими для защиты ошипованных труб от прямой радиации. Над конвекционными змеевиками в печах 4 (П-101,П-103) имеются пароперегреватели для нагрева пара, идущего на технологические нужды.

“Горячая струя” колонны 2 (К-101) насосами 3 (Н-107,108а) направляется четырьмя потоками в две секции печи 4 (П-101) и двумя потоками в печь 4 (П-103) (при необходимости). “Горячая струя “ 2 (К-101) также может направляться и насосами 3 (Н-105,106) по перемычке между выкидными трубопроводами от 3 (Н-107,108а) и 3 (Н-105,106).

Основная часть отбензиненной нефти из колонны 2 (К-101) насосами 3 (Н-105,106) направляется 16-ю потоками в восемь секций печи 4 (П-101) и при необходимости двумя потоками в 4 (П-103). Расход каждого потока поддерживается приборами, воздействием на клапаны на потоках и на печи 4 (П-103). Температура нефти на выходе из каждого потока регистрируется прибором.

Циркулирующая струя колонны 11 (К-104) подается в змеевик печи 4 (П-102) двумя потоками. Расход каждого потока поддерживается приборами, установленными на потоках.

На 5 тарелке 9 (К-102) происходит разделение фаз. Мазут (жидкая фаза) стекает вниз колонны 9 (К-102), пройдя 5 тарелок. Под нижнюю тарелку 9 (К-102) подается перегретый пар для отпарки легких фракций из мазута, а также для улучшения испарения фракций в колонне 9 (К-102). Расход пара регулируется.

Пары дизельного топлива, керосина, бензина, водяного пара и газ поднимаются вверх колонны 9 (К-102). С верха колонны 9 (К-102) газ, пары бензина и водяного пара поступают в воздушные холодильники конденсаторы 5 (ХК-106,110а) и охлаждаются до температуры 70 ⁰С, доохладившись в водяном холодильнике 6 (Х-131) до температуры не более 60 ⁰С поступают в емкость 7 (Е-102) где происходит отделение воды от бензина. Вода из 7 (Е-102) откачивается насосами 3 (Н-150,151) на секцию-300 в К-304 для обезвреживания. Уровень воды в 7 (Е-102) регулируется регулятором, клапан которого установлен на выкиде насосов.

Для защиты оборудования от коррозии в шлём колонны 9 (К-102) или в линию острого орошения подается 2 % раствор ингибитора коррозии ИКБ-2-2 насосами 3(Н-138,139). Расходы раствора ИКБ-2-2 замеряются с регистрацией на приборах и регулируются производительностью насоса.

Для подавления коррозии в шлём колонны 9 (К-102) подается 0,5% раствор аммиачной воды насосами 3 (Н-176,177)из емкости 7 (Е-106).

Бензин из емкости 7 (Е-102) поступает на прием насосов 3 (Н-112,112а,113) часть которого подается на 51-ю тарелку колонны 9 (К-102) в виде острого орошения, а балансовый избыток откачивается в емкость 7 (Е-103) для смешения с бензином 7 (Е-101).

С 40 и 42 тарелок колонны 9 (К-102) керосиновая фракция 140-230 ⁰С перетекает в 10 (К-103/1). Уровень в колонне 10 (К-103/1) регулируется регулятором уровня, клапан которого установлен на линии перетока из 9 (К-102) в 10 (К-103/1).

Пары из 10 (К-103/1) поступают под 43-ю тарелку колонны 9 (К-102). Схема позволяет направлять пары из 10 (К-103/1) мимо 9 (К-102) в емкость 7 (Е-128а) через воздушный холодильник 12 (Х-101а). Схема предусматривает работу 10 (К-103/1) без подачи перегретого пара и служит для обезвоживания нефтепродукта.

Керосиновая фракция 140-230 ⁰С из 10 (К-103/1) забирается насосами 3 (Н-114,114а) и прокачивается через 1 (Т-116), где отдает часть своего тепла боковому погону из 11 (К-104) далее поступает по своей схеме в 1 (Т-126), где отдает часть своего тепла свежей воде, после этого керосиновая фракция 140-230 ⁰С поступает в воздушные холодильники 12 (Х-101,102) работающие последовательно и с температурой не выше 45 ⁰С через узел распределения у 3 (Н-320,321) секции-300 поступает в фильтра Ф-108,109 и далее через эстакаду №2 по перемычке между керосином и прямогонным керосином выводится в парк 40/3 или ТСБ (товарно сырьевую базу).

Расход керосиновой фракции учитывается счетчиком, который установлен после холодильника 12 (Х-101,102). Температура керосиновой фракции после холодильников 12 (Х-101,102) регулируется прибором дистанционно открытием жалюзей.

С 26 и 28 тарелок колонны 9 (К-102) фракция 180-320 ⁰С перетекает в отпарную колонну 10 (К-103/2). Уровень в 10 (К-103/2) регулируется регулятором уровня, клапан которого установлен на линии перетока. Пары из 10 (К-103/2) поступают на 29-ю тарелку колонны 9 (К-102). Аналогично 10 (К-103/1) схема предусматривает работу 10 (К-103/2) без подачи пара и служит для обезвоживания нефтепродукта. Фракция дизельного топлива из 10 (К-103/2) забирается насосами 3 (Н-122,123) и прокачивается через холодильник -конденсатор 5 (ХК-112,112а) и холодильник 12 (Х-102а) и выводится с установки на ТСБ. Расход фракции регулируется регулятором расхода клапан которого установлен на выходе в 12 (Х-112а). Температура фракции регистрируется прибором и регулируется дистанционно открытием жалюзей на 12 (Х-112,Х-112а).

С 12 и 16 тарелок колонны 9 (К-102) фракция 230-360 ⁰С перетекает в 10 (К-103/3) (нижний стрипинг). Уровень в 10 (К-103/3) регулируется регулятором уровня, клапан которого установлен на линии перетока из 9 (К-102) в 10 (К-103/3). В нижнюю часть 10 (К-103/3) подается перегретый водяной пар, расход которого регулируется вручную задвижкой и регистрируется прибором. Отпаренные легкие фракции и водяной пар из 10 (К-103/3) поступает под 18-ю тарелку колонны 9 (К-102). Количество подаваемого пара в колонну 10 (К-103/3) зависит от качества фракции 230-360 ⁰С, при этом не исключается возможность полного перекрытия пара в 10 (К-103/3).

С низа 10 (К-103/3) фракция 230-360 ⁰С поступает на прием насоса 3 (Н-120,121) и прокачивается через 1 (Т-120), где отдает тепло нефти, воздушный холодильник 12 (Х-117), водяной холодильник 6 (Х-407). Далее фракция поступает на гидроочистку в секцию-300/1 или в парк накопления, расход фракции регулируется регулятором расхода, клапан которого установлен после холодильника 12 (Х-117). Температура фракции регистрируется прибором после 12 (Х-407).

По летнему варианту работы полученная керосиновая фракция 140-230 ⁰С из 10 (К-103/1) направляется в промпарк 40/3 как сырье секции-300/2, схема предусматривает и прямое питание секции-300/2, избыток направляется в линию 10 (К-103/2) для смешения с фракция 180-320 ⁰С из 10 (К-103/2).

Исходя из практики работы установки Ленинградской Комбинированная 6 млн. тонн Усовершенствованной ( ЛК-6Ус) секции-100 получаемая фракция 180-320 ⁰С из 10 (К-103/2) удовлетворяет всем требования ГОСТа на дизельное топливо летнее, поэтому фракция 180-320 ⁰С выводится с установки как готовый продукт. Фракция 230-360 ⁰С из 10 (К-103/3) выводится с установки в пром.парк 40/3 как сырье секции-300/1, схема предусматривает и прямое питание секции-300/1 из 10 (К-103/2).

Съем избыточного тепла колонны 9 (К-102) осуществляется двумя циркуляционными орошениями. I.Ц.О. (первое церкуляционное орошение) забирается насосами 3 (Н-118,119,117) с 37-й тарелки колонны 9 (К-102) и прокачивается двумя параллельными потоками по межтрубному пространству 1 (Т-101,Т-102), где отдает тепло сырой нефти. После чего два потока объединяются и с температурой 70-90 ⁰С возвращаются на 38-ю тарелку. II Ц.О. (второе церкуляционное орошение) забирается из колонны 9 (К-102) с 23-ей тарелки насосами 3 (Н-115,116,117) и двумя параллельными потоками направляется в теплообменники 1 (Т-103,Т-104,Т-105,Т-106), где отдает свое тепло сырой нефти. После чего два потока объединяются и возвращаются на 24 тарелку 9 (К-102).

С низа 9 (К-102) мазут забирается насосами 3 (Н-124,125,104) и двумя параллельными потоками направляется в 1 (Т-109,110,111,112), где отдает тепло обессоленной нефти. Давление мазута после 3 (Н-104,Н-124,125), регулируется клапаном регулятором давления, установленным на линии сброса мазута с выкида на прием насосов. Затем мазут поступает в теплообменники 1 (Т-107,Т-108), где отдает тепло сырой нефти и далее поступает в воздушные холодильники 12 (Х-119,123) и с температурой 90 ⁰С выводится с установки. Температура мазута регистрируется прибором, а расход учитывается счетчиком.

Для отпарки легких фракций из мазута вниз колонны 9 (К-102) подается перегретый водяной пар через маточник, расход которого регулируется прибором. Бензин из 7 (Е-103) поступает на прием насосов 3 (Н-110,111) и подается в трубное пространство теплообменника 1 (Т-115), где нагревается стабильным бензином из 11 (К-104). После теплообменника 1 (Т-115) нестабильный бензин поступает в трубное пространство 1 (Т-102а), где нагреваясь до температуры 160 ⁰С за счет тепла фракции 180-320 ⁰С поступает на 22 тарелку колонны 11 (К-104). С 41-й и 47-й тарелки колонны 11 (К-104) выводится боковой погон, который поступает в межтрубное пространство рибойлера 13 (Т-116), где нагревается до температуры 128-135 ⁰С фракцией 140-230 ⁰С. Возврат паров из 13 (Т-116) выполнен в шлемовую линию 11 (К-104) до 5 (ХК-117:119а), давление в 13 (Т-116) поддерживается регулятором давления. После нагрева в 13 (Т-116) боковой погон через воздушный холодильник 1 2(Х-111) и водяной холодильник 6 (Х-412) выводится.

Уровень бокового погона в 13 (Т-116) регулируется клапаном, температура бокового погона в 13 (Т-116) регулируется регулятором температуры, клапана которого установлены на входе и байпасной линии фракция 140-230 ⁰С в 13 (Т-116). Расход бокового погона 13 (Т-116) регулируется регулятором, клапан которого установлен на входе бокового погона в 12 (Х-412). При одновременном выводе бокового погона 11 (К-104) в линию стабильного катализата секции-200 и в линию № 12 расход бокового погона в линию стабильного катализата определяется по разнице показаний диафрагм. Для обеспечения надежного контроля за выводом малых количеств бокового погона (3-12 м³/час) в линию 12 и в линию 50, смонтирована байпасная линия с диафрагмой на линии бокового погона в линию 12, линию 50. При прекращении вывода бокового погона нестабильный бензин подается на 35,45 и 48 тарелки 11 (К-104). С верха 11 (К-104) пары нестабильной головки поступают в воздушные холодильники-конденсаторы 5 (ХК-117,119), которые обвязаны в схеме параллельно, вновь смонтированный 5 (ХК-119а), обвязанный последовательно, где конденсируются и охлаждаются до температуры 70 ⁰С и далее поступают в водяной холодильник 6, где охлаждается до температуры 50 ⁰С и поступают в 7 (Х-132). Температура конденсата регистрируется прибором. Давление в колонне 11 (К-104) регулируется регулятором давления, клапана которого установлены на шлемовой линии 11 (К-104). Для снижения давления в 11 (К-104) и снижения температуры продукта в 7 (Е-104) в летний период, смонтирована схема водяного орошения 5 (ХК-117,119). Схема предусматривает подачу на кольца водяного орошения свежей воды. Давление в 7 (Е-104) регулируется регулятором давления, клапаны которых установлены на линиях газов: установлен на байпасной линии 5 (ХК-117,119а), установлены на линии газа из 7 (Е-104) в 7 (Е-401). Расход газа регистрируется прибором. Давление в емкости 7 (Е-401) регулируется регулятором давления, клапан которого находится на линии сброса избытка газа в факельную линию. Уровень газового конденсата в 7 (Е-401) контролируется прибором и регулируется клапаном, установленным на линии перетока из 7 (Е-401) в 7 (Е-102).

Смонтирована схема подачи бензина от насосов 3 (Н-110,111) из емкости 7 (Е-103а) на орошение колонны 11 (К-104). Смонтирована схема подачи бензина от насосов 3 (Н-110,111) в выкидную линию насоса 3 (Н-109,113), что позволяет при выводе 3 (Н-109) в ремонт на орошение верха 2 (К-101) подавать часть бензина из емкости 7 (Е-103а) от насосов 3 (Н-110,111). Расход бензина измеряется и регулируется в зависимости от температуры верха 2 (К-101) [3].

Технологическая схема представлена в приложении А.

2.2 Технологические расчеты

2.2.1 Расчет колонны с клапанными тарелками

Исходные данные для расчета:

Нагрузка по пару G_п=12000 кг/ч;

Нагрузка по жидкости G_ж=36000 кг/ч;

Плотность паров с_п=4,25 кг/м³;

Плотность жидкости с_ж=874 кг/м³;

Поверхностное натяжение у=0,02 Н/м;

Число ступеней изменения концентрации n_ст=22.

Предварительно принимаем расстояние между тарелками Н_т=0,5 м и коэффициент вспениваемости жидкости ц=0,9.

Рассчитываем величину комплекса:

(2.1)

Принимаем G_ж=36000 кг/ч; G_п=12000 кг/ч; с_п=4,25 кг/м³; с_ж=874 кг/м³

Принимаем значение коэффициента С=0,1 по рисунку 8.2 [4].

Найдем скорость пара в рабочем сечении колонны (щ_с), м/с:

(2.2)

где ц - фактор вспениваемости жидкости;

с_ж и с_п - плотность жидкости и пара.

.

Найдем объемный расход пара в колонне (V_п):

(2.3)

где G_п=12000 кг/ч

с_п=4,25 кг/м³

Найдем рабочую площадь тарелки (F_р):

(2.4)

где V_р - объемный расход пара в колонне, м³/с;

щ_р - скорость пара в рабочем сечении колонны, м/с.

Параметры тарелки:

Периметр слива П=4,5 м;

Площадь слива F_сл=1,08 м²;

Площадь прохода пара F₀=0,327 м²;

Длина пути жидкости по тарелке I_ж=0,48 м;

Зазор под сливным стаканом б=0,09 м;

Количество клапанов m=1400;

Диаметр клапана d_к=42 мм.

Найдем высоту подпора жидкости над сливным порогом (h_сл):

^0,67, (2.5)

где V_жд - действительный расход жидкости, протекающий через переливное устройство, м³/с;

П - периметр слива, м.

^0,67=0,023 м,

где м³/с.

Высота сливного порога (h_пор):



, (2.6)

где h_г.б - глубина барботажа:

, (2.7)

Найдем высоту пены образующейся на тарелке (h_пн):

(2.8)

где h_сл - высота подпора жидкости над сливным порогом, м;

h_пор - высота сливного порога на тарелке, м.

.

Найдем высоту относительного уноса жидкости (У):

(2.9)

где у - поверхностное натяжение жидкости на границе с паром, Н/м;

h_сл - высота пены образующейся на тарелке, м.

Следовательно, расстояние между тарелками выбрано правильно.

Найдем действительную нагрузку сливного устройства по жидкости (V_жд):

(2.10)

где V_жд - действительный расход жидкости, протекающий через переливное устройство, м³/с;

П - периметр слива, м.

Найдем действительную величину подпора жидкости над сливным порогом (h_сл):

,

мало отличается от ранее рассчитанной h_сл=0,023 м.

Проверим работоспособность сливного устройства тарелки, для этого рассчитаем скорость жидкости в сливном устройстве (щ_ж.сл):

(2.11)

где F_сл - площадь сливного устройства тарелки, м².

в соответствии с зависимостью комплекс:

Следовательно, условие соблюдается и захлебывания сливного устройства не произойдет.

Найдем скорость жидкости в зазоре между основанием тарелки и нижней кромкой сливного стакана:

(2.12)

Из проведенных расчетов следует, что тарелка обеспечивает нормальную работу сливных устройств.

Найдем сопротивление сухой тарелки (Дс_сух):

(2.13)

где Дh - перепад уровня жидкости на тарелке по пути ее движения, м.

где скорость пара в паровых патрубках равна (щ₀):

, (2.14)

Найдем коэффициент сопротивления для клапана диаметром D_кл=100 мм (ж):

, (2.15)

Найдем величину перепада уровня жидкости на тарелке (Дh):

, (2.16)

где л_э - эквивалентный коэффициент сопротивления перетоку жидкости по тарелке;

й_ж - длина пути жидкости на тарелке, м;

П - периметр слива, м;

V_ж - расход жидкости, текущей по тарелке, м³/с.

Найдем сопротивление слоя жидкости на тарелке (Дс_ж):

(2.17)

где Д_h - перепад уровня жидкости на тарелке по пути ее движения, м.

Найдем общее сопротивление тарелки (Дс):

, (2.18)

Для окончательного выбора колонны определяем количество тарелок в ней:

принимаем количество тарелок 28.

Найдем общую высоту колонны (Н), м:

(2.19)

где n_т - количество тарелок в колонне;

H_т - расстояние между тарелками;

Н_сеп - высота сепарационной части колонны;

Н_куб - высота кубовой части колонны.

Результаты расчета показали, что указаны исходным данным отвечает колонна диаметром 5,0 м, и высотой 38 м с клапанными тарелками.

2.2.2 Расчет аппарата воздушного охлаждения

Рассчитаем аппарат воздушного охлаждения для конденсации и последующего охлаждения 13600 кг/ч бензиново-водяной смеси при избыточном давлении р=0,06 МПа. Конечная температура бензиново-водяной смеси t=45?С.

Поскольку трубное пространство аппарата по принципу действия близко к аппаратам идеального вытеснения, его можно разделить на две зоны: конденсации и охлаждения конденсата. По всей длине зоны конденсации температура постоянна и в соответствии с абсолютным давлением р=0,1+0,06=0,16 МПа равна t₁=110?С.

Теплофизические свойства конденсата при этой температуре следующие: плотность с₁=760 кг/м³; вязкость м₁=3·10^-4 Па·с; удельная теплоемкость с₁=2450 Дж/(кг·К); теплопроводность л=0,13 Вт/(м·К); удельная теплота конденсации r₁=3,19·10⁵ Дж/кг.

Теплофизические свойства конденсата в зоне охлаждения при средней температуре t_ср=?С, будут следующими: плотность с₂=780 кг/м³; вязкость м₂=7,3·10^-4 Па·с; удельная теплоемкость С₂=2150 Дж/(кг·К); теплопроводность л₂=0,14 Вт/(м·К).

Принимаем температуру воздуха на входе в теплообменник:

а температуру на выходе из теплообменника - и₂=60?С.

Примем следующую схему распределения температур между теплоносителями в зонах конденсации и охлаждения:

В этом случае:

В зоне охлаждения будет смешанное направление теплоносителей, при котором:

Тогда в зоне охлаждения будет

Примем для зон охлаждения и конденсации коэффициент теплоотдачи K=200 Вт/(м²·К). Рассчитаем тепловой поток в зоне конденсации:

и тепловой поток в зоне охлаждения:

, (2.20)

Найдем площадь теплопередающей поверхности зоны охлаждения:

, (2.21)

где Q - тепловой поток в аппарате, Вт;

К - общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

Дt_ср - средняя разность температур между теплоносителями, ?С.

А площадь теплопередающей поверхности зоны охлаждения:

Общая площадь поверхности теплообмена F=113+89=202 м³.

Учитывая небольшую вязкость жидкости, для дальнейших расчетов аппарата АВГ, имеющих три теплообменные горизонтальные секции. Найдем площадь теплопередающей поверхности каждой секции:

(2.22)

Учитывая возможную погрешность предварительного расчета, выбираем секции со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена F_с=98 м²; длина труб L=8 м; число рядов труб z_р=6; общее число труб в секции n_с=141; коэффициент оребрения трубы К_ор=9, труба монометаллическая.

При уточненном расчете теплообменника принимаем среднюю температуру воздуха :

(2.23)

При этой температуре воздух имеет следующие свойства: с_в=10³ Дж/(кг·К); м_в=2·10^-5 Па·с; л_в=0,028 Вт/(м·К).

Найдем общий расход воздуха: