Proiectarea tehnologică a unui refierbător termosifon orizontal

INTRODUCERE

Industria chimică, cu ramura sa principală privind tehnologia petrolului şi petrochimie,a cunoscut o dezvoltare impetuoasă. În România, industria chimică va fi orientată mai hotărât spre valorificarea superioară a materiilor prime şi energiei, menţinându-se cantitatea de ţiţei supusă prelucrării la nivelul anului 1980, se va ridica substanţial gradul de chimizare a petrolului. Aceasta implică o preocupare susţinută pentru înlocuirea tehnologiilor învechite, perfecţionarea agregatelor şi instalaţiilor, introducerea unor procedee tehnologice cât mai economice din punct de vedere energetic, astfel încât să se asigure diminuarea în continuare a consumurilor specifice.

În cadrul instalaţiilor din rafinării şi combinate petrochimice, utilajele de transfer de căldură au o pondere deosebită. Tipuri de schimbătoare de căldură sunt foarte numeroase şi pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere, dintre care trei sunt mai importante:

Clasificarea după procesul principal de transfer de căldură:

• Preîncălzitoare

• Răcitoare

• Condensatoare

• Răcitoare-condensatoare

• Refierbătoare

• Vaporizatoare

• Cristalizatoare

• Recuperatoare

• Regeneratoare ( schimbătoare de căldură propriu-zise)

Clasificarea după modul de contactare al fluidelor:

• Schimbătoare de căldură de suprafaţă se caracterizează prin faptul că cele două fluide care schimbă căldură între ele sunt separate prin pereţi metalici, în majoritatea cazurilor cilindrici ( tuburi ).

• Schimbătoare de căldură prin contact direct nu conţin pereţi despărţitori între fluide şi cum fluidele vin în contact nemijlocit, transferul de căldură este însoţit şi de un proces de transfer de masă.

• Schimbătoare de căldură cu fliud intermediar staţionar se caracterizează prin faptul că transferul de căldură de la fluidul cald către fluidul rece, care sunt în curgere continuă prin schimbător, este mijlocit de un fluid intermediar staţionat în aparat.

Clasificarea după tipul constructiv al aparatului :

• Schimbătoare de căldură cu fascicul tubular în manta sunt cele mai utilizate.

• Schimbătoare ,,tub în tub’’

• Răcitoarele şi condensatoarele cu serpentină scufundată

• Răcitoarele şi condensatoarele cu serpentină stropită

• Schimbătoarele de căldură cu plăci

• Răcitoarele şi condensatoarele cu aer

• Răcitoarele şi condensatoarele prin contact direct

Refierbătoarele sunt aparate de schimb de caldură cu fascicul tubular, prin care se realizează aportul de căldură la baza unor coloane de fracţionare. Aportul de căldură duce la vaporizarea parţială a lichidului de la baza coloanei,dar cum acest lichid este obişnuit un amestec, şi la o uşoara creştere a temperaturii. Căldura necesară se obţine prin condensare de abur, prin răcirea unei fracţiuni petroliere calde etc. În cazul unor sarcini termice foarte mari sau al unor temperaturi de vaporizare mari, aportul de căldură la baza coloanei se realizează printr-un cuptor refierbător, la care se consumă combustibil.

Refierbătoarele tip schimbător de căldură sunt de multe tipuri constructive şi funcţionale: refierbător termosifon vertical cu recirculare, refierbător termosifon orizontal fără recirculare, refierbător interior orizontal, refierbător cu spaţiu de vapori.

Prin spațiul intertubular al refierbătorului circula agentul de încalzire(de exemplu abur saturat care condenseaza; evacuarea condensului se face printr-o oala de condens , care asigura închiderea hidraulică). Debitul de agent de incalzire este reglat de un regulator de temperatură , care asigură o temperatură constanta pentru lichidul din baza coloanei . O parte din lichidul din baza coloanei circula natural (prin termosifonare),prin tuburile refierbătorului , are loc o vaporizare parțiala și amestecul de lichid și vapori reintra în coloana , în care are loc separarea fazelor .

Refierbătorul prezentat în Fig. 2 este un refierbator termosifon vertical cu recirculare, pentru că o parte din lichidul reintrat în coloană poate ajunge din nou în tuburile refierbătorului.

1 – Alimentarea Referbatorului

2 – Alimentarea cu abur(agent termic)

3 – Mantaua schimbătorului

4 – Fasciculul tubular

5 - Șicane

6 – Coloana de separare

7 - Platformă

8 – Talere

9 – Deversor

10 – Conducta Referbator-Coloană

11 – Manloc

12 – Produsul din baza coloanei

Fig. 2.1 Refierbător termosifon vertical

Fig. 2.2 Refierbător termosifon vertical

In Fig. 3 este redată schema unui refierbător termosifon orizontal fară recirculare.

În acest caz , vaporizarea lichidului , tot parțiala se realizează în mantaua refierbătorului.Dacă se lucrează fară recirculare , refierbătorul este alimentat , fie direct din deversor , fie dintr-un compartiment realizat la baza coloanei si alimentat de deversor. Se constata ca lichidul din amestecul evacuat nu mai poate reveni in refierbător.Debitul de lichid care alimentează refierbătorul este constant și egal cu debitul deversat de pe taler , acest lichid trecand o singura data prin refierbător .