ПРИМЕНЕНИЕ КОЖУХОТРУБНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ СФЕРЕ

АННОТАЦИЯ

Описаны актуальность и виды кожухотрубных теплообменных аппаратов. Выделены основные преимущества и приведен пример их использования.

Ключевые слова: теплообменный аппарат, тепловая энергия, теплообмен, оптимизация.

На сегодняшний день предприятия нефтегазовой и химической отраслей уделяют все больше и больше внимания проблеме бережливого производства, проводя различные технологические модернизации. Так как их результат позволяет не только сэкономить деньги и увеличить КПД производства, но и уменьшить вред экологии.

Основным и наиболее часто встречающимся технологическим процессом является процесс нагрева. Отсюда и возникает необходимость в получении и передаче тепловой энергии.

Тепловая энергия - это сумма кинетических энергий структурных частей какого-либо вещества (молекулы, атомы, частицы), выделяемая в результате воздействия на ее источник путем химических реакций (горение), ядерных реакций (деление ядра) и механических воздействий (трение).

Для достижения эффективного процесса с минимальными потерями полезной энергии нужно правильно передавать тепловую энергию. Для этих целей существуют теплообменные аппараты. Самую большую популярность получили кожухотрубные теплообменники.

Это аппараты, предназначенные для передачи тепла одного автономного потока другому – более горячего более холодному [5]. Процесс теплообмена заключается в движении жидкостей в разных полостях, причем преимущественно выбирается противоточная схема движения жидкости. Во время движения жидкости горячая среда предает тепло холодной через стенки теплообменных труб.

Конструкция кожухотрубного теплообменного аппарата состоит из следующих частей [5]:

• распределительной камеры, с патрубками ввода и вывода среды;
• кожух(корпус) теплообменника с патрубками ввода и вывода среды;
• теплообменные трубки;
• трубные решетки;
• задняя(разворотная) камера

Рисунок 1. Конструкция кожухотрубного теплообменного аппарата

Всего, кожухотрубных аппаратов изготавливают нескольких типов [4, c. 18]:

Н – с неподвижными трубными решетками;

К – с температурным компенсатором;

П – с плавающей головкой;

У – с U-образными трубками.

Также аппараты делятся по своей функциональности на одноходовые и многоходовые. В первом случае среда движется по короткому пути, как в водонагревателе ВВП, применяемый в отопительных системах. Он подходит для случаев, где величина теплообмена (разница температур окружающей среды и теплоносителя минимальна) не так важна. Второй вид имеет поперечные или продольные перегородки, которые обеспечивают перенаправление потоков носителя. Многоходовые теплообменные аппараты используют в зонах, где высокая скорость теплообмена играет важную роль.

Примеры использования теплообменников в нефтегазовой сфере: УПНН установка предварительного нагрева нефти (УПНН), установка производства битума (УПБ), установка регенерации триэтиленгликоля (УРТ).

Таблица 1.

Нормы технологического режима для теплообменного оборудования

В качестве наглядного примера, выше представлена таблица (таблица 1) параметров норм технологического процесса регенерации триэтилегликоля в установке комплексной подготовки газа на одном из действующих предприятий газоконденсатного месторождения. Нагреваемая среда - насыщенный триэиленгликоль (НТЭГ), источник тепла - регенерированный триэтиленгликоль (РТЭГ).

Теплообменник (рис. 2) представляет собой кожухотрубчатый аппарат с неподвижными трубными решётками и температурным компенсатором на кожухе, четырёхходовой по трубному пространству и одноходовой по межтрубному пространству. Диаметр кожуха и распредкамеры 800 мм. Теплообменник имеет штуцера для входа и выхода продукта, дренажа и сброса воздуха при заполнении (воздушника) [3, c. 37].

Рисунок 1. Конструкция кожухотрубного теплообменного аппарата

1-цилиндрический кожух, 2-трубный пучок, 3-трубные решетки, 4-крышка, 5-штуцер, 6-линзы.

Преимущества кожухотрубных теплообменных аппаратов:

• широкий диапазон применения по рабочим параметрам;
• более высокая устойчивость к гидроударам;
• слабая загрязняемость
• относительная простота конструкции и дешевизна.

На сегодняшний день представлено множество видов теплообменников, но большую популярность получили именно кожухотрубные аппараты, которые зарекомендовали себя за долгие годы, как устойство, способное оптимизировать какой-либо технологический процесс и добиться наиболее лучших экономических показателей производства.

Список литературы:

1. Горев, С.М. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности / С.М. Горев// Часть 1. - КамчатГТУ. - 2003. - 121 с.
2. Андреев, Е.Б. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа / Е.Б. Андреев, А.И. Ключников // Учебное пособие. - Недра-Бизнесцентр. - Москва.: - 2008. - 399 с.
3. Архив предприятия Губкинского газового месторождения: Технологический регламент «Площадка станции компрессорной с участком комплексной подготовки газа Южного участка Губкинского газового месторождения» - 2019 - 314 с.
4. Булыгин Ю.А. Теплообменные аппараты в нефтегазовой промышленности: курсовое проектирование: учеб. пособие / Ю.А. Булыгин, С.С. Баранов. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. [электронный ресурс] - Режим доступа. — URL: https://cchgeu.ru/upload/iblock/26d/metod_tit_kp_ngd_01.01.2015.pdf.pdf (дата обращения 24.04.2022) -100 с.
5. Официальный сайт НЗТО [Электронный ресурс]. - URL: https://nnzto.ru/opredprijatii/stati/princip_raboty_i_tipy_kozhuhotrubnyh_teploobmennikov/.