Основные расчёты оборудования в нефтегазохимическом аппаратостроении

ВВЕДЕНИЕ

Нефтяная и газовая промышленность играет важную роль в мировой экономике, предоставляя основные источники энергии, которые питают различные сектора, включая транспортировку, производство и выработку электроэнергии. Чтобы эффективно и безопасно извлекать, уточнить и транспортировать нефтяные и газовые ресурсы, отрасль в значительной степени зависит от передовых технологий и оборудования. Среди этих технологий химический аппарат нефти и газа стал важными инструментами для деятельности отрасли.
Химический аппарат нефти и газа относится к широкому спектру оборудования и систем, используемых при разведке, производстве, переработке и транспортировке нефти и газа. Эти аппараты предназначены для повышения эффективности, безопасности и экологической устойчивости процессов отрасли. Они охватывают различные компоненты, такие как сепараторы, теплообменники, реакторы, дистилляционные колонны, насосы и трубопроводы, которые имеют решающее значение для успешной добычи и обработки нефтегазовых ресурсов
Теплообменные аппараты выполняют функцию теплообмена, включая нагревание, охлаждение, конденсацию и испарение. В соответствии с областью применения они имеют различные названия: подогреватели используются для нагревания, холодильники - для охлаждения, конденсаторы - для конденсации и испарители - для испарения.
В промышленности наиболее распространены рекуперативные теплообменники, которые передают тепло от одного носителя к другому через специальную разделительную стенку. Особенно популярны кожухотрубчатые теплообменники, которые составляют более 80% всех используемых теплообменных аппаратов в химической промышленности. Государственный стандарт 9929-61 регулирует выпуск четырех типов кожухотрубчатых теплообменников: ТН, ТЛ, ТП и ТУ.
Кожухотрубчатые теплообменники типа "ТН" имеют жесткий кожух и неподвижные приварные трубные решетки. Они могут быть вертикальными или горизонтальными и иметь одно-, двух-, четырех- или шестиходовую конструкцию. Такие аппараты применяются в случаях, когда разница в температуре между кожухом и пучком труб невелика (до 30-50°C) и нет необходимости в механической очистке межтрубного пространства. Расчетное давление составляет 0,6; 1,0; 2,5 и 4 МПа для рабочих сред с температурой от -30 до 200°C. Они могут быть использованы при более высоких температурах (до 400°C), но в таком случае допустимое рабочее давление будет ниже. За последние 10 лет потребление кожухотрубчатых теплообменников типа "ТН" составило более 70% по сравнению с другими типами кожухотрубчатых теплообменников.

















ГЛАВА 1. КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Теплообменные аппараты – это устройства, предназначенные для проведения тепловых процессов. Они различаются по своей конструкции в зависимости от характера и условий протекающих в них процессов.
Одним из наиболее известных теплообменников являются радиаторы отопления, которые присутствуют в каждой квартире. Они передают тепло воздуху помещения через металлическую стенку, перекачивая горячую воду.
Хотя радиаторы отопления являются наиболее распространенными и знакомыми, они не являются наиболее важными теплообменниками. В промышленности надежные теплообменники играют ключевую роль, так как их надежная работа имеет решающее значение. В случае отказа радиаторов отопления можно обойтись другими теплозащитными устройствами, но в промышленности отсутствие эффективных теплообменников может серьезно сказаться на производственном процессе.
Теплообменники применяются как самостоятельные устройства, так и в составе технологического процесса. Они имеют различную конструкцию в зависимости от условий производства и требований техники и экономики.
В химической промышленности теплообменники составляют значительную часть массы и стоимости оборудования. Различные процессы, такие как химические реакции, требуют поддержания определенной температуры для обеспечения полноты превращений и чистоты продуктов. Иногда требуется нагрев, иногда охлаждение или утилизация неиспользованного тепла. Во всех случаях необходимы теплообменники разных размеров и конструкций. Они широко применяются не только в нефтехимии, нефтепереработке, тепловой и атомной энергетике, но и в металлургии, пищевой промышленности. Теплообменники считаются ключевыми устройствами на каждом производстве, так как они являются основой технологии, независимо от превращений веществ.
В химической технологии теплообменники используются при различных процессах, таких как нагревание, охлаждение, конденсация и кипение жидкостей, ректификация, абсорбция, кристаллизация, экзо- и эндотермические реакции, выпаривание и другие.
Теплообмен имеет решающее значение также в транспорте. Любое транспортное средство – автомобиль, трактор, морское судно, самолет, космический корабль – не может обойтись без радиаторов и другой теплообменной аппаратуры.
Теплообменные аппараты - это устройства, которые предназначены для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Они широко используются в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. В производстве теплообменного оборудования требуется до 30% общего расхода металла на все технологическое оборудование.
Использование теплообменного оборудования в нефтяной и газовой промышленности требует от специалистов способности рассчитывать их, обобщать опыт их эксплуатации, анализировать рабочий процесс и разрабатывать пути повышения их эффективности. Эффективная работа теплообменных аппаратов приводит к экономии энергии, сокращению расхода топлива и улучшению технико-экономических показателей производственных процессов.
Наиболее широкое распространение в настоящее время получили кожухотрубные теплообменники, которые составляют до 80% от всей