Повышение энергетической эффективности тепломассообменной установки разделения пирогаза за счет очистки газов-теплоносителей от аэрозольных частиц

• Автор: Миндубаев, Равиль Фирхатович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 124 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ МАСЛЯНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ

1.1. Способы интенсификации процесса теплопередачи в теплообменных аппаратах

1.1.1. Основы расчета теплообменников.

1.1.2. Интенсификация теплообменных процессов.

1.2. Оценки эффективности теплообменного оборудования

1.2.1. Сравнение эффективности теплообменных поверхностей при одностороннем обтекании

1.2.2. Сравнение поверхностей теплообмена по

тепловым потокам.

1.2.3. Сравнение поверхностей теплообмена по мощности, необходимой для прокачивания

1.2.4. Сравнение поверхностей теплообмена по площади теплообмена.
1.3. Характеристики и свойства аэрозолей.
1.4. Механизмы и математические модели
физической коагуляции.
1.4.1. Общие сведения.
1.4.2. Тепловая коагуляция
1.4.3. Градиентная коагуляция.
1.4.4. Турбулентная коагуляция
1.5. Энергетические методы расчета очистки газов.
1.6. Конструкции аппаратов газоочистки
1.6.1. Маслоотделители
1.6.2. Циклоны
Выводы.
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕПАРАЦИИ
2.1. Определение эффективности сепарации по энергетическому методу в регулярной насадке.
2.2. Математическая модель очистки газов от аэрозольных
частиц в турбулентных потоках.
2.3. Определение динамической скорости в дисперснокольцевом осевом потоке.
2.4. Определение динамической скорости
в закрученном потоке
2.5. Определение динамической скорости на основе диссипируемой энергии.
2.6. Расчет эффективности сепарации различных
контактных устройств
Выводы.
ГЛАВА 3. ЗАДАЧА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕННИКАДЕФЛЕГМАТОРА УЗЛА
ДЕМЕ ГАНИЗАЦИИ УСТАНОВКИ ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ
3.1. Описание технологического процесса и схемы.
3.2. Выделение метановодородной фракции колонна С7
3.3. Этиленовый холодильный цикл
3.4. Диагностика работы установки С7.
3.5. Анализ работы теплообменника Н6.
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ТУ МАНОУ ЛОВИТЕ ЛЯ
И РАСЧЕТ ДЕФЛЕГМАТОРА.
4.1. Выбор конструкции сепаратора.
4.2. Описание конструкции сепаратора
4.3. Технические характеристики маслоуловителя.
4.4. Анализ работы теплообменника Н6 после
внедрения маслоуловителя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Исследовано влияние масляной пленки на энергетическую эффективность и перепад давления промышленного теплообменника-дефлегматора и установки разеленияпирогаза. Практическая значимость. Разработана конструкция промышленного сепаратора с новыми контактными устройствами для очистки этилена-хладоагента от масляных аэрозолей в производстве этилена для узла деметанизации. Выполнен рабочий проект сепаратора. В декабре г. ЭП-(2) ОАО “Казаньоргсинтез”. Промышленная эксплуатация маслоуловителя показывает высокую эффективность очистки этилена-хладоагента от масляных аэрозолей (туманов), образующихся после узла компримирования. За счет значительного снижения содержания масляных аэрозольных частиц в эгилене-хладоагенте повысилась энергетическая эффективность теплообменника-дефлегматора узла деметанизации. Температура охлаждения метановодородной фракции (МВФ) снизилась на °С, и как следствие снизились потери этилена с МВФ. Повышен энергетический коэффициент работы теплообменника на %. Снижен перепад давления на % и затраты на перекачку теплоносителей. Увеличено время бесперебойной работы тепломассообменного оборудования с 4-5 месяцев до одного года, тем самым значительно снижены газовые выбросы на факел. Экономия этилена за один год эксплуатации установки составляет около 0 тонн, что в энергетических затратах на производство составляет более 5 млн. Основные результаты, полученные лично автором. Выполнен анализ данных работы теплообменника-дефлегматора на промышленной установке газоразделения. Установлено, что масляные аэрозоли значительно влияют на энергетический коэффициент работы теплообменного аппарата. Для решения задачи очистки теплообменных поверхностей от масляных пленок разработан метод вычисления динамической скорости, в известной математической вероятностно-стохастической модели сепарации аэрозолей на контактных устройствах различных конструкций (трубчатые, вихревые, насадочные). При разработке нового маслоуловителя сделаны расчеты эффективности сепарации масляных аэрозольных частиц в этилене-хладоагенте после узла компримирования. Разработаны новые контактные устройства и выполнен рабочий проект промышленного сепаратора. Выполнялся авторский надзор за работой теплообменника и сепаратора в промышленных условиях. Апробация работы и научные публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ (Известия вузов “Проблемы энергетики”; Межвузовский тематический сборник научных трудов ‘Тепломассообменные аппараты в химической технологии” и др. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийской школе-семинаре под руководством РАН В. Е. Алемасова “Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностоеиии”, КГЭУ, г. Казань, г. XV Международной научной конференции “Математические методы в технике и технологиях, ММТТ-”, г. Тамбов, г. X Российской конференции “Теплофизические свойства веществ”, КГТУ, г. Казань, г. III Российской национальной конференции по теплообмену, МЭИ (ТУ), г. Москва, г. В постановке задачи исследования, в выборе и реализации методов ее решения принимал участие канд. Фарахов М. В данной главе представлен обзор работ по проблеме повышения эффективности теплообменников и очистки газов от твердых и жидких дисперсных частиц. Подробно рассмотрены характеристики и свойства аэрозолей, физические основы очистки, механизмы и математические модели коагуляции. Показано, что параметры моделей часто определяют без учета наличия дисперсной фазы, т. В заключительной части обзора представлены основные конструкции аппаратов газоочистки. Основной задачей расчета теплообменников является определение поверхности теплообмена совместным решением уравнений теплопередачи и теплового баланса при заданных расходах теплоносителей и температурных условиях. Расчет обычно включает: определение тепловой нагрузки или расходов теплоносителей; расчет параметров температурного режима процесса теплообмена; выбор физических параметров теплоносителей; определение коэффициента теплопередачи; вычисление площади поверхности теплообмена [1-6].