Моделирование работы узла подогрева регенерирующего газа блока комплексной очистки
Удаление из воздуха влаги, молекул углекислого газа, ацетилена и других углеводородов - задача комплексной очистки в схеме работы воздухоразделительной установки. Характеристика основных факторов, от которых зависит поглощающая способность цеолитов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.02.2021 |
| Размер файла | 428,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Моделирование работы узла подогрева регенерирующего газа блока комплексной очистки
Нитченко К.А., Шарапов А.И.
Аннотация: в работе рассмотрена схема воздухоразделительной установки (ВРУ) “Linde” предлагается создание универсальной математической модели для изучения процесса, протекающего в теплообменном аппарате, входящего в состав блок комплексной очистки с целью: анализа исходных данных и разработки оптимальных технологических режимов работы аппарата.
Ключевые слова: теплообменный аппарат, коэффициент теплопередачи, интенсификация, адсорбция.
Annotation: in the paper, the Linde air separation unit (ASU) scheme is proposed to create a universal mathematical model for studying of the process in the heat exchange apparatus, which is part of the complex cleaning unit in order to: analyze the source data and develop the optimal technological modes of operation of the apparatus.
Keywords: heat exchanger, heat transfer coefficient, the intensification of the adsorption.
В данной статье рассматривается ВРУ “Linde”, но более детально изучен блок комплексной очистки. Комплексная очистка в схеме работы ВРУ применяется с целью удаления из воздуха влаги, молекул углекислого газа, ацетилена и других углеводородов, которые хорошо растворяются в атмосферном воздухе. Согласно исследованиям в воздухе содержится 0,03% CO2удаление, которого облегчает технологический режим работы установки. Блок комплексной очистки (БКО) состоит из: адсорберного блока (два адсорбера, работающих попеременно), заполненного цеолитом и алюмогелем, фильтра, электродвигателя, контрольно-измерительных приборов, арматуры, теплообменного оборудования для подогрева регенерирующего газа, которым является отбросной азот с верхней колонны ВРУ.
Поглощающая способность цеолитов зависит от адсорбируемого газа; она наименьшая для CO2. Поэтому длительность цикла очистки воздуха и размеры адсорберов при использовании цеолитов и алюмогеля определяются степенью очистки воздуха от двуокиси углерода. После насыщения адсорбционную способность цеолитов необходимо восстановить, т.е. провести их регенерацию. Регенерацию адсорбента проводят противотоком.
Азот, отбираемый с верхней колонный имеет концентрацию примерно 95,2% (именно поэтому он называется отбросным), отправляется на данном этапе технологической схемы в целях экономии расхода азота для регенерации адсорберов в азотный подогреватель и нагретый в нем до 400 -460 К направляется на десорбцию цеолита в адсорбер. Из регенерирующего адсорбера азот поступает в водяной холодильник. [2, c.143] Удаление двуокиси углерода, влаги и высших углеводородов из системы циркуляции производят путем сброса в атмосферу 40% адсорбирующего азота с одновременной подпиткой циркуляционного контура таким же количеством сухого азота из блока разделения. Десорбция адсорбента заканчивается при достижении температуры на выходе из адсорбера 270К.
В данной статье была разработана математическая модель азотного теплообменного аппарата, которая на основании исходных данных позволяет получить численные значения основных термодинамических параметров, благодаря которым можно говорить о коэффициенте полезного действия аппарата, составлять режимные карты для необходимых режимов работы ВРУ. Греющий средой является перегретый пар, а нагреваемой отброснойазот, поступающий из верхней колонны ВРУ. Схема движения противоточная, так как именно она позволяет получить больший логарифмический напор [1, с.23], и уменьшить площадь поверхности нагрева, что существенно снижает экономические составляющие аппарата. В результате протекания теплообменного процесса греющая среда (перегретый пар) изменяет свое агрегатное состояние (перегретый пар-конденсат-охлажденный конденсат), а нагреваемый азот все время находится в газообразном состоянии. Таким образом получается, что теплообменной аппарат разбит на три зоны.
Исходными параметрами сред, поступающих в азотный подогреватель являются рекомендуемые значения для технологического процесса, на основе которых и разрабатывается модель. Исходные данные для обработки представлены в таблице 1.
цеолит воздухоразделительный углекислый
Таблица 1. Исходные данные для анализа
После того как исходные данные введены, для любой модели необходимо составить блок-схему, по которой программа обрабатывает данные. Блок-схема представлена на рисунке 1. Далее рассмотрим основные критерия и формулы для вычисления термодинамических параметров, а именно коэффициент теплоотдачи, критерий Рейнольдса, коэффициент теплопередачи, на основе этих данных программа производит вычисления. Результаты расчетов представлены на рисунке 3.
Рисунок 1. Блок-схема программы
Коэффициент теплоотдачи (а) - характеризует интенсивность теплообмена между окружающей средой и поверхностью тела. Данный коэффициент находится через критериальное уравнение:
(1)
где, с,п.т-коэффициенты, зависящие от режима потока среды. Критерий Рейнольдса - это отношение сил инерции к силам вязкости.
(2)
где, w-скорость потока [м/с]; d-диаметр трубопровода м]; н-кинематическая вязкость [м2 /с].
Коэффициент теплопередачи (к) - это величина, выражающая удельный тепловой поток, Вт/м2-К, проходящий через 1м2 поверхности ограждения при разности температур на ее поверхности, равной 1 К.
(3)
где, Q-тепловой поток [Вт];
Б-площадь поверхности [ м2];
Дtср.лог.-логарифмический напор [К].
При расчете основных термодинамических характеристик был рассчитан каждый участок, где происходит процесс теплообмена. Участок I - охлаждение перегретого пара до температуры насыщения. Участок 11- конденсация пара. Участок III- глубокое охлаждение конденсата.
После выполнения расчетов так же программа строит график изменения температур в зависимости от прохождения потоками определенного участка, где происходит теплообмен. Данный график представлен на рисунке 2. Таким образом мы можем наблюдать за динамикой изменения термодинамических параметров.
Рисунок 2. Характер изменения температур рабочих жидкостей при противотоке
Изучив данный участок технологической схемы, были так же выявлены меры, с помощью которых можно повысить эффективность теплообменного аппарата:
Подавать греющий теплоноситель при более низком давлении.
Изменение конструкции теплообменного аппарата.
Рисунок 3. Результаты расчета универсальной модели
Литература
1. Трошин А.Ю., Дахин С.В. Конструктивный и поверочный расчеты низкотемпературных теплообменных аппаратов: Учеб.пособие. Воронеж.гос. тех. Ун-т, 2003. 110 с.
2. Трошин С.С., Шарапов А.И., Коваленко И.А., Способы повышения производительности предприятия. Производственный энергоаудит. // В книге: Школа молодых ученых материалы областного профильного семинара по проблемам технических наук. Администрация Липецкой области; Управление образования и науки Липецкой области; Липецкий государственный технический университет. 2017. С. 142-144.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация углеводородных газов. Процесс очистки газов от механических примесей. Осушка газа от воды гликолями. Технология удаление сероводорода и углекислого газа. Физико-химические свойства абсорбентов. Процесс извлечения тяжелых углеводородов.
презентация [3,6 M], добавлен 26.06.2014Физико-химические свойства этаноламинов и их водных растворов. Технология и изучение процесса очистки углеводородного газа на опытной установке ГПЗ Учкыр. Коррозионные свойства алканоаминов. Расчет основных узлов и параметров установок очистки газа.
диссертация [5,3 M], добавлен 24.06.2015Виды сепараторов как устройств для очистки всевозможных газов смесей от механических примесей и влаги, находящейся в мелкодисперсном виде. Принцип работы оборудования, нормативная документация. Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.10.2014Процесс очистки и осушки сырого газа, поступающего на III очередь Оренбургского ГПЗ. Химизм процесса абсорбционной очистки сырого газа от примесей Н2S, СО2. Краткое техническое описание анализатора АМЕТЕК 4650. Установка и подключение системы Trident.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 31.12.2015Анализ газовых горелок: классификация, подача газа и воздуха к фронту горения газа, смесеобразование, стабилизация фронта воспламенения, обеспечение интенсивности горения газа. Применения систем частичной или комплексной автоматизации сжигания газа.
реферат [1,2 M], добавлен 23.12.2011Характеристика технологического процесса, установка очистки газа от сераорганических соединений. Сбор экспериментальных данных, определение точечных оценок закона распределения результатов наблюдений. Построение гистограммы, применение контроля качества.
курсовая работа [102,6 K], добавлен 24.11.2009Схема добычи, транспортировки, хранения газа. Технологический процесс закачки, отбора и хранения газа в пластах-коллекторах и выработках-емкостях. Базисные и пиковые режимы работы подземных хранилищ газа. Газоперекачивающие агрегаты и их устройство.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 14.06.2015Характеристика Уренгойского газоконденсатного месторождения. Описание оборудования для очистки и одоризации газа. Рассмотрение источников и основных производственных опасностей на месторождении. Определение себестоимости газа, расчет заработной платы.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 21.10.2014Назначение и цели создания автоматизируемой системы управления технологическими процессами. Приборы и средства автоматизации абсорбционной установки осушки газа. Оценка экономической эффективности применения кориолисовых расходомеров Micro Motion CMF.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 22.04.2015Анализ общих сведений по Уренгойскому месторождению. Тектоника и стратиграфия. Газоносность валанжинского горизонта. Свойства газа и конденсата. Технологическая схема низкотемпературной сепарации газа. Расчет низкотемпературного сепаратора очистки газа.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.06.2014Расчетная схема воздухоразделительной установки. Материальные и энергетические балансы блока разделения. Определение количества перерабатываемого воздуха и доли продуктов разделения. Расчет процесса ректификации и проектный расчет теплообменника.
курсовая работа [1018,6 K], добавлен 22.07.2014Общая характеристика проблемы очистки воздуха от аммиака. Использование воды в качестве поглотителя. Описание схемы абсорбционной установки. Рассмотрение основных типов насосов для перемещения капельных жидкостей. Расчет теплообменного аппарата.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.12.2015Описание технологического процесса и конструкции аппаратов и оборудования для очистки газа от сероводорода. Разработка алгоритмической и функциональной схемы автоматизации процесса. Разработка схемы средств автоматизации; экономическое обоснование.
дипломная работа [5,6 M], добавлен 22.10.2014Расчет пылеуловительной установки для очистки воздушного потока, состоящей из прямоточного циклона и батарейного циклона. Определение расхода газа, при котором обеспечиваются оптимальные условия для работы циклонного элемента, расчет потерь давления.
практическая работа [123,8 K], добавлен 18.04.2010Система термической очистки газовых выбросов при использовании в качестве топлива природного газа. Обоснование и выбор системы очистки с энергосберегающим эффектом. Разработка и расчет традиционной системы каталитической очистки от горючих выбросов.
курсовая работа [852,0 K], добавлен 23.06.2015- Автоматизация установки комплексной подготовки газа заполярного газонефтеконденсатного месторождения
Модернизация системы автоматизации цеха осушки газа путем подбора анализатора температуры точки росы. Описание функциональной схемы автоматизации. Уровень оперативно-производственной службы промысла. Методика расчета экономической эффективности проекта.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 22.04.2015 Физико-химические, химические, биологические и термические методы очистки сточных вод. Характеристика хлебопекарных дрожжей. Приготовление растворов питательных солей. Схема очистки сточных вод на производстве. Расчет гидроциклона и отстойника.
курсовая работа [592,4 K], добавлен 14.11.2017Газовый сепаратор как аппарат для очистки продукции газовых и газоконденсатных скважин от капельной влаги и углеводородного конденсата, твердых частиц и других примесей, принципы его работы. Описание технологического процесса и его автоматизация.
курсовая работа [685,8 K], добавлен 04.09.2015Синтез функциональной и структурной схем автоматической системы управления технологическим процессом. Методика проектирования автоматизированной системы блока очистки, синтез, режимы работы, принципы управления. Рассмотрение алгоритма ее функционирования.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 23.12.2012Общая характеристика работы компрессорной станции. Данные о топографии и расположении объекта. Описание работы газоперекачивающих агрегатов компрессорных цехов. Гидравлический расчет газопровода, системы очистки газа; обслуживание и ремонт роторов.
дипломная работа [486,1 K], добавлен 19.07.2015
