بخشی از مقاله
چکیده
فاکتور رسوب گرفتگی از مهمترین پارامترها در طراحی یک مبدل حرارتی می باشد. عدم تخمین صحیح این فاکتور می تواند باعث بروز مشکلاتی در مبدلهای حرارتی و نرسیدن سیالات فرایند به دمای مورد نظر شود. در این مقاله جریانهای موجود در واحد پیش گرمکن نفت خام در پالایشگاه تهران در نظر گرفته شده و شبکه مبدلهای حرارتی واحد تقطیر طراحی می شود. سپس با استفاده از ضرایب رسوب گرفتگی در استاندارد طخمT مبدلها طراحی شده و سطح کل شبکه و هزینه آن تخمین زده می شود. با تغییر ضریب رسوب گرفتگی در مبدلهای حرارتی میزان تاثیر تغییر ضریب رسوب گرفتگی در سطح و هزینه شبکه مبدلهای حرارتی معین می شود. در نهایت مبدلهای شبکه با استفاده از وسایل افزاینده انتقال حرارت و بفلهای مارپیچی یا حلزونی١ طراحی شده و هزینه آن مورد محاسبه قرار می گیرد
مقدمه
رسوب نفت خام در مبدلهای حرارتی پیش گرمکن واحد تقطیر اتمسفریک باعث میلیاردها دلار هزینه اضافی در پالایشگاهها می شود]۱.[ برای یک واحد پیش گرمکن با ظرفیت یکصد هزار بشکه در روز یک درجه افت دما می تواند باعث افزایش هزینه سوخت به میزان ۰۰۰،۰۴ دلار و انتشار ۰۵۷ تن دی اکسید کربن شود]۲.[ در برخی از پالایشگاههای کشور ایجاد رسوب باعث ایجاد ۰۵ درجه افت دما می گردد.
از طرفی تشکیل رسوب باعث افزایش افت فشار و در نتیجه افزایش بار پمپها می شود. برای واحد ذکر شده در بالا ۰۱% افت فشار می تواند باعث ۰۰۰،۰۲ دلار هزینه اضافی در سال گردد. در برخی واحدها مشکلات ناشی از افت فشار بسیار پر هزینه تر از مشکلات ناشی از کاهش بازیافت حرارت می باشد]۳.[ تمامی مشکلات بالا به علت عدم تخمین صحیح ضرایب رسوب گرفتگی برای نفت خام می باشد. یکی از دلایل مهم عدم تخمین صحیح ضریب رسوب گرفتگی برای نفت خام, تفاوت ترکیب نفتهای مختلف با یکدیگر می باشد. در این مقاله تاثیر تغییر ضرایب رسوب گرفتگی در روی سطح و هزینه شبکه به طور کامل بررسی شده و در نهایت اثر بکارگیری وسایل افزاینده انتقال حرارت در طرف لوله های مبدل و همچنین استفاده از بفلهای حلزونی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
طراحی شبکه مبدلهای حرارتی پیش گرمکن واحد تقطیر پالایشگاه تهران
در این قسمت, طراحی شبکه مبدلهای حرارتی برای واحد پیش گرمکن پالایشگاه تهران مورد مطالعه قرار می گیرد. لازم به ذکر است که هدف از این قسمت اصلاح شبکه موجود نبوده و هدف بررسی تاثیر ضرایب رسوب گرفتگی بر روی سطح و هزینه شبکه می باشد. جریانهای موجود در واحد پیش گرمکن در جدول - ۱ - داده شده است.
جدول۱-مشخصات جریانهای فرایندی پیش گرمکن پالایشگاه تهران]۷[
برای طراحی شبکه مبدلها ابتدا بایستی مورد محاسبه قرار گیرد. به این منظور بایستی هزینه سرمایش و گرمایش خارجی برای شبکه معلوم بوده و هزینه مبدلها مشخص باشد. هزینه های گرمایش و سرمایش خارجی به صورت زیر محاسبه می شود:
برای هزینه مبدل حرارتی از رابطه زیر استفاده می شود
با استفاده از روش ضریب انتقال حرارت ثابت مورد محاسبه قرار می گیرد. به این منظور برای هر یک از
جریانها برای سرمایش خارجی صحت و برای گرمایش خارجی در نظر گرفته
شکل - ۱ - منحنیهای مرکب را برای جریانهای سرد و گرم نشان می دهد.
