CC BY
104При стационарном поле температура изменяется лишь в пространстве и не изменяется во времени, поэтому является функцией осей координат:
Ot Л
t=f (x,y,z) или — = 0 (1) от
Нестационарное поле характеризуется изменением температур, как в пространстве, так и во времени. Математической формулировкой нестационарного температурного поля служит выражение:
t = f(x,y,z,T) (2)
Одной из основных характеристик температурного поля является его температурный градиент. Температурный градиент - вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону увеличения температуры и численно равный частной производной от температуры по этому направлению:
Ot
grad t= — (3)
On
При изучении явления теплопереноса вводятся понятия теплового потока (Q) и плотность теплового потока (q).
Список литературы
1. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. Учебное пособие для вузов. 2-е изд. М.: Химия, 2001. 568 с.
2. Барулин Е.П., Кувшинова А.С., Кириллов Д.В. и др. Лабораторный практикум по тепловым процессам. Учебное пособие. Иваново: ИГХТУ, 2009. C. 8-10.
КОНСТРУКЦИИ ПЕЧЕЙ, ПРОВОДЯЩИХ ПИРОЛИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Гуломов Ш.Н.1, Базаров Г.Р.2
'Гуломов Шохнур Норкул угли - магистр;
2Базаров Гайрат Рашидович - заведующий кафедрой, кафедра технологии нефтехимической промышленности, факультет химической технологии, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье изучаются конструкции печей, проводящих пиролиз углеводородного сырья. Для повышения селективности процесса и выхода продуктов при пиролизе, время пребывания сырья в реакционной зоне необходимо сокращать, а температуру повышать. По такому пути и развивалось изменение этих параметров в промышленных печах пиролиза. На данный момент время контакта на современной печи, составляет порядка 0,2 сек., а температура пиролиза достигает 870—900°С. При этом, встает вопрос — как так быстро нагреть (0,2 сек.) паросырьевой поток от 600°С до температуры пиролиза.
Ключевые слова: пиролиз, змеевик, температура, время контакта, печь, секция.
В промышленности распространение получили трубчатые реакторы пиролиза. Печи пиролиза состоят из двух отсеков — радиантной и конвекционной. Именно в радиантной секции находятся трубчатые реакторы пиролиза (пирозмеевики), обогреваемые теплом сгорания топливного газа на горелках этой секции. Следует отметить, что обогреваются пирозмеевики не пламенем горелок, а радиацией (в смысле просто излучения, а не гамма-излучения) тепла от внутренней кладки радиантной секции печи, по которому «размазывается» пламя горелок. В конвекционной части печи происходит
предварительный нагрев сырья, водяного пара разбавления до температуры начала пиролиза (600—650°С) конвективным переносом тепла с дымовыми газами из радиантной секции. Для возможности более точной регулировки температуры в обеих секциях на выходе из печи установлен вытяжной вентилятор с шибером для регулирования скорости движения дымовых газов. Кроме нагрева сырья и пара разбавления, в конвекционной части происходит нагрев котловой питательной воды, которая используется для охлаждения продуктов пиролиза на выходе из печи — в закалочно-испарительных аппаратах. Полученный насыщенный пар используется для получения пара высокого давления, который в свою очередь используется для вращения паровой турбины компрессора пирогаза. В последних моделях печей пиролиза в конвекционную часть внесли модуль перегрева, насыщенного пара до необходимой температуры (550°С). В итоге КПД использования тепла в последних моделях печей пиролиза составляет 91—93% [1].
Теперь более подробно о трубчатых реакторах пиролиза — пирозмеевиках. Для повышения селективности процесса и выходов продуктов при пиролизе время пребывания сырья в реакционной зоне необходимо сокращать, а температуру повышать. По такому пути и развивалось изменение этих параметров на промышленных печах пиролиза. На данный момент время контакта на современных печах составляет порядка
0.2.сек., а температура пиролиза достигает 870—900°С. Необходимо учитывать предельно допустимую температуру современных хромникелевых сплавов, из которых изготавливаются змеевики, и резкое повышение коксообразования на стенках этих сплавов при повышении температур. Не увеличивая градиент температур между стенкой пирозмеевика и паросырьевым потоком, быстрый нагрев можно обеспечить, увеличив удельную поверхность пирозмеевика, то есть поверхности на единицу объёма паросырьевого потока. Большинство фирм разработчиков печей пиролиза пошли по пути конструктивного выполнения пирозмеевиков ветвящимися с переменным диаметром труб. Так, если изначально пирозмеевики представляли собой длинную трубу постоянного диаметра, согнутой на равные части (в змеевик) для уменьшения конструкционных размеров печи, то теперь пирозмеевики изготавливаются из большого количества входных труб (10 — 20) малого диаметра, которые объединяются, и, в итоге, на выходе змеевик состоит из 1 — 2 трубы значительно большего диаметра.
Первоначально пирозмеевики в радиантной секции находились в горизонтальном положении, время контакта в таких печах составляло не меньше 1,0 сек, температура пиролиза — не выше 800°С. Переход с горизонтальных на вертикальные свободно висящие трубы радиантного пирозмеевика позволило использовать более жаропрочные, хрупкие материалы пирозмеевиков, что и привело к появлению печей с высокотемпературным режимом и с коротким временем пребывания потока в пирозмеевиках [2].
Для резкого предотвращения протекания нежелательных вторичных реакции, на выходе из печи устанавливают закалочно -испарительные аппараты. В трубном пространстве (ЗИА) происходит резкое охлаждение (закалка) продуктов реакции до температур 450—550°С. В межтрубном пространстве происходит испарение котловой воды, которая, как упоминалась выше, используется для получения пара высокого давления.
Список литературы
1. Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С.Н.
Хаджиева. М. Химия, 1982.
2. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и
переработка углеводородных газов (ч. 2). М. Химия, 1980.
