Автор24

Информация о работе

Подробнее о работе

Страница работы

ДИПЛОМ - ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ. СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОКСООТЛОЖЕНИЯ И НАУГЛЕРОЖИВАНИЯ

  • 92 страниц
  • 2021 год
  • 0 просмотров
  • 0 покупок
Автор работы

SergioKO

1200 ₽

Работа будет доступна в твоём личном кабинете после покупки

Гарантия сервиса Автор24

Уникальность не ниже 50%

Фрагменты работ

ГЛАВА 1
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ.
СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОКСООТЛОЖЕНИЯ И НАУГЛЕРОЖИВАНИЯ

1.1 Трубчатые печи нефтепереработки и нефтехимии

Трубчатые печи принято считать основной группой огневых агрегатов на большинстве технологических установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Такого типа агрегаты эксплуатируются, когда требуется обеспечить нагрев протекающей жидкости до температур больших порядка 230 °С.
Важным свойством из многих классификационных характеристик индустриальных трубчатых печей можно считать, что их целевая принадлежность - эксплуатация в условиях уже существующего технологического агрегата [1]. В связи с чем, многие печи, уже используемых в качестве нагревателей разных жидкостей, характеризуется достаточно большой производительностью и требуемыми температурными режимами нагрева (300 - 500 ºС) углеводородных сред (установки АТ, АВТ, вторичная перегонка бензина, ГФУ). Представленная группировка печных агрегатов нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья эксплуатируются как реакторы. Их эксплуатационные режимы различаются величинами высокотемпературного режима разложения углеводородного материала и низкой массовой скоростью (агрегаты пиролиза, конверсии углеводородных газов и др.).
Большое количество уже имеющихся трубчатых агрегатов радиантно-конвекционные (рисунок 1.1). Такого типа установки включают в себя: радиационную зону, в которой происходит сжигание горючего вещества, и энергия к технологическим трубам передается, основным способом, излучением от пламени и высокотемпературных поверхностей огнеупорной теплоизоляции, и конвекционную зону, в которую транспортируются отработанные горячие газы от сгорания горючего вещества из радиационной зоны. B зону конвекции энергия к обрабатываемому веществу передается главным образом конвекцией и частично излучением трехатомных элементов отработанных газов.
....


1.2 Трубчатые змеевики конвекционной и радиантной камер

Главным узлом трубчатых печных агрегатов можно считать трубу- змеевик, берущий существенную тепловую нагрузку со стороны продуктов сгорания горючего. Трубчатый змеевик также есть наиболее дорогостоящим элементом печного агрегата. Трубчатый змеевик получают из бесшовных горячекатаных труб и печных двойников (ретурбентов) или калачей. Для печных агрегатов пиролиза, конверсии углеводородного сырья эксплуатируются безретурбентные сварные трубчатые змеевики, которые долговечней [1]. Размер стенки змеевика может варьироваться от 6 до 15 мм, и обусловлен от температуры и давления в змеевике. Змеевик с большим размером стенки, составляющим около трети внешнего диаметра, применяется лишь в случае обработки продукта при больших давлениях (20 - 70 МПа) [5]. Помимо температуры и давления на змеевик с внутренней стороны влияет коррозионную реакцию обрабатываемый продукт, а с внешней стороны агрессивная атмосфера горячей дымовой среды печного агрегата.
В определенном соотношении от применяемых режимов работы трубы, возможно, применять как из стандартной конструкционной углеродистой стали, так и из других сплавов на основе никеля (таблица 1.1) [1 , 6].
На печных агрегатах АТ, АВТ, ВТ, где температурный режим работы постоянный и температура нагрева продукта относительно низка, в связи коррозионных характеристик нефти используют печные змеевики из следующих углеродистых сталей: Сталь 10, Сталь 20, возможны легированные стали, такие как 15Х5М и 15Х5ВФ. Такие змеевики отличаются высокой теплоустойчивостью и не претерпевают высокой коррозии.
...

1.3 Основные дефекты трубчатых змеевиков и их причины

Обзор повреждений печных змеевиков делает возможным классифицировать их в отношении причин их возникновения следующим образом [1]:
- повреждения, появившиеся при изготовлении труб;
- повреждения, образовавшиеся при сварке труб;
- повреждения, образовавшиеся в результате работы и при восстановлении печного агрегата.
Повреждения, сопряженные с производством печных змеевиков, прослеживаются довольно не часто, что объясняется непрерывным апгрейдом технологических режимов и послеоперационным способом контроля качества при изготовлении змеевика на специализированных предприятиях.
В сварных швах обычно наблюдаются следующие повреждения: трещины, подрезы, резкие переходы от основного металла к металлу шва, прожиги, наплавы и т.д.
При постоянном влиянии жестких рабочих условий и агрессивных сред появляются серьезные структурные преобразования стали печных змеевиков, что в свою очередь влечет к уменьшению пластичности, увеличению хрупкости и досрочному разрушению трубчатых змеевиков. Повреждения печных труб, наблюдаемых в процессе их работы, встречаются не так редко (таблица 1.2).
....

1.3.1 Коксоотложение на внутренней поверхности печных труб

Процесс отложения углеродного материала на внутреннем слое трубы трубчатых печных агрегатов принято считать отрицательным фактором, и он наблюдается при нагреве и испарении практически любого нефтяного сырья. Образование углеродного материала в змеевиках печных агрегатов влечет к уменьшению выхода готового продукта, дополнительному потреблению тепла и уменьшению общего ресурса работы змеевиков. Производственный персонал непрерывно пытаются отыскать компромисс между продолжительностью непрерывной работы и уменьшением получаемого продукта и обозначают задачу для достижения - увеличить ресурс работы печного агрегата между простоями на выжигание углеродного остатка из змеевика. Позитивный выход из проблемы с отложением углеродного остатка приводит к высокой экономии: на стандартном этиленовом агрегате годовая экономия от такого мероприятия обычно достигает 5 - 20 млн. долларов США [8].
Углеродные отложения являются материалом с включением углерода свыше 90%. Из литературы [9] известно, что качественно обработанный кокс содержит в своей основе карбиды (углеродных частиц), которые принято считать конечным материалом при преобразовании ароматических углеводородов.
Известны два направления, по которым происходят отложения кокса в змеевике. "Каталитическое" образование углеродного материала получается на чистом слое металла, когда окалина, содержащая никель и железо, при высокой температуре катализирует дегидрирование углеводородов. Материалы, скопившиеся на внутреннем слое змеевика, преобразуются в волокнистый кокс (рисунок 1.2).
"Асимптотическое" отложение углеродного материала протекает на поверхности, на котором уже имеется посторонний материал. Углеводороды газовой фазы взаимодействуют с этим слоем, образуя при этом аморфный углеродный материал, который постепенно преобразуется в тонкодисперсный материал. Свободнорадикальный механизм получения углеродного остатка наблюдается в основном во взаимодействии свободных радикалов и газовой фазе с макрорадикалами на поверхности кокса. Конденсация – это некаталитические реакции на поверхности металла или кокса.
....

1.3.2 Науглероживание металла

Образование углеродного материала на внутреннем слое змеевика приводит к интенсивному науглероживанию металла самой трубы. Сам по себе этот процесс чрезвычайно сложный и зависит как от скорости образования углеродного материала, так и от цикличности его удаления. Тем не менее, что вопрос обогащения углеродом металла в основном важна для высокотемпературных печных агрегатов пиролиза углеводородов, повреждения, связанные с проникновением углерода в металл, присутствуют на многих печных агрегатах химической и нефтехимической промышленности.
Включения углерода в металл влечет к уменьшению пластичности металла и превращает змеевик в более подверженный к дефектам из-за напряжений, возникающих при периодических переменах температуры или под воздействием изгиба. Происходит увеличение объема и коэффициента теплового расширения науглероженной поверхности трубы, в результате чего развиваются большие внутренние напряжения, чреватые разрушением труб [1, 7].
В случае ресурса работы в количестве 1,5 тыс. ч. размер науглероженного слоя пиролизного змеевика составляет 2 — 3 мм, а к 20 тыс. ч. науглероженная величина достигает размера до 6 мм и начинает задавать свойства материала [7]. Наблюдения за змеевиками из горячекатаных труб из стали 10Х23Н18, эксплуатировавшихся в печных агрегатах пиролиза бензина 3200 ч. продемонстрировали, что углерод поступает в металл на глубину 1,5 - 2,0 мм; дефект носит характер межкристаллитной и сплошной поверхностной коррозии. B средах, содержащих углеводороды и водород при температурах 530 - 600 °С‚ избыточном давлении 2 - 5 МПа (установки каталитического риформинга), глубина науглероживания труб из стали 15Х5М достигает до 3,5 - 5,0 мм за 7 лет эксплуатации [18].
Эффект обогащения стали углеродом, который протекает в стенках змеевика нагревательных печных агрегатов, наблюдаются в стенках реакторов установок замедленного коксования (УЗК), хотя температура образования углеродного остатка не обеспечивает высокую скорость диффузии углерода в сталь [19].
При проведении послойного химического анализа образцов металла, вырезанного из различных мест оболочек реакторов УЗК было, обнаружено, что имеет место науглероживание в плакирующем слое металла (рисунок 1.4) [16].
....

1.4.1 Введение в сырье ингибиторов коксообразования

Предотвращение отложения кокса можно достигнуть вводом в сырье специальных присадок (0,001 - 10 %), так называемых ингибиторов коксообразования. Чаще всего в качестве ингибиторов применяют сернистые соединения, например, диметилсульфид или диметилдисульфид. Эти соединения препятствует процессам полимеризации и конденсации исходного вещества, приводящим в конечном итоге к образованию кокса, a также замедляют науглероживание труб [1]. В числе других добавок описаны соединения, содержащие фосфор и олово.
Перспективными ингибиторами коксообразования служат соли щелочных металлов (например, карбонат калия), являющиеся катализаторами газификации органических соединений и кокса кислородом или водяным паром [19]. Установлено, что при работе с карбонатом калия количество уносимого из пиролизной печи кокса снижается в 2 - 5 раз. Еще большее уменьшение уноса кокса достигается при увеличении степени разбавления сырья водяным паром, снижении температуры процесса и уменьшении времени пребывания реакционной массы в трубчатом змеевике. При подаче карбоната калия не только предотвращается отложение кокса на стенках труб, но и происходит газификация ранее отложившегося кокса.
Отрицательным фактором, ограничивающим применение ингибиторов на основе солей щелочных металлов является интенсивное повреждение защитной пленки поверхности металла вследствие накопления солей внутри пирозмеевиков, в норах металла и сварных швов и последующий их расплав при температуре плавления. Так, исходя из результатов испытаний, сделан вывод о невозможности применения K2CО3 в пирозмеевиках из центробежнолитой стали 45Х25Н20С2 для печей пиролиза бензина [13].
....

1.4.2 Механическая обработка внутренней поверхности труб

Первые центробежнолитые трубы для змеевиков печей применяли без механической обработка внутренней поверхности [1]. Такая поверхность оказывалась нестойкой к действию углерода и коррозионным разрушениям. На ней очень быстро появлялись коррозионные язвины и выпучивания наблюдались выделения графита и хрупкие разрушения. Без дефектов оставались только места сварных соединений труб. В результате тщательного обследования удалось установить причину: сварные швы, которые механически обрабатывались для уменьшения местных сопротивлений движению потока сырья, оказывались более стойкими к коррозионных разрушениям.
Подвергая механической обработке поверхность печных труб, можно повысить стойкость материала к воздействию агрессивной среды. Теперь механическая обработка - обязательная технологическая операция производства центробежных труб. Проточкой удаляется пористый слой с вредными примесями, a затем чистовой доводкой получают гладкую поверхность. Такая поверхность быстрее покрывается оксидной пленкой, которая при эксплуатации змеевика не только защищает металл, но и замедляет процесс отложения кокса внутри труб, что позволяет ликвидировать местные перегревы.
Вопрос о влиянии чистоты обработки поверхности на жаростойкость труб стал предметом многочисленных исследований. Было найдено [13], что значения шероховатостей на внутренней поверхности труб не должны превышать R = l - 2 мкм.
....


ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ДВУМЕРНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ЗАДАЧИ В ПК ANSYS

В настоящее время средства автоматизации инженерного анализа (Computer Aided Engineering, CAE-системы), основанные на численных методах, активно используются в процессе конструкторско-технологической подготовки производства для проведения проверочных и проектировочных расчетов. Использование CAE - систем позволяет предприятиям экономить время и деньги на натурных испытаниях макетов изделий, а главное – повышать качество выпускаемой продукции.
В связи с тем, что на российских предприятиях большое распространение приобрела программа ANSYS, обеспечивающая широкие возможности конечно-элементного анализа различных объектов, анализ тепловой модели коксоотложения в трубе в данной главе будет проводиться с помощью именно этой программы.
Любой расчет в ПК ANSYS, как правило, включает 4 этапа:
1. Предварительные решения:
a. Какой тип анализа необходим?
b. Что моделировать?
c. Какой тип элементов выбрать?
2. Подготовка модели:
a. Требуется задать материал;
b. Требуется создать или импортировать геометрию;
c. Требуется создать КЭ сетку;
3. Расчет:
a. Приложить нагрузки;
b. Провести расчет;
4. Обработка результатов:
a. Просмотреть результаты;
b. Проверить адекватность решения;
....

2.1 Постановка задачи

Змеевик трубчатой печи выполнен из трубы 09Г2С внешним диаметром 219 мм и внутренним 203 мм (толщина стенки составляет 8 мм). По трубе протекает жидкая среда, которая нагревается за счет того, что во внешнюю поверхность змеевика поступает тепловой поток. Плотность теплового потока в этом случае составляет qвнеш = 29000 ºС; коэффициент конвективной теплоотдачи ak = 2000 Вт/(м2• ºС); температура нагреваемой жидкости tжид = 275 ºС.
Требуется определить температуру в сечении трубы для случая, когда нет и имеется слой коксоотложения (труба силицированна). Отсутствие кокса на внутренней поверхности соответствует случаю, когда внутренняя поверхность силицирована, а случай с коксоотложением соответствует случаю, когда на необработанную трубу налип слой материала.
....

2.4 Построение геометрической модели объекта

Для случая трубы без коксообразования строим кольцо с внешним и внутренним диаметрами 219 и 203 мм соответственно (рисунок 2.4, а). Для случая трубы с коксообразованием строим кольцо с внешним и внутренним диаметрами 219 и 203 мм соответственно и строим кольцо с внешним и внутренним диаметрами 203 и 183 мм (рисунок 2.4, б).
Последовательность действий для создания сечения стальной трубы:
MAIN MENU →PREPROCESSOR →MODELING→CREATE→ AREAS→CIRCLE→BY DIMENSIONS:
RAD1 – 0.1095; RAD2 – 0.1015; THETA1 – 0; THETA2 – 360.
Последовательность действий для создания сечения коксообразования:
MAIN MENU →PREPROCESSOR →MODELING→CREATE→ AREAS→CIRCLE→BY DIMENSIONS:
RAD1 – 0.1015; RAD2 – 0.0915; THETA1 – 0; THETA2 – 360
...

2.9 Построение конечно-элементной модели

При выполнении задания программный комплекс ANSYS применяет конечно-элементный прием геометрии предмета – сетку узлов и элементов. Визуализация различных сеток представлены на рисунке 2.16.



Рисунок 2.16 – Примеры построения конечно-элементных сеток:
а) сетки, отличающиеся размером элементов;
б) произвольная и упорядоченная сетки

Применяется несколько методов создания сетки. Для авто генерации хаотичной сетки (рисунок 2.16, б) используют модуль случайной сетки, который способен выполнять сетку на предмете различной геометрии. Сетка способна создаваться из треугольных, четырехугольных и четырехгранных примитивов. Применение тетраэдрной сетки позволяет создать трехмерную сетку большого качества. Модуль создания сетки наделен способностью менеджмента качеством самой сетки. Сетки создаются исходя из кривизны площади модели, величина элементов может селектироваться фиксацией величины свойства; имеются также алгоритмы сглаживания и оптимизирования величины сетки. Допускается реализация деления граничной линии, фиксировать величины элементов в области указанных областей, коэффициенты растяжения или сжатия сетки в направлении границ, управлять кривизной, автоматически задавать элементы требуемой величины вдоль границ предмета. С целью интегрирования областей с разной сеткой шестигранные сетки допускается выбирать четырехгранные из пирамидальных элементов.
Генерация правильной сетки повышает точность полученных результатов и требует предварительного разделения предмета на области с примитивной геометрией, фиксация для данных областей параметров элементов и команд регулировки качеством сетки. Правильная сетка вполне может включать в себя шестигранные, четырехугольные и треугольные примитивы. Двумерные элементы могут быть четырехугольными или треугольными, а трехмерные элементы – только шестигранными. Шестигранные элементы можно использовать для элементарных зон предмета, для остальных – тетраэдрные.
...

ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Постпроцессор /POST26 представляет графические и табличные значения решения. Результаты, внесенные в базу данных в процессе проработки модели, представляются на анализ, на монитор или распечатываются на принтере. Допускается визуализация решений в плоскостях, пересекающих объект.
Постпроцессор /POST26 также способен преобразовывать массивы решеинй, сортировать, комбинировать, создавать на их базе табличные результаты или графические визуализаторы.
Табличные результаты необходимы для включения их в пояснительные записки, презентации и т. д. Им можно визуализировать в приемлемый вид, сортировать. Презентабельными могут быть решения, внесенные в графической форме. Можно представлять области равных величин в виде изолиний, цветных полос, изоповерхностей. Могут создаваться профили результатов, линии тока. Профиль результатов – это график, который демонстрирует переменность искомого параметра на заданной разработчиком траектории. Линии тока демонстрируют путь перемещения частиц в движущемся потоке.
К данным на профиле результатов могут применяться математические операции (интегрирование, дифференцирование, умножение, скалярное и векторное произведение). Математическую обработку можно проводить для информации из таблиц конечных элементов. Результаты решения можно занести в таблицу элемента и использовать ее для выполнения арифметических операций над содержимым колонок таблицы. К наиболее распространенным операциям относятся сложение, умножение, деление, использование экспоненциальной зависимости и вычисление коэффициента запаса. Большинство операций с результатами выполняют для одного (например, последнего) шага решения.
....

3.2 Просмотр и анализ результатов случая трубы с коксоотложениями

Изображение полей температуры в виде изолиний:
MAIN MENU→GENERAL POSTPROC→
PLOT RESULTS →CONTOUR PLOT→
Nodal Solu → DOF Solution → Nodal Temperature

Текущее изображение на экране показано на рисунке 3.6.


Рисунок 3.6 – Температурное распределение в трубе
для случая с коксоотложениями (показания в ºС)

Представим результаты в графическом виде:
MAIN MENU→ GENERAL POSTPROC→PLOT RESULTS→PATH OPERATIONS→ DEFINE PATH→BY NODES
Курсором выделяем два узла на левой и правой границах трубы (длина этого пути равна 0,012 м) →OK→переменной name присваивается имя FLUX1 →OK.
Определяем параметр, который должен выводиться на график:
MAIN MENU→ GENERAL POSTPROC → PLOT RESULTS→PATH OPERATIONS→MAP ONTO PATH (отобразить вдоль пути) → в меню выбирается: DOF solution, значение Temperature TEMP, →OK.
Построить график:
MAIN MENU→GENERAL POSTPROC→ PLOT RESULTS →PATH OPERATIONS→PLOT PATH ITEM (отобразить пункт пути) →ON GRAPH
В меню выбрать параметр TEMP →OK.
На графическом экране появится график (рисунок 3.7). График имеет линейный характер с резким преломлением, так как это связано с тем, что коэффициент теплопроводности материала трубы и коксоотложения имеют разные значения.
....

3.3 Проверочный расчет температуры стенки трубы аналитическим способом

Целью данного этапа является определение температуры стенки классическим – аналитическим методом.
Уравнение теплового баланса для трубчатой печи:
Q_прих=Q_расх
где Qприх, Qрасх - статьи прихода и расхода тепла соответственно, кДж/кг.
Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.
Статьи расхода тепла:
Qрасх=qпол+qух+qпот
где qпол,qух,qпот - соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.
Статьи прихода тепла:
Qприх=Qрн+Сm∙tm+𝛼∙L0∙Cв∙tв+Wф∙Сфп∙tфп
где Сm, Cв, Сфп, - соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;
tm,tв, tфп, - температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, оС.
Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и ими часто в технических расчетах пренебрегают.
Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:
Qприх=Qрасх≈Qpн
а Qприх=qпол+qух+qпот=Qpн
....

Как правило, огромное количество трубчатых печей нефтепереработки и нефтехимии применяется при жестких условиях, имеющие высокие давления, температуру, а также агрессивность окружающей среды. Большая температура и свойства обрабатываемого сырья приводят к образованию и наросту на внутренней поверхности печных труб углеродсодержащего материала, способного через адгезионные и диффузионные механизмы оказывает отрицательное воздействие и уменьшает эксплуатационную надежность всего агрегата.
Образование углеродсодержащего материала уменьшает ресурс жизни печного агрегата и приводит к дополнительному потреблению энергии, так как зарастание труб уменьшает теплопередачу. Проникновение углерода из образуемого материала в трубу уменьшает пластичность металла и делает трубы более восприимчивыми к разрушению из-за напряжений, создающихся при различных флуктуациях температуры или под воздействием изгиба. В случае науглероживания в количестве от 30 до 50% толщины трубной стенки, происходит разрушение трубы.
Из практики известно, что многие способы удаления с коксоотложением зачастую дают малую эффективность, а сложные и дорогие импортные покрытия не всегда приемлемы. Как результат, имеется необходимость создания дешевого и результативного способа борьбы с образованием кокса на внутренней стенке металла.
Наиболее востребованным из всех методов указанной проблемы можно выделить использование термодиффузионных слоев на основе кремния. Имея свойство наименьшего химического сродства к углероду, такой элемент, как кремний можно считать хорошим барьером в направлении проникновения диффузии углерода в металл и обязан исключать углеродные образования на внутренней стенки труб.
Сложность проблемы заключается в создании технологии, организующей режим насыщения, позволяющий организовать равномерные диффузионные поверхности на внутренних поверхностях труб, используемых для производства змеевиков трубчатых печей, и несущественным образом, влияющим на механические характеристики материала.
Целью данной работы является анализ возможности и оценка эффективности диффузионного силицидного нанесенного слоя для увеличения стойкости металла печных труб к коксоотложению.

1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – М.: Химия, 1987. – 304 с.
2. Аспель Н.Б., Демкина Г.Г. Гидроочистка моторных масел. – Л.: Химия, 1977. – 159 с.
3. Рудин М.Г., Смирнов Г.В. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. – Л.: Химия. 1989. – 256 с.
4. Трубчатые печи. Каталог. – М.: ЦНИИТИнефтемаш, 1998.
5. Котишек Я., Род В. Трубчатые печи в химической промышленности. Пер. с чешского. – Л.: Гостоптезиздат, 1963. – 147 с.
6. РД 26-02-80-88. Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке.— М.: ВНИИнефтемаш, I995.- 64 с.
7. Кузеев И.Р.‚ Баязитов М.И.‚ Куликов Д.В., Чиркова А.Г. Высокотемпературные процессы и аппараты для переработки углеводородного сырья.— Уфа: Гилем, 1999.— 325 с.
8. Высекерски А.Г., Фишер Г.‚ Шилмоллер К.М. Уменьшение коксообразования в трубах печей олефиновых установок // Нефтегазовые технологии.- 1999, №3.- C. 82-84.
9. Смидович EB. Технология переработки нефти и газа.- М.: Химия, 1968.- 246 с.
10. Petrone S, Mandyam R, Wysiekierski А., Tzatzov K. and Chen Y. A “Carbon-Like” Coating for Improved Coking Resistance in Pyrolysis Furnaces // http://preprim.chemweb.com/physcheem/0009005
11. Towfighi J., Niaei A., Karimzadeh R. Simulation Reactions and Coke Deposition in Industrial LPG Cracking Furnace. // http://www.modares.ac.ir
12. Мухина Т.Н.‚ Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е. и др. Пиролиз углеводородного сырья.- М.: Химия, 1987.- 240 с.

13. Дьяков В.Г.‚ Левтонова Н.М., Медведев Ю.С. Эксплуатация материалов в углеводородных средах.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1983.- 53 с.
14. Дьяков В.Г.‚ Медведев Ю.С., Абрамова Э.А.‚ Бочаров А.Н.‚ Пупелис В.Н. Легированные стали для нефтехимического оборудования.- М.: Машиностроение, 1971.- 183 c.
15. Ибрагимов И.Г.‚ Баязитов М.И.‚ Хайрутдинов И.Р., Кузеев И.Р. Влияние напряженного состояния на диффузию углерода в металл // В кн: Перспективы развития исследований в области структуры и свойств углерода и материалов на его основе.- М.: НИИГрафит, 1985.
16. Кузеев И.Р., Кретинин М.В., Грибанов А.В. и др. Строение металла реакторов установок замедленного коксования.- Химическое и нефтяное машиностроение, 1984.— №1: C. 17-19.
17. Gгаbkе Н.J. Carburization, carbide formation, metal dusting, coking // Materiali in Technologije, 2002.- V. 36, № 6.- 297-304.
18. Schnaas А., Grabke Н.J. // Oxidation of Metals, 1978.- V. 12.- Р.387.
19. Ентус Н.Р. Трубчатые печи.- М.: Химия, 1977.- 224 с.
20. Аарна Ад, Жиряков ЮЛ. Влияние состава труб пирозмеевика на процесс коксообразования при пиролизе.- НТРС “Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования”: 1981, №1.- C.12-14.
21. Иголкин АИ. Термодиффузионные покрытия для защиты от газовой коррозии, коксоотложений и науглероживания // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2003, № 6.- C.45-48.
22. Коломыцев П.Г. Жаростойкие диффузионные покрытия.- М.: Металлургия, 1979.- 272 с.
23. Силицирование металлов и сплавов. Под общ. ред. Ляховича Л. С.— Минск: Изд-во "Наука и техника”, 1972.— 280 с.
24. Удовицкий В. И. Антифрикционное пористое силицирование углеродистых сталей.— М.: Машиностроение, 1977.- 192 с.
25

Форма заказа новой работы

Не подошла эта работа?

Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

Согласен с условиями политики конфиденциальности и  пользовательского соглашения

Фрагменты работ

ГЛАВА 1
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ.
СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОКСООТЛОЖЕНИЯ И НАУГЛЕРОЖИВАНИЯ

1.1 Трубчатые печи нефтепереработки и нефтехимии

Трубчатые печи принято считать основной группой огневых агрегатов на большинстве технологических установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Такого типа агрегаты эксплуатируются, когда требуется обеспечить нагрев протекающей жидкости до температур больших порядка 230 °С.
Важным свойством из многих классификационных характеристик индустриальных трубчатых печей можно считать, что их целевая принадлежность - эксплуатация в условиях уже существующего технологического агрегата [1]. В связи с чем, многие печи, уже используемых в качестве нагревателей разных жидкостей, характеризуется достаточно большой производительностью и требуемыми температурными режимами нагрева (300 - 500 ºС) углеводородных сред (установки АТ, АВТ, вторичная перегонка бензина, ГФУ). Представленная группировка печных агрегатов нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья эксплуатируются как реакторы. Их эксплуатационные режимы различаются величинами высокотемпературного режима разложения углеводородного материала и низкой массовой скоростью (агрегаты пиролиза, конверсии углеводородных газов и др.).
Большое количество уже имеющихся трубчатых агрегатов радиантно-конвекционные (рисунок 1.1). Такого типа установки включают в себя: радиационную зону, в которой происходит сжигание горючего вещества, и энергия к технологическим трубам передается, основным способом, излучением от пламени и высокотемпературных поверхностей огнеупорной теплоизоляции, и конвекционную зону, в которую транспортируются отработанные горячие газы от сгорания горючего вещества из радиационной зоны. B зону конвекции энергия к обрабатываемому веществу передается главным образом конвекцией и частично излучением трехатомных элементов отработанных газов.
....


1.2 Трубчатые змеевики конвекционной и радиантной камер

Главным узлом трубчатых печных агрегатов можно считать трубу- змеевик, берущий существенную тепловую нагрузку со стороны продуктов сгорания горючего. Трубчатый змеевик также есть наиболее дорогостоящим элементом печного агрегата. Трубчатый змеевик получают из бесшовных горячекатаных труб и печных двойников (ретурбентов) или калачей. Для печных агрегатов пиролиза, конверсии углеводородного сырья эксплуатируются безретурбентные сварные трубчатые змеевики, которые долговечней [1]. Размер стенки змеевика может варьироваться от 6 до 15 мм, и обусловлен от температуры и давления в змеевике. Змеевик с большим размером стенки, составляющим около трети внешнего диаметра, применяется лишь в случае обработки продукта при больших давлениях (20 - 70 МПа) [5]. Помимо температуры и давления на змеевик с внутренней стороны влияет коррозионную реакцию обрабатываемый продукт, а с внешней стороны агрессивная атмосфера горячей дымовой среды печного агрегата.
В определенном соотношении от применяемых режимов работы трубы, возможно, применять как из стандартной конструкционной углеродистой стали, так и из других сплавов на основе никеля (таблица 1.1) [1 , 6].
На печных агрегатах АТ, АВТ, ВТ, где температурный режим работы постоянный и температура нагрева продукта относительно низка, в связи коррозионных характеристик нефти используют печные змеевики из следующих углеродистых сталей: Сталь 10, Сталь 20, возможны легированные стали, такие как 15Х5М и 15Х5ВФ. Такие змеевики отличаются высокой теплоустойчивостью и не претерпевают высокой коррозии.
...

1.3 Основные дефекты трубчатых змеевиков и их причины

Обзор повреждений печных змеевиков делает возможным классифицировать их в отношении причин их возникновения следующим образом [1]:
- повреждения, появившиеся при изготовлении труб;
- повреждения, образовавшиеся при сварке труб;
- повреждения, образовавшиеся в результате работы и при восстановлении печного агрегата.
Повреждения, сопряженные с производством печных змеевиков, прослеживаются довольно не часто, что объясняется непрерывным апгрейдом технологических режимов и послеоперационным способом контроля качества при изготовлении змеевика на специализированных предприятиях.
В сварных швах обычно наблюдаются следующие повреждения: трещины, подрезы, резкие переходы от основного металла к металлу шва, прожиги, наплавы и т.д.
При постоянном влиянии жестких рабочих условий и агрессивных сред появляются серьезные структурные преобразования стали печных змеевиков, что в свою очередь влечет к уменьшению пластичности, увеличению хрупкости и досрочному разрушению трубчатых змеевиков. Повреждения печных труб, наблюдаемых в процессе их работы, встречаются не так редко (таблица 1.2).
....

1.3.1 Коксоотложение на внутренней поверхности печных труб

Процесс отложения углеродного материала на внутреннем слое трубы трубчатых печных агрегатов принято считать отрицательным фактором, и он наблюдается при нагреве и испарении практически любого нефтяного сырья. Образование углеродного материала в змеевиках печных агрегатов влечет к уменьшению выхода готового продукта, дополнительному потреблению тепла и уменьшению общего ресурса работы змеевиков. Производственный персонал непрерывно пытаются отыскать компромисс между продолжительностью непрерывной работы и уменьшением получаемого продукта и обозначают задачу для достижения - увеличить ресурс работы печного агрегата между простоями на выжигание углеродного остатка из змеевика. Позитивный выход из проблемы с отложением углеродного остатка приводит к высокой экономии: на стандартном этиленовом агрегате годовая экономия от такого мероприятия обычно достигает 5 - 20 млн. долларов США [8].
Углеродные отложения являются материалом с включением углерода свыше 90%. Из литературы [9] известно, что качественно обработанный кокс содержит в своей основе карбиды (углеродных частиц), которые принято считать конечным материалом при преобразовании ароматических углеводородов.
Известны два направления, по которым происходят отложения кокса в змеевике. "Каталитическое" образование углеродного материала получается на чистом слое металла, когда окалина, содержащая никель и железо, при высокой температуре катализирует дегидрирование углеводородов. Материалы, скопившиеся на внутреннем слое змеевика, преобразуются в волокнистый кокс (рисунок 1.2).
"Асимптотическое" отложение углеродного материала протекает на поверхности, на котором уже имеется посторонний материал. Углеводороды газовой фазы взаимодействуют с этим слоем, образуя при этом аморфный углеродный материал, который постепенно преобразуется в тонкодисперсный материал. Свободнорадикальный механизм получения углеродного остатка наблюдается в основном во взаимодействии свободных радикалов и газовой фазе с макрорадикалами на поверхности кокса. Конденсация – это некаталитические реакции на поверхности металла или кокса.
....

1.3.2 Науглероживание металла

Образование углеродного материала на внутреннем слое змеевика приводит к интенсивному науглероживанию металла самой трубы. Сам по себе этот процесс чрезвычайно сложный и зависит как от скорости образования углеродного материала, так и от цикличности его удаления. Тем не менее, что вопрос обогащения углеродом металла в основном важна для высокотемпературных печных агрегатов пиролиза углеводородов, повреждения, связанные с проникновением углерода в металл, присутствуют на многих печных агрегатах химической и нефтехимической промышленности.
Включения углерода в металл влечет к уменьшению пластичности металла и превращает змеевик в более подверженный к дефектам из-за напряжений, возникающих при периодических переменах температуры или под воздействием изгиба. Происходит увеличение объема и коэффициента теплового расширения науглероженной поверхности трубы, в результате чего развиваются большие внутренние напряжения, чреватые разрушением труб [1, 7].
В случае ресурса работы в количестве 1,5 тыс. ч. размер науглероженного слоя пиролизного змеевика составляет 2 — 3 мм, а к 20 тыс. ч. науглероженная величина достигает размера до 6 мм и начинает задавать свойства материала [7]. Наблюдения за змеевиками из горячекатаных труб из стали 10Х23Н18, эксплуатировавшихся в печных агрегатах пиролиза бензина 3200 ч. продемонстрировали, что углерод поступает в металл на глубину 1,5 - 2,0 мм; дефект носит характер межкристаллитной и сплошной поверхностной коррозии. B средах, содержащих углеводороды и водород при температурах 530 - 600 °С‚ избыточном давлении 2 - 5 МПа (установки каталитического риформинга), глубина науглероживания труб из стали 15Х5М достигает до 3,5 - 5,0 мм за 7 лет эксплуатации [18].
Эффект обогащения стали углеродом, который протекает в стенках змеевика нагревательных печных агрегатов, наблюдаются в стенках реакторов установок замедленного коксования (УЗК), хотя температура образования углеродного остатка не обеспечивает высокую скорость диффузии углерода в сталь [19].
При проведении послойного химического анализа образцов металла, вырезанного из различных мест оболочек реакторов УЗК было, обнаружено, что имеет место науглероживание в плакирующем слое металла (рисунок 1.4) [16].
....

1.4.1 Введение в сырье ингибиторов коксообразования

Предотвращение отложения кокса можно достигнуть вводом в сырье специальных присадок (0,001 - 10 %), так называемых ингибиторов коксообразования. Чаще всего в качестве ингибиторов применяют сернистые соединения, например, диметилсульфид или диметилдисульфид. Эти соединения препятствует процессам полимеризации и конденсации исходного вещества, приводящим в конечном итоге к образованию кокса, a также замедляют науглероживание труб [1]. В числе других добавок описаны соединения, содержащие фосфор и олово.
Перспективными ингибиторами коксообразования служат соли щелочных металлов (например, карбонат калия), являющиеся катализаторами газификации органических соединений и кокса кислородом или водяным паром [19]. Установлено, что при работе с карбонатом калия количество уносимого из пиролизной печи кокса снижается в 2 - 5 раз. Еще большее уменьшение уноса кокса достигается при увеличении степени разбавления сырья водяным паром, снижении температуры процесса и уменьшении времени пребывания реакционной массы в трубчатом змеевике. При подаче карбоната калия не только предотвращается отложение кокса на стенках труб, но и происходит газификация ранее отложившегося кокса.
Отрицательным фактором, ограничивающим применение ингибиторов на основе солей щелочных металлов является интенсивное повреждение защитной пленки поверхности металла вследствие накопления солей внутри пирозмеевиков, в норах металла и сварных швов и последующий их расплав при температуре плавления. Так, исходя из результатов испытаний, сделан вывод о невозможности применения K2CО3 в пирозмеевиках из центробежнолитой стали 45Х25Н20С2 для печей пиролиза бензина [13].
....

1.4.2 Механическая обработка внутренней поверхности труб

Первые центробежнолитые трубы для змеевиков печей применяли без механической обработка внутренней поверхности [1]. Такая поверхность оказывалась нестойкой к действию углерода и коррозионным разрушениям. На ней очень быстро появлялись коррозионные язвины и выпучивания наблюдались выделения графита и хрупкие разрушения. Без дефектов оставались только места сварных соединений труб. В результате тщательного обследования удалось установить причину: сварные швы, которые механически обрабатывались для уменьшения местных сопротивлений движению потока сырья, оказывались более стойкими к коррозионных разрушениям.
Подвергая механической обработке поверхность печных труб, можно повысить стойкость материала к воздействию агрессивной среды. Теперь механическая обработка - обязательная технологическая операция производства центробежных труб. Проточкой удаляется пористый слой с вредными примесями, a затем чистовой доводкой получают гладкую поверхность. Такая поверхность быстрее покрывается оксидной пленкой, которая при эксплуатации змеевика не только защищает металл, но и замедляет процесс отложения кокса внутри труб, что позволяет ликвидировать местные перегревы.
Вопрос о влиянии чистоты обработки поверхности на жаростойкость труб стал предметом многочисленных исследований. Было найдено [13], что значения шероховатостей на внутренней поверхности труб не должны превышать R = l - 2 мкм.
....


ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ДВУМЕРНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ЗАДАЧИ В ПК ANSYS

В настоящее время средства автоматизации инженерного анализа (Computer Aided Engineering, CAE-системы), основанные на численных методах, активно используются в процессе конструкторско-технологической подготовки производства для проведения проверочных и проектировочных расчетов. Использование CAE - систем позволяет предприятиям экономить время и деньги на натурных испытаниях макетов изделий, а главное – повышать качество выпускаемой продукции.
В связи с тем, что на российских предприятиях большое распространение приобрела программа ANSYS, обеспечивающая широкие возможности конечно-элементного анализа различных объектов, анализ тепловой модели коксоотложения в трубе в данной главе будет проводиться с помощью именно этой программы.
Любой расчет в ПК ANSYS, как правило, включает 4 этапа:
1. Предварительные решения:
a. Какой тип анализа необходим?
b. Что моделировать?
c. Какой тип элементов выбрать?
2. Подготовка модели:
a. Требуется задать материал;
b. Требуется создать или импортировать геометрию;
c. Требуется создать КЭ сетку;
3. Расчет:
a. Приложить нагрузки;
b. Провести расчет;
4. Обработка результатов:
a. Просмотреть результаты;
b. Проверить адекватность решения;
....

2.1 Постановка задачи

Змеевик трубчатой печи выполнен из трубы 09Г2С внешним диаметром 219 мм и внутренним 203 мм (толщина стенки составляет 8 мм). По трубе протекает жидкая среда, которая нагревается за счет того, что во внешнюю поверхность змеевика поступает тепловой поток. Плотность теплового потока в этом случае составляет qвнеш = 29000 ºС; коэффициент конвективной теплоотдачи ak = 2000 Вт/(м2• ºС); температура нагреваемой жидкости tжид = 275 ºС.
Требуется определить температуру в сечении трубы для случая, когда нет и имеется слой коксоотложения (труба силицированна). Отсутствие кокса на внутренней поверхности соответствует случаю, когда внутренняя поверхность силицирована, а случай с коксоотложением соответствует случаю, когда на необработанную трубу налип слой материала.
....

2.4 Построение геометрической модели объекта

Для случая трубы без коксообразования строим кольцо с внешним и внутренним диаметрами 219 и 203 мм соответственно (рисунок 2.4, а). Для случая трубы с коксообразованием строим кольцо с внешним и внутренним диаметрами 219 и 203 мм соответственно и строим кольцо с внешним и внутренним диаметрами 203 и 183 мм (рисунок 2.4, б).
Последовательность действий для создания сечения стальной трубы:
MAIN MENU →PREPROCESSOR →MODELING→CREATE→ AREAS→CIRCLE→BY DIMENSIONS:
RAD1 – 0.1095; RAD2 – 0.1015; THETA1 – 0; THETA2 – 360.
Последовательность действий для создания сечения коксообразования:
MAIN MENU →PREPROCESSOR →MODELING→CREATE→ AREAS→CIRCLE→BY DIMENSIONS:
RAD1 – 0.1015; RAD2 – 0.0915; THETA1 – 0; THETA2 – 360
...

2.9 Построение конечно-элементной модели

При выполнении задания программный комплекс ANSYS применяет конечно-элементный прием геометрии предмета – сетку узлов и элементов. Визуализация различных сеток представлены на рисунке 2.16.



Рисунок 2.16 – Примеры построения конечно-элементных сеток:
а) сетки, отличающиеся размером элементов;
б) произвольная и упорядоченная сетки

Применяется несколько методов создания сетки. Для авто генерации хаотичной сетки (рисунок 2.16, б) используют модуль случайной сетки, который способен выполнять сетку на предмете различной геометрии. Сетка способна создаваться из треугольных, четырехугольных и четырехгранных примитивов. Применение тетраэдрной сетки позволяет создать трехмерную сетку большого качества. Модуль создания сетки наделен способностью менеджмента качеством самой сетки. Сетки создаются исходя из кривизны площади модели, величина элементов может селектироваться фиксацией величины свойства; имеются также алгоритмы сглаживания и оптимизирования величины сетки. Допускается реализация деления граничной линии, фиксировать величины элементов в области указанных областей, коэффициенты растяжения или сжатия сетки в направлении границ, управлять кривизной, автоматически задавать элементы требуемой величины вдоль границ предмета. С целью интегрирования областей с разной сеткой шестигранные сетки допускается выбирать четырехгранные из пирамидальных элементов.
Генерация правильной сетки повышает точность полученных результатов и требует предварительного разделения предмета на области с примитивной геометрией, фиксация для данных областей параметров элементов и команд регулировки качеством сетки. Правильная сетка вполне может включать в себя шестигранные, четырехугольные и треугольные примитивы. Двумерные элементы могут быть четырехугольными или треугольными, а трехмерные элементы – только шестигранными. Шестигранные элементы можно использовать для элементарных зон предмета, для остальных – тетраэдрные.
...

ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Постпроцессор /POST26 представляет графические и табличные значения решения. Результаты, внесенные в базу данных в процессе проработки модели, представляются на анализ, на монитор или распечатываются на принтере. Допускается визуализация решений в плоскостях, пересекающих объект.
Постпроцессор /POST26 также способен преобразовывать массивы решеинй, сортировать, комбинировать, создавать на их базе табличные результаты или графические визуализаторы.
Табличные результаты необходимы для включения их в пояснительные записки, презентации и т. д. Им можно визуализировать в приемлемый вид, сортировать. Презентабельными могут быть решения, внесенные в графической форме. Можно представлять области равных величин в виде изолиний, цветных полос, изоповерхностей. Могут создаваться профили результатов, линии тока. Профиль результатов – это график, который демонстрирует переменность искомого параметра на заданной разработчиком траектории. Линии тока демонстрируют путь перемещения частиц в движущемся потоке.
К данным на профиле результатов могут применяться математические операции (интегрирование, дифференцирование, умножение, скалярное и векторное произведение). Математическую обработку можно проводить для информации из таблиц конечных элементов. Результаты решения можно занести в таблицу элемента и использовать ее для выполнения арифметических операций над содержимым колонок таблицы. К наиболее распространенным операциям относятся сложение, умножение, деление, использование экспоненциальной зависимости и вычисление коэффициента запаса. Большинство операций с результатами выполняют для одного (например, последнего) шага решения.
....

3.2 Просмотр и анализ результатов случая трубы с коксоотложениями

Изображение полей температуры в виде изолиний:
MAIN MENU→GENERAL POSTPROC→
PLOT RESULTS →CONTOUR PLOT→
Nodal Solu → DOF Solution → Nodal Temperature

Текущее изображение на экране показано на рисунке 3.6.


Рисунок 3.6 – Температурное распределение в трубе
для случая с коксоотложениями (показания в ºС)

Представим результаты в графическом виде:
MAIN MENU→ GENERAL POSTPROC→PLOT RESULTS→PATH OPERATIONS→ DEFINE PATH→BY NODES
Курсором выделяем два узла на левой и правой границах трубы (длина этого пути равна 0,012 м) →OK→переменной name присваивается имя FLUX1 →OK.
Определяем параметр, который должен выводиться на график:
MAIN MENU→ GENERAL POSTPROC → PLOT RESULTS→PATH OPERATIONS→MAP ONTO PATH (отобразить вдоль пути) → в меню выбирается: DOF solution, значение Temperature TEMP, →OK.
Построить график:
MAIN MENU→GENERAL POSTPROC→ PLOT RESULTS →PATH OPERATIONS→PLOT PATH ITEM (отобразить пункт пути) →ON GRAPH
В меню выбрать параметр TEMP →OK.
На графическом экране появится график (рисунок 3.7). График имеет линейный характер с резким преломлением, так как это связано с тем, что коэффициент теплопроводности материала трубы и коксоотложения имеют разные значения.
....

3.3 Проверочный расчет температуры стенки трубы аналитическим способом

Целью данного этапа является определение температуры стенки классическим – аналитическим методом.
Уравнение теплового баланса для трубчатой печи:
Q_прих=Q_расх
где Qприх, Qрасх - статьи прихода и расхода тепла соответственно, кДж/кг.
Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.
Статьи расхода тепла:
Qрасх=qпол+qух+qпот
где qпол,qух,qпот - соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.
Статьи прихода тепла:
Qприх=Qрн+Сm∙tm+𝛼∙L0∙Cв∙tв+Wф∙Сфп∙tфп
где Сm, Cв, Сфп, - соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;
tm,tв, tфп, - температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, оС.
Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и ими часто в технических расчетах пренебрегают.
Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:
Qприх=Qрасх≈Qpн
а Qприх=qпол+qух+qпот=Qpн
....

Как правило, огромное количество трубчатых печей нефтепереработки и нефтехимии применяется при жестких условиях, имеющие высокие давления, температуру, а также агрессивность окружающей среды. Большая температура и свойства обрабатываемого сырья приводят к образованию и наросту на внутренней поверхности печных труб углеродсодержащего материала, способного через адгезионные и диффузионные механизмы оказывает отрицательное воздействие и уменьшает эксплуатационную надежность всего агрегата.
Образование углеродсодержащего материала уменьшает ресурс жизни печного агрегата и приводит к дополнительному потреблению энергии, так как зарастание труб уменьшает теплопередачу. Проникновение углерода из образуемого материала в трубу уменьшает пластичность металла и делает трубы более восприимчивыми к разрушению из-за напряжений, создающихся при различных флуктуациях температуры или под воздействием изгиба. В случае науглероживания в количестве от 30 до 50% толщины трубной стенки, происходит разрушение трубы.
Из практики известно, что многие способы удаления с коксоотложением зачастую дают малую эффективность, а сложные и дорогие импортные покрытия не всегда приемлемы. Как результат, имеется необходимость создания дешевого и результативного способа борьбы с образованием кокса на внутренней стенке металла.
Наиболее востребованным из всех методов указанной проблемы можно выделить использование термодиффузионных слоев на основе кремния. Имея свойство наименьшего химического сродства к углероду, такой элемент, как кремний можно считать хорошим барьером в направлении проникновения диффузии углерода в металл и обязан исключать углеродные образования на внутренней стенки труб.
Сложность проблемы заключается в создании технологии, организующей режим насыщения, позволяющий организовать равномерные диффузионные поверхности на внутренних поверхностях труб, используемых для производства змеевиков трубчатых печей, и несущественным образом, влияющим на механические характеристики материала.
Целью данной работы является анализ возможности и оценка эффективности диффузионного силицидного нанесенного слоя для увеличения стойкости металла печных труб к коксоотложению.

1. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – М.: Химия, 1987. – 304 с.
2. Аспель Н.Б., Демкина Г.Г. Гидроочистка моторных масел. – Л.: Химия, 1977. – 159 с.
3. Рудин М.Г., Смирнов Г.В. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. – Л.: Химия. 1989. – 256 с.
4. Трубчатые печи. Каталог. – М.: ЦНИИТИнефтемаш, 1998.
5. Котишек Я., Род В. Трубчатые печи в химической промышленности. Пер. с чешского. – Л.: Гостоптезиздат, 1963. – 147 с.
6. РД 26-02-80-88. Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке.— М.: ВНИИнефтемаш, I995.- 64 с.
7. Кузеев И.Р.‚ Баязитов М.И.‚ Куликов Д.В., Чиркова А.Г. Высокотемпературные процессы и аппараты для переработки углеводородного сырья.— Уфа: Гилем, 1999.— 325 с.
8. Высекерски А.Г., Фишер Г.‚ Шилмоллер К.М. Уменьшение коксообразования в трубах печей олефиновых установок // Нефтегазовые технологии.- 1999, №3.- C. 82-84.
9. Смидович EB. Технология переработки нефти и газа.- М.: Химия, 1968.- 246 с.
10. Petrone S, Mandyam R, Wysiekierski А., Tzatzov K. and Chen Y. A “Carbon-Like” Coating for Improved Coking Resistance in Pyrolysis Furnaces // http://preprim.chemweb.com/physcheem/0009005
11. Towfighi J., Niaei A., Karimzadeh R. Simulation Reactions and Coke Deposition in Industrial LPG Cracking Furnace. // http://www.modares.ac.ir
12. Мухина Т.Н.‚ Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е. и др. Пиролиз углеводородного сырья.- М.: Химия, 1987.- 240 с.

13. Дьяков В.Г.‚ Левтонова Н.М., Медведев Ю.С. Эксплуатация материалов в углеводородных средах.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1983.- 53 с.
14. Дьяков В.Г.‚ Медведев Ю.С., Абрамова Э.А.‚ Бочаров А.Н.‚ Пупелис В.Н. Легированные стали для нефтехимического оборудования.- М.: Машиностроение, 1971.- 183 c.
15. Ибрагимов И.Г.‚ Баязитов М.И.‚ Хайрутдинов И.Р., Кузеев И.Р. Влияние напряженного состояния на диффузию углерода в металл // В кн: Перспективы развития исследований в области структуры и свойств углерода и материалов на его основе.- М.: НИИГрафит, 1985.
16. Кузеев И.Р., Кретинин М.В., Грибанов А.В. и др. Строение металла реакторов установок замедленного коксования.- Химическое и нефтяное машиностроение, 1984.— №1: C. 17-19.
17. Gгаbkе Н.J. Carburization, carbide formation, metal dusting, coking // Materiali in Technologije, 2002.- V. 36, № 6.- 297-304.
18. Schnaas А., Grabke Н.J. // Oxidation of Metals, 1978.- V. 12.- Р.387.
19. Ентус Н.Р. Трубчатые печи.- М.: Химия, 1977.- 224 с.
20. Аарна Ад, Жиряков ЮЛ. Влияние состава труб пирозмеевика на процесс коксообразования при пиролизе.- НТРС “Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования”: 1981, №1.- C.12-14.
21. Иголкин АИ. Термодиффузионные покрытия для защиты от газовой коррозии, коксоотложений и науглероживания // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2003, № 6.- C.45-48.
22. Коломыцев П.Г. Жаростойкие диффузионные покрытия.- М.: Металлургия, 1979.- 272 с.
23. Силицирование металлов и сплавов. Под общ. ред. Ляховича Л. С.— Минск: Изд-во "Наука и техника”, 1972.— 280 с.
24. Удовицкий В. И. Антифрикционное пористое силицирование углеродистых сталей.— М.: Машиностроение, 1977.- 192 с.
25

Купить эту работу

ДИПЛОМ - ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ. СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОКСООТЛОЖЕНИЯ И НАУГЛЕРОЖИВАНИЯ

1200 ₽

или заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 3000 ₽

Гарантии Автор24

Изображения работ

Страница работы
Страница работы
Страница работы

Понравилась эта работа?

или

28 апреля 2022 заказчик разместил работу

Выбранный эксперт:

Автор работы
SergioKO
4.1
Купить эту работу vs Заказать новую
0 раз Куплено Выполняется индивидуально
Не менее 40%
Исполнитель, загружая работу в «Банк готовых работ» подтверждает, что уровень оригинальности работы составляет не менее 40%
Уникальность Выполняется индивидуально
Сразу в личном кабинете Доступность Срок 1—6 дней
1200 ₽ Цена от 3000 ₽

5 Похожих работ

Дипломная работа

влияние поверхностной структуры формируемой в процессах ионного изотирования и нанесения покрытий системы TIN на химические и электрохимические свойства титановых сплавов

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
2800 ₽
Дипломная работа

Обработка детали "Валик"

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
2800 ₽
Дипломная работа

Технология производства холоднокатаного листа углеродистой стали

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
500 ₽
Дипломная работа

Применение технологии вакуумной сушки поверхности холоднокатаной полосы для очистки от смазочно-охлаждающих жидкостей в условиях стана 2500

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
800 ₽
Дипломная работа

Выплавка стали марки Р6М5

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
500 ₽

Отзывы студентов

Отзыв mazaika об авторе SergioKO 2017-02-16
Дипломная работа

Быстро! Качественно! Автор всегда на связи! Рекомендую!

Общая оценка 5
Отзыв Slava90 об авторе SergioKO 2017-06-25
Дипломная работа

Отзащитился диплом на отлично. Автор сделал вовремя и все исправления делал то же в срок

Общая оценка 5
Отзыв M@kc об авторе SergioKO 2018-01-25
Дипломная работа

Автор супер, диплом приняли, спасибо большое, осталось защитить)

Общая оценка 5
Отзыв Сервис-центр Студент об авторе SergioKO 2015-05-11
Дипломная работа

Автор оперативно выполнил работу, постоянно был на связи. Очень приятный и обстоятельный исполнитель, внимательно прислушивается ко всем пожеланиям заказчика. Так что заказывайте работы, автор точно не подведет!

Общая оценка 5

другие учебные работы по предмету

Готовая работа

Выбор и расчёт системы электроснабжения в условиях участка

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
5000 ₽
Готовая работа

Технология изготовления сварного бака из латуни марки Л63 ручной дуговой сваркой

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
2000 ₽
Готовая работа

Разработка содержания курса общетехнической подготовки Металлообработка

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
5000 ₽
Готовая работа

Разработка проекта цеха окомкования производственной мощностью 6 млн.т в год. Реконструкция обжиговой машины ОК-306 для производства окатышей из дообо

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
3500 ₽
Готовая работа

Разработка процесса гидрохимического окисления упорного концентрата, содержащего благородные металлы. УрФУ.

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
800 ₽
Готовая работа

Разработка технологии отливки детали «крестовина нижняя» и анализ процессов и оборудования для регенерации формовочных смесей в цехе стального углерод

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
2500 ₽
Готовая работа

Проект подготовки и ведения технологического процесса отделения приготовления шихты сырьевого цеха в составе ОАО «РУСАЛ – Ачинск» производительностью

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
1500 ₽
Готовая работа

Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
500 ₽
Готовая работа

Совершенствование разливки ферросплавов в условиях АЗФ

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
20000 ₽
Готовая работа

Обработка детали "Валик"

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
2800 ₽
Готовая работа

Проектирование отделения обогащения и применение шаров и цильбепсов как мелющих тел.

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
1500 ₽
Готовая работа

Технологический процесс изготовления отливки "Коромысло"

Уникальность: от 40%
Доступность: сразу
13500 ₽