Введение к работе
з
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Нефтехимическая и нефтеперерабатывающие отрасли промышленности характеризуются высокими затратами тепловой энергии. С возрастанием энергопотребления большое значение приобретают вопросы экономии топливно-энергетических и материальных ресурсов. Основным направлением их решения является повышение теплового коэффициента полезного действия путем создания высокоэффективных теплотехнических агрегатов и новых технологических процессов с низкой материало- и энергоемкостью.
Эти обстоятельства требуют нового подхода к аппаратурному оформлению технологических процессов и создания высокоэффективных геплоиспользующих установок.
Во многих случаях наряду с повышением тепловой эффективности аппаратуры возникают и другие, не менее важные задачи, такие как снижение металлоемкости, увеличение ремонтопригодности, повышение надежности, возможности очистки от отложений, доступность осмотра при выполнении диагностических работ.
Сказанное выше полностью относится к производству синтетического каучука. Существующая схема охлаждения процесса дегидрирования изопентана на АО "Каучук" г. Стерлитамака, состоящая из кожухотрубных теплообменных аппаратов, имеет ряд существенных недостатков. Это низкий коэффициент теплопередачи вследствие полимерных отложений на стенках трубок, высокое гидравлическое сопротивление, большая металлоемкость, низкая ремонтопригодность, невозможность утилизации низкопотенциального тепла, плохое решение задачи конденсации водяного пара и вывода конденсата из технологического потока. Малая эффективность существующих охлаждающих систем является очевидной и необходимость их замены на более прогрессивные представляет несомненную актуальность.
Работа проводилась в соответствии с Государственной научно-технической программой "Перспективные технологии в машиностроении, приборостроении, аппаратостроении и других отраслях промышленности Башкортостана" по выполнению раздела "Создание аппаратов и приборов нового поколения для нефтегазохимической промышленности" (1993-1995 гг.).
Повышение тепловой эффективности системы охлаждения парогазовой смеси в процессе дегидрирования изопентана путем создания новых высокоэффективных теплотехнических агрегатов.
Подбор типа тегогообменной аппаратуры в качестве альтернативы существующим кожухотрубчатым теплообмепникам.способных решать комплекс задач охлаждения технологического потока, конденсации и вывода конденсата водяного пара, утилизация низкопотенциального тепла, снижения металлоемкости, увеличение ремонтопригодности.
Проведение теоретических расчетов для определения размеров конструктивных элементов выбранного типа аппарата, разработка конструкции альтернативной системы охлаждения парогазовой смеси.
Проверка в промышленных условиях теоретических расчетов, проектно-конструкторских решений с целью их оптимизации с учетом производственных условий.
Получена аналитическая зависимость для расчетного определения коэффициента теплоотдачи при охлаждении парогазовой смеси с выделением конденсата водяного пара.
Осуществлен синтез конструктивных элементов теплообменника нового поколения, основанного на принципе двухфазного термосифо-нирования и решающего задачи охлаждения парогазовой смеси, конденсации водяного пара и вывода конденсата из парогазовой смеси, утилизации низкопотенциального тепла, уменьшения металлоемкости, снижения полимерных отложений со стороны контактного газа, возможности их очистки.
1. Аналитические исследования закономерностей коэффициентов
теплоотдачи при конденсации водяного пара из парогазовой смеси.
2. Поиск технических решений, конструкционная разработка
термосифонного теплообменника для охлаждения парогазовой смеси.
3. Промышленные испытания технических разработок и анализ
их результатов.
Использование термосифонных теплообменников позволяет решить задачи энерго- и ресурсосбережения. Этому способствует то, что они обладают гораздо более высокими теплопередающими свойствами по сравнению с существующими кожухотрубчатыми теплообменниками, расход металла сокращается в 1,9 раза (96 т против 182,5 т), обладают хорошей ремонтопригодностью, более низкими эксплуатационными затратами.
Полученная аналитическая зависимость рекомендуется для практического использования при проектировании промышленных систем охлаждения парогазовых смесей в производствах синтетического каучука и других полимерных материалов.
Основные результаты работы докладывались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии (г. Уфа, 1992 , 1993 ,1995 г.г.); на научно-технической конференции при Саратовском политехническом институте по региональным проблемам энергетики Поволжья (г. Саратов, 1992 г.); на межвузовском научном семинаре по исследованиям в области комплексного энерготехнологического использования топлив (г.Саратов, 1993 г.); на межвузовском научном семинаре по проблемам теплоэнергетики (г. Балаково, 25-28 октября 1994 г.).
Результаты исследований опубликованы в девяти печатных работах.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ
