Предлагается вариант реконструкции трубчатой радиантно-конвекционной печи пиролиза бензина с целью повышения эффективности и увеличения межремонтного пробега. Указаны преимущества и недостатки предлагаемого решения
пиролиз, трубчатая печь, змеевик радиантной камеры
v
На Ангарском заводе полимеров для получения этилена применяются трубчатые радиантно-конвекционные печи пиролиза бензина со змеевиками SRT-I, обладающие существенными недостатками – неэффективное использование и низкая конверсия газового сырья, малый выход низших олефинов, что приводит к необходимости значительного рецикла сырья и снижению экономических показателей производства. Кроме того, анализ работы трубчатых печей установки ЭП-300, находящихся в эксплуатации длительное время, показал их значительный физический износ.
Змеевики SRT-1 состоят из гладких труб, количество и диаметр которых изменяются в разных зонах печи. Одной из проблем, возникающих при высокотемпературной эксплуатации гладкостенных труб даже при турбулентном режиме движения жидкости, является наличие тонкого ламинарного слоя жидкости на границе с твердой поверхностью, толщина которого зависит от средней скорости движения потока. Это приводит к увеличению термического сопротивления теплопередачи, перегреву пристеночного слоя жидкости, закоксовыванию труб – образованию на поверхности труб коксо-смолянистых отложений, увеличению гидравлического сопротивления змеевика и, в крайнем случае, к механическому разрушению труб в результате их перегрева. Для предотвращения негативных последствий следует проводить периодическую очистку змеевика радиантной камеры от кокса.
С целью повышения эффективности работы трубчатой печи пиролиза, а также для увеличения межремонтных пробегов предлагается выполнить замену существующего змеевика SRT-1 на змеевик МЕRТ фирмы Kubota [1].
Радиантная труба со смешивающими элементами MERT (Mixing Element Radiant Tube) изготавливается методом центробежного литья и имеет на внутренней поверхности выступающие спиральные элементы (рисунок 1). В результате перемешивания жидкости разрушается ламинарный пристеночный слой, что способствует эффективному нагреву и обеспечивает равномерное распределение температуры жидкости по живому сечению потока, значительно замедляется процесс коксования, увеличивается коэффициент теплопередачи (рисунок 2), увеличиваются межремонтный пробег и срок службы змеевика.
Рисунок 1 – Варианты исполнения труб со смесительными элементами
|
Рисунок 2 – Зависимость коэффициента теплопередачи от критерия Рейнольдса для змеевиков со смесительными элементами (MERT, Slit-MERT) и без них (Bare) |
Рисунок 3 – Зависимость гидравлического сопротивления от критерия Рейнольдса для змеевиков со смесительными элементами (MERT, Slit-MERT) и без них (Bare) |
Недостатком предлагаемого решения является увеличение гидравлического сопротивления змеевика, обусловленное турбулизацией потока в результате его перемешивания (рисунок 3).
1. Materials & Steel Pipes Home. Industries. Products. Cracking Tubes. MERT – URL: https://www.kubota.com/products/materials/products/cracking_coil/mert.html (дата обращения: 16.02.2024).
