Смешивание перед печью гидрогенизационного установки

Преимущество смешивания водорода перед печью заключается в том, что температуру и давление реакции легко регулировать. Недостаток в том, что предъявляются высокие требования к материалу оборудования.

Можете подробнее рассказать, как это правильно настроить?

Печь для нагрева гидридирующего сырья является ключевым оборудованием в установке; в её трубах находится процессный флюид в виде водорода и смеси нефти с газом при высокой температуре и давлении, что создает крайне сложные условия эксплуатации. Смешивание водорода в котлах для реакции гидрокрекинга делится на смешивание перед котлом и смешивание после котла; у обоих способов смешивания есть свои особенности. В печах с простым жидкостным потоком выбор скорости потока определяется в первую очередь необходимостью снижения падения давления и предотвращения образования кокса. Высокая скорость потока может привести к возникновению турбулентности, что снижает разницу температур между слоями масла и предотвращает локальное перегревание ； Он также способствует смыванию, что ускоряет отслаивание слоя окислов и способствует предотвращению его образования. Однако падение давления пропорционально квадрату скорости потока; слишком высокая скорость потока не только увеличивает электропотребление насоса, но и может привести к повышению уровня давления в оборудовании и компонентах, расположенных выше нагревательной печи, что увеличивает первоначальные инвестиции. Напротив, при снижении скорости потока, особенно когда она становится настолько низкой, что возникает слоистый поток, образование кокса становится практически неизбежным. Кроме того, при наличии более двух потоков низкая скорость потока также легко приводит к смещению потока. При возникновении смещения потока может начаться процесс образования кокса — увеличивается сопротивление — что приводит к ещё большему смещению потока. Такой зловещий цикл может быстро привести к повреждению трубки печи. Для печей с смешиванием водорода непосредственно перед печью при выборе скорости потока в трубах печи с газо-жидкостной двуфазной течением необходимо учитывать и характер течения. Фазовые режимы двухфазного потока обычно делятся на волновой поток, пенный поток, поток с длинными пузырями, поток с жидкостными зонами, кольцевой туманный поток и туманный поток. Паттерн течения зависит не только от составляющих газо-жидкостной двухфазной среды и ее физических свойств, но в первую очередь от скорости потока. Чтобы избежать образования кокса, скорость потока (скорость смешивания) должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить формирование кольцевого туманного потока и туманообразного потока. Учитывая высокую склонность нефтепродуктов к коксованию в нагревательных печах с смешиванием водорода перед печью, при проектировании необходимо обеспечить наличие циркуляционного потока даже при обработке 70% объема материала. Конечно, на практике, если объем обработки еще ниже, можно применить такие меры, как увеличение соотношения водорода к маслу, чтобы обеспечить высокую скорость потока. Самой большой проблемой при смешивании водорода перед печью является проблема распределения газо-жидкостной двухфазной среды в трубах устройства при больших объемах обработки. Чем выше нагрузка на устройство, тем более остра становится эта проблема. Поэтому при проектировании системы смешивания водорода перед печью необходимо тщательно провести расчеты для достижения оптимальных результатов. Как правило, в реакционных нагревательных печах используется конструкция с горизонтальными трубами и двусторонним излучением. У него есть следующие особенности: ① Высокая гибкость в эксплуатации: поскольку в горизонтальных трубах легче достичь режима кольцевого или туманного потока, печь для нагрева лучше справляется с работой в различных условиях ； ②Падение давления невелико: поскольку средняя тепловая интенсивность излучения с обеих сторон горизонтальной трубы в 1,5 раза превышает среднюю тепловую интенсивность излучения с одной стороны, горизонтальная длина трубы составляет лишь 0,66 от длины трубы при излучении с одной стороны. Следовательно, при одинаковой скорости потока внутри трубы падение давления составляет всего 66% от значения при излучении с одной стороны ； ③Инвестиции в оборудование невелики: трубы котлов для нагрева сырья в процессе гидрирования изготавливаются из материалов TP321 или TP347. Доля этих труб в общих затратах на котел составляет более 40%. Поэтому, если уменьшить длину труб, их вес снижается, что позволяет сократить расходы. При проектировании процесса смешивания водорода перед печью необходимо учесть вопросы распределения потоков материала в нагревательной печи и предотвращения образования кокса на трубах печи. Преимущества смешивания водорода перед печью заключаются в простоте процесса теплообмена и конструкции теплообменника, высоком коэффициенте теплопередачи, небольшой площади теплообмена, а также в том, что в случае аварии тепловая печь вряд ли будет переставать функционировать. Ключевым фактором при смешивании водорода за печью является наличие достаточного объема циркулирующего водорода (соотношение водорода к маслу) для передачи тепла без приведения к слишком высокой температуре на выходе из печи. Коэффициент соотношения водорода к гидрокрекинговой нефти обычно превышает 800, поэтому количество циркулирующего водорода полностью удовлетворяет требованиям. Преимущества смешивания водорода за печью заключаются в следующем: ① водород более чистый, он не образует коксовых отложений, поэтому можно **значительно повысить температуру стенок нагревательных труб, что позволяет уменьшить размеры нагревательной печи и сэкономить сталь ； ②Водород распределяется более равномерно. В печах с множеством каналов подачи, при условии одинакового сопротивления в каждом канале, не требуется использование регулирующих клапанов — распределение водорода происходит автоматически, что позволяет сократить затраты на строительство ； ③Печи для нагрева легко проектировать, а в некоторых теплообменниках можно в зависимости от обстоятельств использовать менее дорогие материалы, тем самым сокращая затраты.