Алексей Панкин

Тепломассообмен в ректификационных тарельчатых и насадочных колоннах

Recommended Posts

Собственно давно хотелось создать такую тему, которая, я надеюсь, перерастет в пособие для инженеров...

Share this post


Link to post
Share on other sites

И мой первый вопрос к газопереработчикам.

Не раз на установках переработки газа (попутного газа, ШФЛУ) с целью выделения индивидуальных газов и газовых смесей видел следующую организацию подвода тепла в куб колонны: с полуглухой тарелки жидкость самотеком поступает в испаритель с паровым пространством, пар из испарителя поступает под полуглухую тарелку, жидкость из рибойлера тоже поступает в куб колонны, но ниже ввода пара.

Вопрос: зачем использовать испаритель с паровым пространством? Дань моде или за этим скрывается какая-то особенность, известная лишь газопереработчикам? Почему не используют обычный горизонтальный термосифонный испаритель без парового пространства, жидкость в который поступает с той же полуглухой тарелки, а парожидкостная смесь поступает под глухую тарелку?

А еще очень странно, почему не используют колонны с вертикальными перегородками в кубе,почему не используют вариант отбора жидкости в рибойлер из переливного кармана нижней тарелки? Ведь все, что я указал широко используется на газоразделении на тех же установках пиролиза или на установках фракционрования газови легких углеводородных фракций на установках нефтеперерабатывающих заводов.

Или может я напоролся на один такой упорный, преданный дани моды и прошлых лет проектный институт?

Жду ответов...Я думаю специалистов по процессам разделения на этом форуме не мало...

А еще пишите свои вопросы - будем разбираться, обсуждать, предлагать свои решения...

Share this post


Link to post
Share on other sites
И мой первый вопрос к газопереработчикам.

Не раз на установках переработки газа (попутного газа, ШФЛУ) с целью выделения индивидуальных газов и газовых смесей видел следующую организацию подвода тепла в куб колонны: с полуглухой тарелки жидкость самотеком поступает в испаритель с паровым пространством, пар из испарителя поступает под полуглухую тарелку, жидкость из рибойлера тоже поступает в куб колонны, но ниже ввода пара.

Вопрос: зачем использовать испаритель с паровым пространством? Дань моде или за этим скрывается какая-то особенность, известная лишь газопереработчикам? Почему не используют обычный горизонтальный термосифонный испаритель без парового пространства, жидкость в который поступает с той же полуглухой тарелки, а парожидкостная смесь поступает под глухую тарелку?

А еще очень странно, почему не используют колонны с вертикальными перегородками в кубе,почему не используют вариант отбора жидкости в рибойлер из переливного кармана нижней тарелки? Ведь все, что я указал широко используется на газоразделении на тех же установках пиролиза или на установках фракционрования газови легких углеводородных фракций на установках нефтеперерабатывающих заводов.

Или может я напоролся на один такой упорный, преданный дани моды и прошлых лет проектный институт?

Жду ответов...Я думаю специалистов по процессам разделения на этом форуме не мало...

А еще пишите свои вопросы - будем разбираться, обсуждать, предлагать свои решения...

Испарители с паровым пространством работают на значительно большем диапазоне нагрузок по теплу (холоду) чем, термосифоны, их легче рассчитать (уровень установки, гидродинамические потери и т.д.). Недостаток - большая металлоемкость. К тому же в испарители с паровым пространством может быть установлено не 1, а 2-3 трубчатых пучка или один 2-х - 4-х ходовой, что позволяет его использовать его на различных теплоносителях и т.д. Конечно все это можно решить если поставить 2-3 вертикальных в параллель. Бывает так , что по расчету (например на термомасле) длинна трубчатого пучка получается 4-6 и более метров ? Как такой разместить вертикально ? Ведь придется задирать колонну .

Share this post


Link to post
Share on other sites
И мой первый вопрос к газопереработчикам.

Не раз на установках переработки газа (попутного газа, ШФЛУ) с целью выделения индивидуальных газов и газовых смесей видел следующую организацию подвода тепла в куб колонны: с полуглухой тарелки жидкость самотеком поступает в испаритель с паровым пространством, пар из испарителя поступает под полуглухую тарелку, жидкость из рибойлера тоже поступает в куб колонны, но ниже ввода пара.

Вопрос: зачем использовать испаритель с паровым пространством? Дань моде или за этим скрывается какая-то особенность, известная лишь газопереработчикам? Почему не используют обычный горизонтальный термосифонный испаритель без парового пространства, жидкость в который поступает с той же полуглухой тарелки, а парожидкостная смесь поступает под глухую тарелку?

А еще очень странно, почему не используют колонны с вертикальными перегородками в кубе,почему не используют вариант отбора жидкости в рибойлер из переливного кармана нижней тарелки? Ведь все, что я указал широко используется на газоразделении на тех же установках пиролиза или на установках фракционрования газови легких углеводородных фракций на установках нефтеперерабатывающих заводов.

Или может я напоролся на один такой упорный, преданный дани моды и прошлых лет проектный институт?

Жду ответов...Я думаю специалистов по процессам разделения на этом форуме не мало...

А еще пишите свои вопросы - будем разбираться, обсуждать, предлагать свои решения...

Перегородка уменьшает объем среды в кубовой части, а это может усложнить КИП (управление отбором из колонны)может потребоваться не 1- клапан, а 2-3 а параллель и т.д. Заказчики любят простоту.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Перегородка никак не увеличивает объем КИПа и не усложняет его, она позволяет организовать рацональный и более экономичный вариант подвода тепла в куб колонны.

Термосифонные теплообменники все чаще используются горизонтальные так что по размещению их не убедили. Да, считать их сложнее, но их исапользование более рационально.

К тому же литература по разделению газов рекомендует в мной описанном выше случае использовать горизонтальный термосифон...К тому же требуется вернуть жидкость из ипарителя с паровым пространством обратно в колонну, испаритель располагается на уровне куба колонны, и в случае роста уровня колонне рибойлер заливается...Или требуется в случае использования рибойлера с паровым пространством делать два вывода и два регулятора уровня...

Есть вариант работы испарителя с паровым пространством без полуглухой тарелки, но тогда сильно возрастает высота юбки колонны для создания подпора жидкости для естественной циркуляции.

Но почему тогда все же упорно ставиться испаритель с паровым пространством в колонне в полуглухой тарелкой?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Перегородка никак не увеличивает объем КИПа и не усложняет его, она позволяет организовать рацональный и более экономичный вариант подвода тепла в куб колонны.

Термосифонные теплообменники все чаще используются горизонтальные так что по размещению их не убедили. Да, считать их сложнее, но их исапользование более рационально.

К тому же литература по разделению газов рекомендует в мной описанном выше случае использовать горизонтальный термосифон...К тому же требуется вернуть жидкость из ипарителя с паровым пространством обратно в колонну, испаритель располагается на уровне куба колонны, и в случае роста уровня колонне рибойлер заливается...Или требуется в случае использования рибойлера с паровым пространством делать два вывода и два регулятора уровня...

Есть вариант работы испарителя с паровым пространством без полуглухой тарелки, но тогда сильно возрастает высота юбки колонны для создания подпора жидкости для естественной циркуляции.

Но почему тогда все же упорно ставиться испаритель с паровым пространством в колонне в полуглухой тарелкой?

Я с Вами согласен. Преимущества испарителей с паровым следующие :

  1. Работа при высоком проценте испаряемой части продукта – 80% масс и больше.
  2. Возможность работы при высоких давлениях, когда плотность газа близка к плотности жидкости и термосифоны неэффективны.
  3. Работа при малых dT
  4. Работа на различных теплоносителях (специальная конструкция)
  5. Работа в очень большом диапазоне нагрузок по теплу. _ На пару вообще нет проблем, а на жидких теплоносителях в особенности при использовании термомасла (рекомедуемые скорости 1-3 м/с) ставят в испаритель по 2-3 пучка.

Если указанных причин нет, то нужно руководствоваться Вашими соображениями по выбору рибойлера. На счет КИПиА я с Вами тоже согласен.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На попутном газе состав этого самого газа сильно меняется со временем. Поэтому лучше применять ребойлер с паровым пространством, при наличии теплоносителя он испарит столько сколько нужно. Термосифоны должны иметь не более 30% масс. пара, а ребойлер до 80% масс на выходе. То есть диапазон работы шире. К тому же не надо заморачиваться с режимами течения (пойдет ли п-ж смесь в колонну обратно или нет и не в снарядном ли режиме), главное правильно рассчитать паровую трубу в колонну и расположение ребойлера относительно колонны.

Отбирают из кармана полуглухой тарелки вероятно чтобы уменьшит высоту юбки (говорилось раннее). Других преимуществ вроде нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ведь все, что я указал широко используется на газоразделении на тех же установках пиролиза или на установках фракционрования газови легких углеводородных фракций на установках нефтеперерабатывающих заводов.
Я не видел чтобы ребойлер с паровым пространством использовался для подвода тепла в куб колонны на производстве ЭП. На ЭП-300 на СНОС используются вертикальные термосифоны. Есть испарители, но они в холодильных циклах.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если жидкость забирается из куба колонны, то это вероятно позволяет уменьшить длину ребойлера за счет снижения объема секции откуда отбирается жидкость.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Термосифон в пропан-пропиленовых колоннах - там содержание пара повыше, чем 30 %. А насчет этиленовых установок-я и не писал, что там используются рибойлеры-я наоборот, обращал внимание, что их там вообще практически нет!

Share this post


Link to post
Share on other sites
Термосифон в пропан-пропиленовых колоннах - там содержание пара повыше, чем 30 %. А насчет этиленовых установок-я и не писал, что там используются рибойлеры-я наоборот, обращал внимание, что их там вообще практически нет!
Про ЭП значит я не так понял. Наверно про 30% это в среднем, в каждом конкретном случае подход индивидуальный.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На ЭП я просто испарителей с паровым пространством не видел вообще, кроме холодильных циклов и собственно этиленовых и пропиленовых холодильников- вот что я имел ввиду

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может поделимся литературкой. Кто чем пользуется, считает наиболее полезной...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может поделимся литературкой. Кто чем пользуется, считает наиболее полезной...

Поделиться можно, но какой конкретно? Да и есть специальный раздел на эту тему:

Share this post


Link to post
Share on other sites

По самим колоннам и ректификации в целом симпатичный грозбук Kister "Distillation operation"

По ректификации интересен Александров "Перегонка и ректификация"

По методам расчета термодинамического равовесия, физ.-хим. данных смесей и индив. веществ нисчем не сравним Рид, Шервуд "Свойства газов и жидкостей"

И букварь, книги на ночь Норман П. Либермана...

Это так, то что используется очень часто...и еще не меньше десятка хендбуков, рекомендаций лицензиаров...все что потребуется и с чем сталкиваешься в работе - часто есть в литературе, только надо уметь искать и находить, что не всегда удается... :vopr:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Шервуд уже немного стар...рекомендую для расчета термодинамического равовесия, физ.-хим. нефти и углеводородов Riazi M.R. Characterization and Properties of Petroleum Fractions (ASTM International, 2005)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Нет слов - навыки "ручного" метода расчета ректификации/абсорбции/экстракции вызывают уважение, но кто сейчас этим занимается кроме студентов? Программы HYSYS, PRO-II, ChemCAD позволяют делать это лучше и на порядок быстрей. Это я к тому, что все (или почти все) библиотечные данные по продуктам там есть...

Share this post


Link to post
Share on other sites

а вы безоговорочно доверяете программам???...или знаете когда и для чего применять методики, которые заложенны в этих программах и границы их применения???...если интересно могу показать, как лажает любая из представленных вами программ на ровном месте...а вот знание хотябы принципов и идей которые заложенны в той или иной методике позволит вам избежать многих косяков...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Безоговорочно нельзя доверять и "ручному" расчету, технолог должен "чуствовать" процесс и ожидаемый результат для оценки корректности модели. Естественно важна и квалификация расчетчика. Лично я методик и границ не знаю, поскольку знания поверхностные. Но "пионерскими" проектами на производстве и не занимаются. Расчетную модель мы всегда первоначально подгоняем к фактическим параметрам работы заведомо исправного оборудования и только потом смотрим результаты вносимых изменений. В исследовательском подразделении почти все инженеры расчеты делают с использованием HYSYS (двое почти проффесионально), результаты расчетов показывают удовлетворительную и хорошую сходимость (относительные отклонения в пределах 1-5%) с фактическими параметрами реализованных проектов. В большей части это теплообмен, но есть несколько примеров ректификации.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На ООО "Лукойл-Волгограднефтепереработка" расчеты пару технологов делают полупрофессионально, в основном теплообмен...М-да, интересна квалификация инженеров в исследовательском подразделении, расчетном отделе? По большему производственники далжны не хуже владеть расчетами, чем проектировщики-кто же тогда косяки последних отслеживать будет, которые есть и будут всегда?

Да и подгонка процесса при определнных условиях далеко не означает, что при выходе за пределы этих условий не будет ошибки - вот здесь и нужно владеть хотя бы понятием, по каким методикам считают расчетные программы, где погрешность велика...многое приходит с опытом расчетов, но многое именно из справочников.

А Стасу спасибо за ссылку на книгу, только сам знаешь, английский-то у меня так...но посмотреть стоит...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уважаемый Юрий Георгиевич! Предидущим сообщением я не хотел ни упрекнуть, ни принизить Ваше предприятие - просто ощущение такое складывается, что такая ситуация повсеместна...Только инженер задумается о переходя на подобное предприятие, имеющий соответствующую квалификацию - еме говорят, что мест нет или такие специалисты не нужны, а потом специалисты этого же предприятия в тот же день приезжают консультироваться по техническим вопросом к "ненужному" человеку.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уважаемый Алексей Александрович!  Было бы  глупо обижаться  на  замтки в  форуме. Так  что Ваша последняя ремарка  излишняя. Однако,  по  моему, Вы  не  совсем  внимательно прочли пост 19,  или я  нечетко  изложил мысли. Несомненно Вы  правы,  что отечественные проектировщики сего  дня  практически разучились работать  без &quot;разжеванных&quot; до  мелочей базовых проектов  западных лицензиаров и  требуют тщательного контроля. Но  так  быть не  должно и,  надеюсь,  это  пройдет. Не  хочу,  чтобы последнее  выглядело  упреком,  к  сожалению не  по  вашей (проектировщиков) вине потеряно поколение  ученых прикладной науки и проектировщиков.  Но лично я  существенно по  другому понимаю задачу производственников,  нежеле искать ошибки...<br /><br />P.S. Это  хорошо,  что приезжают консультироваться. Не  бывает крупных специалистов широкого профиля. Но и держать ученого мужа на  предприятии ради решения одной частной проблемы (если  возникнет?),  думаю,  не  рационально.

Share this post


Link to post
Share on other sites

По самим колоннам и ректификации в целом симпатичный грозбук Kister "Distillation operation"

А что Кистер есть на русском?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уважаемый Алексей Александрович! Было бы глупо обижаться на замтки в форуме. Так что Ваша последняя ремарка излишняя. Однако, по моему, Вы не совсем внимательно прочли пост 19, или я нечетко изложил мысли. Несомненно Вы правы, что отечественные проектировщики сего дня практически разучились работать без "разжеванных" до мелочей базовых проектов западных лицензиаров и требуют тщательного контроля. Но так быть не должно и, надеюсь, это пройдет. Не хочу, чтобы последнее выглядело упреком, к сожалению не по вашей (проектировщиков) вине потеряно поколение ученых прикладной науки и проектировщиков. Но лично я существенно по другому понимаю задачу производственников, нежеле искать ошибки...<br /><br />P.S. Это хорошо, что приезжают консультироваться. Не бывает крупных специалистов широкого профиля. Но и держать ученого мужа на предприятии ради решения одной частной проблемы (если возникнет?), думаю, не рационально.

Юрий Георгиевич!

По моему - ученые мужи понемногу отходят в прошлое и в университеты. У нас же немного другая задача. И горе тому проектировщику, который не знает и не чувствует производство.

Да, на основе базовых проектов Западных инжениринговых компаний выполняется многое, но ведь базовым проектом установку не построишь...

Работа инженера-технолога на производстве-это отнють не только решение жизненных проблем начальников и операторов - это оптимизация технологического процесса, решение различных проблем при текущей работе, измнение состава сырья и продуктов и многое другое...и здесь никак не обойдешься ни без знания расчетных программ, ни без принципа работы оборудования...

А то, что многие хорошие технологи работают проетировщиками - это только лишь свидетельствует о том, что их "знания" только будут мешать работе действующего производства, а в этой сфере они нашли свое востребованное место...Но мне хочется верить, что это все-таки временно, и люди, которые должны быть на производстве-там будут!

Удачи Вам, и всем другим участником наших дискуссий в Новом году!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.