Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ВЫБОР СХЕМЫ РЕКУПЕРАЦИИ УЗЛА КАТАЛИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

Петров П.А. 1
1 Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» (Горный университет)
1. Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. − 2-е изд., пересмотренное / пер. с англ. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2004. – 224 с.
2. Маслянский Г.Н., Шапиро Р.Н. Каталитический риформинг бензинов: химия и технология. – Л.: Химия, 1985. – 224 с.

В нефтеперерабатывающей промышленности практически повсеместно распространены теплообменные процессы. Рекуперативное оборудование устанавливается для обмена теплом, идущем от реакционных газов печей пиролиза, а также используется в процессах каталитического риформинга и каталитического крекинга [1].

Теплообменные потоки имеют сложный многокомпонентный состав и при определенных температурах и давлениях могут находиться в двухфазном состоянии. Необходимо обеспечить теплообмен при таких условиях, чтобы в пределах большей части теплообменного пространства потоки были однофазными, т.е менее агрессивными к материалу аппаратов. Это позволит разделить области однофазной и двухфазной передачи тепла и сосредоточить основную рекуперацию в условиях однофазных потоков для повышения устойчивости и долговечности работы рекуперативных теплообменников.

Для решения этой задачи была разработана методика моделирования процесса рекуперации тепла реакционной смеси каталитического риформинга исходным сырьем, состоящим из водородсодержащего газа и паров бензина. Принят состав смеси для бензиновой фракции, подаваемой на узел риформинга [2] для межтрубного пространства теплообменника (газо-сырьевая смесь) и состав потока смеси на выходе из реактора риформинга, идущего в трубное пространство (катализат).

Для расчетов схем рекуперации использовалась взвешенная модель теплообмена. Математическая модель позволяет рассчитывать материальный и энергетический баланс для теплообменного аппарата, в котором обмениваются теплом два потока, определять температуры, тепловые потоки, тепловые потери, расходы теплоносителей, произведение коэффициента теплопередачи на поверхность теплообмена.

Предложено два варианта схем. В одном варианте – первый аппарат по ходу охлаждаемой газо-продуктовой смеси – высокоэффективный противоточный пластинчатый теплообменник, в котором процесс идет с меньшим перепадом давления. В нем потоки находятся в однофазном состоянии (пар), что позволяет избежать растворения в жидкой фазе имеющегося в газо-продуктовой смеси хлористого водорода, который вызывает коррозию металла теплообменника. Следующий – противоточный кожухотрубный теплообменник, где происходит теплообмен в двухфазной системе. Этот аппарат имеет меньший срок эксплуатации и его конструкция ремонтопригодна. Такая схема, в общем, будет дешевле в эксплуатации, хотя она требует более частой замены. Аппарат работает в области более низких температур, поэтому он может быть изготовлен из менее легированной стали.

Второй вариант – каскад кожухотрубных аппаратов. В последнем из них, по ходу газопродуктовой смеси, потоки находятся в двухфазном состоянии. Применение каскадов из 2 или 3 аппаратов в зависимости от производительности позволяет более экономно рекуперировать тепло газов. В этом случае аппарат для теплообмена двухфазных потоков также делается из низколегированной стали и его конструкция ремонтопригодна.

Результаты моделирования в специализированном программном пакете показывают, что в пластинчатом теплообменнике для первого варианта и в двух кожухотрубных аппаратах второго варианта схем смеси находятся в однофазном состоянии. Разделение же фаз происходит в последнем кожухотрубном аппарате.

Таким образом, переход фаз представленных схем теплообмена происходит в последнем сменном аппарате, изготовленном из менее легированной стали. В остальных теплообменниках благодаря однофазным потокам высокой коррозии не наблюдается.

Модель процесса рекуперации в противоточных теплообменниках позволяет определять область исчезновения жидкой фазы по газо-продуктовому и газо-сырьевому потокам для установления условий деления потока на два типа. Такая схема значительно сократит стоимость узла рекуперации, увеличит степень рекуперации тепла риформинга за счет использования дополнительного теплообменника, где происходит теплообмен в двух фазах.


Библиографическая ссылка

Петров П.А. ВЫБОР СХЕМЫ РЕКУПЕРАЦИИ УЗЛА КАТАЛИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 8. – С. 67-68;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34629 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074