Теплообменные аппараты

Теплообменные аппараты делятся на следующие группы:

1. погружные холодильники;

2. теплообменники типа «труба в трубе»;

3. кожухотрубчатые теплообменники;

4. аппараты воз­душного охлаждения;

5. теплообменники непосредственного смешения.

Погружные теплообменники представляют собой заполненные водой металлические ящики, в которых располо­жен один или несколько змеевиков. По змеевикам движутся охлаждаемые пары или жидкость. Эти аппараты занимают мно­го места, имеют низкий коэффициент теплопередачи. Погруж­ные теплообменники применяются в качестве конденсаторов па­ров ректификационных колонн и концевых холодильников, на установках, запроектированных и построенных в начале 50-х го­дов. В частности, такие аппараты в настоящее время есть в со­ставе установок комплексной подготовки нефти в объединении «Башнефть». Впоследствии эти аппараты будут полностью за­менены более совершенными конструкциями.

Теплообменники типа «труба в трубе» легко разбираются для чистки и используются при любой разно­сти температур теплообменивающихся сред. Эти аппараты кон­структивно предельно просты и состоят из двух труб большего и меньшего диаметра, расположенных концентрически.

Такие теплообменники широко применяются в практике благодаря следующим преимуществам перед другими устрой­ствами:

1. позволяют осуществить полный противоток;

2. допускают работу при больших скоростях движения по­ токов, что обеспечивает более высокие коэффициенты теплопередач;

3. устойчивы при работе с агрессивными и загрязненными рабочими средами.

Теплообменники типа «труба в. трубе» применяются обычно в составе установок подготовки нефти небольшой мощности — до 3 млн. т нефти в год.

Наибольшее распространение получили кожухотрубчатые теплообменники. Существуют кожухотрубчатые теп­лообменники жесткотрубного типа и с плавающей головкой.

1. Теплообменники кожухотрубчатые жест­кого типа, выполняемые в вертикальном и горизонтальном, одноходовом или многоходовом вариантах. Особенность таких теплообменников — приваренные к корпусу аппарата трубные решетки. Трубки развальцовывают в решетках. Во избежание температурных напряжений в корпусе и трубках область при­менения этих теплообменников ограничивается разностью тем­ператур между средами в 50^СС. К числу недостатков следует также отнести невозможность чистки наружной поверхности трубок, т. е. теплообменники жесткого типа можно использовать лишь в средах, которые не загрязняют стен трубок.

2. Теплообменники кожухотрубчатые жесткого типа с лин­зовым компенсатором, отличающиеся от предыдущих тем, что на корпусе монтируется линзовый компенсатор (иногда два и три в зависимости от температурных удлинений).

Линзовые компенсаторы устанавливают при высоких терми­ческих напряжениях трубок. Теплообменники с линзовым ком­пенсатором ограничены по давлению.

3. Основными теплообменными аппаратами в установках подготовки нефти являются теплообменники с пла­вающей головкой. Они используются для подогрева сырой нефти за счет теплоты отходящей подготовленной нефти, а так­же в качестве водяных конденсаторов-холодильников и подо­гревателей нефти перед ректификационными колоннами на ус­тановках стабилизации нефти. Благо даря, подвижной решетке (иначе она называется плавающей головкой) в корпу­се исключены температурные напряжения. Кроме того, труб­ную решетку вместе с пучком в, любое время можно извлечь из корпуса или заменить при износе. Возможна также замена отдельных трубок пучка.

На установках подготовки нефти применяются теплообмен­ники с плавающей головкой, имеющие поверхность теплообмена 300—900 м² и длину трубок 6 и 9 м. Коэффициент теплопе­редачи в этих аппаратах равен 400—600 кВт/(м^2*ч* °С).

Для охлаждения нефти и конденсации паров легких углево­дородов используется сырая нефть, поступающая с промыслов, а также вода. Качество воды при этом, как правило, невысокое, в ней содержатся посторонние примеси, она достаточно минера­лизована. Поэтому в трубках теплообменников отлагаются на­кипь и органические осадки, трубки подвержены коррозии. Эти недостатки полностью устраняются при использовании аппара­тов воздушного охлаждения. Строящиеся и проектируемые в настоящее время установки стабилизации нефти оснащаются в основном конденсаторами и холодильниками воздушного охлаж­дения.