Вопрос № 4. Теплообменное оборудование нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Классификация теплообменников, достоинства и недостатки. Теплоносители и хладагенты.

В процессах нефте- и газопереработки требуется подводить или отводить тепло, чтобы обеспечить необходимые температуры в соответствующих аппаратах. Для этого служат специальные аппараты, называемые теплообменными или теплообменниками. В теплообменниках один поток отдает тепло, а другой его воспри­нимает, т. е. один поток нагревается, а другой охлаждается.

В зависимости от назначения теплообменные аппараты можно разделить на следующие основные группы: нагреватели, испари­тели и кипятильники; холодильники и конденсаторы; кристал­лизаторы; регенеративные теплообменники.

В нагревателях, испарителях и кипятильниках нагрев или испарение осуществляются с использованием специальных теплоносителей (водяного пара, дифенилоксида, масла ВМТ-300 и др.). Целевым назначением этих аппаратов является нагрев или испарение соответствующего технологического потока, тогда как охлаждение или изменение агрегатного состояния теплоносителя (конденсация) определяются передачей тепла нагреваемому потоку.

Холодильники и конценсаторы служат для охлаждения потока или конденсации паров с применением специальных хладоагентов (воды, воздуха, испаряющегося аммиака, пропана, хлористого метила, фреонов и т. д.). Происходящие при этом нагрев и изме­нение агрегатного состояния (испарение) охлаждающего агента являются побочными процессами. Окончательное охлаждение продуктов до температур, обеспечивающих их безопасное хране­ние и транспортировку, происходит в холодильниках.

Кристаллизаторы предназначены для охлаждения жидких потоков до температур, обеспечивающих образование кристаллов некоторых составляющих смесь веществ (например, при депарафинизации масел, разделении ксилолов и т. д.).

Регенеративные теплообменники используют для утилизации тепла одного потока, подвергаемого охлаждению, для нагревания другого потока. Эти теплообменники позволяют сократить подвод тепла (холода) при помощи специальных теплоносителей (хладагентов) и улучшить экономические показатели работы технологических установок.

По способу передачи тепла различают теплообменные аппараты поверхностные и смешения. В поверхностных теилообменных аппаратах тепло передается через твердую поверхность, разде­ляющую теплообменивающиеся среды. В теплообменных аппара­тах смешения тепло от одного потока к другому передается при их контактировании.

На нефте- и газоперерабатывающих заводах в основном применяют поверхностные теплообменные аппараты, так как смешение теплообменивающихся потоков, как правило, должно быть исклю­чено. Однако в тех случаях, когда горячий и холодный потоки имеют одинаковые составы или допустимо их смешение, применяют аппараты второго типа. В этой связи можно упомянуть такие устройства, как барометрический конденсатор, тарелки циркуляционного орошения и горячей струн в ректификационных колоннах, конденсаторы для охлаждения воздуха, достигаемого впрыском воды.

Поверхностные теплообменные аппараты можно разделить на следующие типы по конструктивным признакам: а) кожухо-трубчатые теплообменники: жесткого типа; с линзовым компен­сатором на корпусе; с плавающей головкой; с U-образнымн труб­ками; б) теплообменники типа «труба в трубе»; в) подогреватели с паровым пространством (рибойлеры); г) погружные конденса­торы-холодильники; д) конденсаторы воздушного охлаждения.