Теплообменной поверхности
Регулирование процесса выпаривания селитры, как правило,, должно вестись только автоматически при проектной нагрузке. Перегрев .аммиачной селитры в теплообменной аппаратуре (в выпарных аппаратах; донейтрализаторах, сепараторах, фильтрах,, сборниках погружных насосов, трубопроводах плава и т. д.) предупреждается строгим ограничением температуры теплоносителе (не выше максимально допустимой).
Взрывной процесс на Новоярославском НПЗ, рассмотренный в предыдущем разделе, представлял собой надземный взрыв горючей среды, состоящей из тяжелых углеводородов и водорода, которые выбрасывались из технологической системы на высоте более 50 м от уровня земли. Ниже рассмотрены характеристики взрыва смеси, содержащей большое количество легких газов (75% водорода и 25% метана), который произошел в декабре 1990 г. на установке каталитического риформинга Новруфимского НПЗ, перерабатывающей около 1 млн. т в год бензина (введена в эксплуатацию в 1970 г.), которая не имеет существенных отличий от описанной выше. Авария произошла во время кратковременной остановки системы для устранения неисправности в теплообменной аппаратуре. По технологичес-му режиму остановка производилась при неполном освобождении от водородосодержащего газа при снижении давления в аппаратуре с 2,7 до 1,7 МПа и низкой скорости снижения температуры («50°С/ч) с 499 до 415°С. В 17 ч была обнаружена незначительная утечка газа через фланцевые соединения на трубопроводе выхода газа из реактора и входа его в теплообменник на высоте »3 м от уровня земли. Утечка постоянно увеличивалась, и при попытке снизить давление в системе организованно через факел произошло увеличение сброса газа
Для сжатия хлора в промышленности применяют как центробежные, так и поршневые компрессоры. В настоящее время поршневые компрессоры практически полностью вытеснены быстроходными центробежными. Эксплуатация хлорных компрессоров во всех случаях сопряжена с возможностью разрушения подшипниковых узлов,* уплотнений валов, рабочих колес корпусов и т. д. Опасности при этом обусловлены возможностью утечки хлора из трубопровода, подводящего его из отделения электролиза и линии сжатого газа, соединенной с системой тешюобменной аппаратуры охлаждения и конденсации. С точки зрения обеспечения максимальной безопасности, сохранение на ряде заводов промежуточных стадий сжатия в производствах сжижения хлора не оправдано. Электролитический хлор, поступающий из отделения сушки и очистки под избыточным давлением около 0,1—0,15 МПа и более, может непосредственно охлаждаться в системе холодильного цикла. Окончательное охлаждение и конденсация хлора осуществляются в теплообменной аппаратуре поверхностного типа различной конструкции. В качестве хладоносителей применяют водный раствор хлорида кальция (рассол), охлаждаемый постоянно в аммиачном цикле.
Снижение уровня жидкости в теплообменной аппаратуре приводит к перегреву реакционной массы и при непрекращающейся подаче теплоносителя — к взрывчатому разложению нестабильных продуктов. Изменение уровня жидкости в аппаратуре обусловлено несовершенством схем регулирования, ненадежностью уровнемеров и регуляторов и т. д. При выходе уровнемеров из строя производственный персонал вынужден вести визуальное наблюдение за уровнем жидкости в емкостной аппаратуре через открытые люки, что достаточно опасно. Описаны многочисленные случаи, когда попытки измерения уровней горючих жидкостей в аппаратуре нерегламентированными способами приводили к взрывам, воспламенениям и пожарам. Изменение уровня жидкости в ряде случаев является чрезвычайно важным показателем процесса, и тогда необходимы сигнализаторы предельных уровней.
К теплообменной аппаратуре относятся также нагревательные системы с огневым обогревом, в трубном пространстве которых происходит нагрев углеводородного сырья путем сжигания газообразного или жидкого топлива в топочном пространстве. Опасности печей с огневым нагревом обусловлены возможностью взрывных процессов в топочном пространстве и
При разделении газов крекинга и пиролиза нефтепродуктов, являкж.ихся основным сырьем для промышленности органического с штеза, значительную опасность представляет оксид азота. При высоких давлениях и низких температурах оксид азота превращается в диоксид и азотистый ангидрид. Последний, реагируя : ненасыщенными углеводородами и особенно с диолефи-нами, образует смолообразные ннтросоединения, которые могут бурно разлагаться в теплообменной аппаратуре, вызывая возрастание давления и возможное разрушение аппаратуры. Кроме гого, азотистые соединения отравляют некоторые катализаторы. В связи с этим в ряде случаев газы очищают гидрированием азотистых примесей.
4.15. При испарении жидкого хлора в теплообменной аппаратуре должны быть предусмотрены:
Вода, используемая для целей охлаждения, не должна давать интенсивного отложения солей и биологического обрастания в теплообменной аппаратуре, а также не должна вызывать усиленной коррозии аппаратов и трубопроводов.
На отключаемой теплообменной аппаратуре, работающей при температурах ниже +20°С и содержащей сжиженные газы, следует предусматривать установку предохранительных клапанов по продуктовому пространству.
Однако использование в теплообменной аппаратуре развитых теплообменных поверхностей хотя и значительно интенсифицирует теплопередачу, но уже в данное время является сдерживающим звеном в дальнейшем повышении тепловой эффективности указанной аппаратуры. Причина заключается в низкой теплонапряженности и в гидромеханическом несовершенстве самой схемы работы современного теплообменного аппарата, в котором теплоноситель через разделительную стенку обменивается теплом с хладоносителем.
Интенсификация теплопередачи (увеличение коэффициента теплопередачи) в теплообменной аппаратуре обусловлена направлением потоков теплоносителя охлаждающей среды, скоростью движения теплоносителей, физическими свойствами теплоносителей и их зависимостью от температуры, геометрией поверхности теплообмена и ее расположением по отношению к потокам теплоносителей, состоянием поверхности теплообмена (ее шероховатостью, влажно-
Принцип работы установки пожарной защиты трубчатых открытых печей (рис. 50) основан на том, чтобы своевременно обнаружить прогар теплообменной поверхности печи, постепенно прекратить обогрев печи и подачу разогреваемого продукта в змеевик, автоматически включить подачу пара в печь и продуть паром змеевик (вытеснить содержимое трубчатых печей в аварийную емкость), а затем остановить печь. Установка должна иметь систему оповещения о возникшем пожаре для своевременного вызова подразделений пожарной охраны и аварийно-спасательной службы, которые устраняют возможные загорания, тушат пожары при разливах горючей жидкости на территории установки и т. п. и устраняют неисправности дечи.
Наиболее трудоемкой частью расчета является определение величины теплообменной поверхности. Ее определяют методом последовательных приближений; при этом для выбранной конструкции аппарата величину теплообменной поверхности находят из основного уравнения теплопередачи: F=Q/KAtm, где Q определяется из теплового баланса, средняя разность температур рассчитывается, исходя из теплового режима аппарата. Значение коэффициента теплопередачи К в первом приближении принимается сугубо ориентировочно на основании опытных данных. Далее находится ориентировочная величина теплообменной поверхности.
На следующем этапе рассчитываются значения коэффициентов теплоотдачи, термического сопротивления стенки и коэффициента теплопередачи применительно к предварительным конструкции и размерам аппарата. Далее по вычисленному значению коэффициента теплопередачи уточняются величина теплообменной поверхности и эскиз аппарата. Расчет ведется несколько раз до совпадения предварительно принятых величин (обычно допускаются расхождения в 2-5%).
Ребра размещают с той стороны теплообменной поверхности, гди значение коэффициента теплоотдачи сравнительно меньше. Ребра значительно улучшают теплообмен только в том случае, если к ним обеспечивается хороший подвод тепла от стенки трубы, поэтому ребристые трубы изготовляют из материалов с большими коэффициентами теплопроводности. Направление ребер выбирают в зависимости от направления потока теплоносителя, омывающего ребра. Во всех случаях поверхность ребер должна быть параллельна направлению потока теплоносителя.
В охладителях с механической прокачкой воздуха охлаждающий воздух может нагнетаться или засасываться с помощью вентилятора. При нагнетании воздуха в вентилятор поступает холодный воздух, при всасывании - нагретый. Следовательно, при одинаковых объемах расхода воздуха массовая скорость и эффективность охлаждения в теплообменниках с нагнетательным вентилятором будут выше. Для достижения такой же эффективности охлаждения (т.е. такой же массовой скорости воздуха), как и в охладителях с нагнетательным вентилятором, в охладителях с вытяжным вентилятором необходимо увеличить объемный расход воздуха, что потребует больших затрат мощности на прокачку. Несмотря на эти недостатки, охладители с вытяжным вентилятором часто выбираются из- за таких преимуществ, как более равномерное распределение воздуха в пучке и защита теплообменной поверхности от
Как показали наши исследования, самой большой интенсивностью обладает игольчатое оребрение с шахматным расположением игл. Высокая эффективность теплообмена достигается, очевидно, за счет срыва пограничного слоя. При этом коэффициенты теплоотдачи для игл разной формы резко не отличаются, более значительное влияние на коэффициент теплоотдачи оказывает соотношение площадей сечения игл и площадей их обтекания. При благоприятном соотношении этих площадей поверхности с круглыми иглами сравнительно с иглами других форм имеют повышенный коэффициент теплоотдачи. Если учитывать гидравлическое сопротивление, то более выгодны овальные иглы. Анализ и оценка конструкции трубчатых и пластинчатых теплообменных аппаратов позволяет отметить, что они могут иметь высокую интенсификацию теплообмена при одновременном росте гидравлических потерь. Выбор того или иного типа дополнительной теплообменной поверхности, ее конфигурации проводится с учетом свойств теплоносителя.
- коэффициент теплопередачи по всей теплообменной поверхности одинаков;
В отдельных случаях вместо 5Pi и 8Р2 в формулах для определения энергетического критерия используют мощность, затраченную на перемещение теплоносителя через единицу площади (1м2) теплообменной поверхности.
Нарушение любых условий из вышеперечисленных пунктов резко уменьшает коэффициент использования фактически установленной теплообменной поверхности, и как следствие, увеличивает габариты и металлоемкость аппарата, стоимость его изготовления и особенно эксплуатационные затраты.
- улучшен коэффициент использования теплообменной поверхности (КИТПМ) с 0,6 до 0,98, т.е. получен почти идеальный вариант серии конвективных одноходовых кожухотрубчатых теплообменников с чисто противоточным режимом теплопередачи.
Опасность теплопередачи через стенку связана с отклонениями от заданного теплового напора в теплообменных аппаратах, что может привести к нежелательным последствиям. При недостаточной поверхности теплообмена аппаратов и низкой температуре горячего теплоносителя происходит унос части неиспа-рившейся жидкости в капельном состоянии и не обеспечивается требуемый нагрев газовых сред, что часто приводит к образованию взрывоопасных сред и на последующих стадиях. При чрезмерном перегреве теплообменной поверхности происходит разложение теплоносителя и т. д. Такие нарушения во многих случаях объясняются тем, что при выборе теплообменной аппаратуры или ее замене не учитываются все факторы, существенно изменяющие расчетные коэффициенты теплопередачи и тепловые нагрузки.
Общий коэффициент теплопередачи, как известно, находится в прямой зависимости от теплопроводности материала и в обратной зависимости от толщины стенки теплообменных элементов. Однако во многих случаях из-за высоких давлений тепло-обменные элементы вынуждены изготавливать толстостенными многослойными из материалов с низкой теплопроводностью,, что Б значительной мере усложняет конструкцию к иногда приводит к ошибочным решениям и авариям. Это особенно важно учитывать при разработке и эксплуатации теплообменных элементов, работающих в коррозионных средах. Большинство неметаллических материалов, применяемых для антикоррозионных покрытий поверхностей теплопередачи, обладают весьма низкой теплопроводностью. Сравнительно незначительные изменения толщины антикоррозионного слоя, нанесенного на металлическую поверхность, вызывают резкое снижение общего коэффициента теплопередачи и могут быть причиной опасных нарушений технологического режима. Вместе с тем, неудовлетворительная антикоррозионная защита теплообменной поверхности может приводить к преждевременному разрушению теплообменных элементов и опасным последствиям, связанным с образованием взрывоопасных сред.
 Читайте далее:
 Технических инспекторов
Территории установок
Техническими системами
Токсические концентрации вызывающие
Токсическими веществами
Токсическое поражение
Токсическому воздействию
Токсичных жидкостей
Токсичными химическими
Токсичным веществам
Токсичность химических
Токсичности продуктов
Токсикологии пестицидов
Трубопроводного транспорта
Тормозные устройства
|
