Abstrak
Deungon meukeumang industrialisasi modern, industri karbon rendah-ka jeuet keu tren nyang hana jeuet tapeuseulamat. Lam meubagoë bideuëng industri, alat peutuka suum nyang efisiensi tinggi- ngon hemat energi-ka geukeumang keu geugantoë alat peutuka suum tradisional. Namun, meningkatkan kinerja penukar suum mantong hana jeut mencapai efek hemat energi-optimal keu mandum sistem produksi.
Berdasarkan kondisi operasi nyang sebenar jih lam industri petrokimia, makalah nyoe geutinjau lingkungan aplikasi dari berbagai jenis penukar suum, perkembangan teknologi hemat energi-, serta kemajuan penelitian lam penghapusan fouling dan pengolahan kesalahan. Arah penelitian baro pih ji usulkan.
Peutuka suum, cit geuturi seubagoe peutuka suum, nakeuh alat nyang utamajih geungui keu geucapai peumindahan suum antara cairan nyang meubeda. Seulama produksi petrokimia, media proses seureng dipeurele dipeusuum atau dipeulupie. Meunurot kondisi operasi ngon syarat produksi nyang meubeda, meubagoe jeunèh peunukar suum jeuet geupiléh keu geupeupastikan bahwa cairan proses trok u tingkat suhu nyang geubutuhkan ngon meupeunoh syarat proses reaksi kimia.
Kareuna prinsip ngon fungsi operasi jih, peunukar suum meu'en peran peunteng lam mandum proses pemurnian. Awak nyan adalah alat kunci untuk memastikan kontrol suhu yeng teupat dari cairan proses, meupeulihara operasi sistem pemurnian yeng stabil, ngen meupulihkan suum limbah untuk konservasi energi. Seulaén nibak nyan, kareuna alat-alat peutuka suum le that geungui lam industri petrokimia, nyan mewakili sebagian rayeuk biaya investasi alat. Konsumsi energi ngon gadôh logam nyang meuhubông cit nakeuh faktor utama nyang peureulèë perhatian.
1. Aplikasi Kemajuan Penukar Suum di Industri Petrokimia .
1.1 Penerapan Penukar Suum Pipa Suum dalam Pemulihan Suum Limbah .
Peutukar suum pipa suum ka berhasil diterapkan lam kondisi pemulihan suum limbah nyang kreuh lam industri minyeuk bumoe, terutama lam proses nyang meulibatkan bahan bakar belerang nyang tinggi-.
Lam proses produksi petrokimia, alat peusuum ngon peuretak suhu tinggi- that peureulèë. Miseu jih, lam produksi olefin ringan, tungku retak nafta minyeuk bumoe bersuhu tinggi- umum dipakek. Suhu gas buang dari tungku-tungku nyoe jeut trok 200-400 derajat. Kareuna lingkungan operasi nyang brat that, gas limbah nyang jipeuhasé hana jeuët langsông jipeuhah u atmosfir.
Peutuka suum pipa suum pra-suum udara jeuet geumanfaatkan sisa suum dari gas buang keu pra-suum udara pembakaran, geupeugot efisiensi energi seureuta geupeukureueng polusi lingkungan.
Lam padum thon nyoe, berbagai kombinasi penukar suum tubular kalheh diadopsi seucara luah baik di domestik maupun internasional untuk meucapai kinerja hemat energi-pemulihan suum limbah yeng lubeh get. Proses produksi utama geupeuleumah bak Gambar 1.
1.2 Penerapan Penukar Suum Baffle Heliks dalam Proses Pendinginan dan Pertukaran Suum .
Peutuka suum baffle heliks nakeuh saboh jeunèh alat peutuka suum nyang efisiensi tinggi-barô. Konsep jih meuasai dari struktur peunukar suum pelat spiral yeng diusulkan le perusahaan Rosenbland Swedia bak thon 1930, yeng ludoe dipatenkan. Lheueh nyan, nanggroe-nanggroe teumasok Inggréh, Amerika Serikat, Jerman, ngon beukah Uni Soviet geukembangkan ngon geupeugot alat nyang saban.
Cina mulai geupeuturi ngon geupeuguna teknologi nyoe lam industri kimia bak thôn 1950-an. Bak pertengahan 1960-an, produsen domestik kaleuh mencapai produksi massal melalui proses meugulong. Bak thôn 1973, Cina geupeusapat .Buku Pemilihan Gambar Penukar Suum Piring Spiral .. Standar nyang paleng barô, JB/T4751Peutuka Suum Piring Spiral .(edisi 2003), mewakili tingkat perkembangan teknologi penukar suum pelat spiral di Cina.
Dibandeng ngon peutuka suum tradisional, peutuka suum pelat spiral na keunggulan meunan cit koefisien transfer suum nyang leubeh manyang ngon kemampuan peugleh droe- nyang diseubabkan le turbulensi cairan, nyang meubantu mencegah akumulasi sedimen.
Kareuna nyan, lam industri petrokimia, peunukar suum pelat spiral utamajih geungui keu proses peusuum ngon peuluweuëng nyang meulibatkan bensin, bahan bakar solar, ië amonia, ië klor, ië sira, asam nyang teuga, basa nyang teuga, ngon nitrogen-hidrogen{{xe.d}mi.
Awak nyan cit diterapkan seucara luah dalam sistem peusuum, peulupi, kondensasi, ngen peurebus lom untuk alkohol, resin, urea, monomer molekul ubit, olefin polimerisasi, ngen produk perantara teukaet.
Hao Zhenliang dkk. seucara eksperimental geupeulajari hubongan antara drop teukanan blah cangkang ngon laju aliran, variasi kinerja perpindahan suum konvektif blah cangkang ngon angka Reynolds (Re) ngon angka Nusselt (Nu), ngon koefisien perpindahan suum blah cangkang di miyup kondisi drop teukanan pergantian satuan untuk he.
Penelitian awak nyan geubri panduan keu pemilihan alat lam kondisi operasi nyang beda. Keusimpulan utama nakeuh lagee nyoe:
(1) Lam kondisi angka Reynolds nyang saban, koefisien perpindahan suum konvektif sisi shell-penukar suum baffle segmental leubeh manyang nibak penukar suum baffle heliks.
(2) Lam kondisi diameter cangkang ngon laju aliran nyang saban, drop tekanan samping cangkang-penukar suum baffle heliks berkorelasi negatif ngon sudut heliks. Namun, terlepas dari sudot heliks yeng dipileh, penurunan tekanan teutap lubeh miyup dari penukar suum baffle segmental.
(3) Beda ngon dua kesimpulan di ateuh, watee tapeutimang kinerja perpindahan suum per satuan penurunan tekanan, koefisien perpindahan suum konvektif sisi shell-penukar suum baffle heliks leubeh tinggi. Bak watèe sudot heliks kira-kira 40 derajat , koefisien pemindahan suum konvektif trok nilai maksimum jih, nyang jeuet keu hasé kinerja pemindahan suum keseluruhan nyang paleng manyang.
1.3 Aplikasi Hemat Energi-Penukar Suum Pelat Efisiensi Tinggi- Lam Pemurnian Minyeuk
Bak kilang minyeuk skala teungoh ngon rayeuk-, jeuet na kira-kira 400 boh alat peutuka suum nyang meubagoe jeunèh. Sistem-sistem nyoe kayém meuoperasi lam kondisi teukanan ngon suhu nyang manyang. Seucara internasional, peutukar suum shell-dan-tabung ka trok tingkat operasi teukanan 8,4 MPa ngon suhu 1500 derajat, ngon wilayah pemindahan suum trok 6.700 m2.
Kareuna biaya konstruksi platform minyeuk la'ôt nyang that manyang, peunukar suum pelat las ka le that geungui lam produksi minyeuk la'ôt kareuna struktur nyang kompak, desain nyang ringan, kinerja transfer suum nyang that jroh, ngon biaya nyang leubeh miyub.
Aplikasi utama awak nyan nakeuh minyeuk pelumas mekanis peulupie ngon ie tawar (lagee ie peulupie jaket meusen). Lam ladang minyeuk, jeuët cit geungui keu peusuum minyeuk manyang ngon proses la'én.
Tantangan utama na bak desain ngon perhitungan sistem proses. Lam produksi nyang sebenar jih, gadeh energi seureng diseubabkan le desain proses nyang hana masuk akai.
Chen jianwei dkk. geupeugot penelitian teoritis keu hitongan drop tekanan penukar suum pelat peuluweueng nyang geungui lam aplikasi petrokimia. Berdasarkan karakteristik penukar suum ngon prinsip transfer suum, awak nyan geuanggap bahwa fase cair di sipanyang saluran aliran meuningkat seucara linier ngon geupeugot hubungan antara panyang saluran aliran, kualitas uap massa nyang sebenar jih, ngon kualitas uap volumetrik. Hase hitongan nyan konsisten ngon data operasi praktis.
Keusimpulan utama nakeuh lagee nyoe:
(1) Lam kondisi perubahan fase-, watee geuhitong drop tekanan cairan, cairan nyan haroih geuanggap seubagoe aliran dua-fase atawa multifase. Model aliran fase tunggal- atawa aliran homogen hana jeuet dipakek seubagoe peugantoe perhitungan aliran multifase. Model aliran nyang teupisah haroh diterapkan.
(2) Bak proses peuluweuëng lam industri petrokimia, jeuët teudjadi kondensasi parsial, nyang jeuët keu hasé teubeuntuk pilem cair bak permukaan pemindahan suum. Kareuna nyan, watee memilih penukar suum kompak lagee penukar suum plat-sirip, untuk meucapai desain nyang masuk akal dan ekonomis peureulee pertimbangan parameter struktural. Cukop that meutamah wilayah transfer suum ngon meutamah margin keselamatan hana sep.
1.4 Penerapan Evaporator Film Tipih lam Proses Konsentrasi dan Peuthoe .
Evaporator pilem tipih umum jih dipakek lam proses petrokimia lagee konsentrasi soda kaustik, penguapan natrium sulfida, peuthoe resin, ngon peuthoe karet. Awak nyan geubri manfaat ekonomi nyang that rayeuk.
Dibandeng ngon alat-alat tradisional lagee panci penguapan beusoe cor, penukar suum penguapan pilem tipih nyang dipeusuum le tungku minyeuk termal na keunggulan lagee nyoe:
(1) Jeujak alat jeuet geupeukureueng karab 6%. Proses jih memungkenkan penguapan mekanisme, menyederhanakan operasi, ngon meubah produksi intermiten jeut keu produksi sabe, sampoe meuningkatkan efisiensi industri.
(2) Dipeu-ék lé peungikis nyang meuputa, kinerja transfer suum jeuet keu leubeh get. Watèë penguapan bak permukaan jeuët geupeukureuëng jeuët kureuëng nibak si minèt, geupeukureuëng skala ngon pengendapan karbon. Produk nyan kureuëng that meu-ulang ngon jroh keu bahan nyang sensitif keu suum-. Bak watèe nyang saban, pembentukan sedimen meukureng, haséjih leubeh mudah bak geupeulara ngon geupeugleh.
(3) Meunyo tabandeng ngon panci penguapan beusoe cor, tungku minyeuk termal pendukung jeuet geupeukureueng konsumsi arang kira-kira 50%. Nyoe jeuet beroperasi bak suhu sampoe 300 derajat seureuta geupeutheun operasi nyang aman lam kondisi hana-teukanan.
(4) Alat nyan mangat keu desain proses skala-up dan jeuet geugantoe alat peujeuet jeuet keu ceret-tipe tradisional. Seulama ekspansi produksi skala rayeuk-, penyimpangan nyang diseubabkan le peningkatan skala relatif ubeut.
Namun, na padum boh tantangan teknis manteng na lam aplikasi praktis.
For example, scraper grooves are usually made of polytetrafluoroethylene (PTFE), which has excellent corrosion resistance but limited high-temperature resistance. One possible solution is to use materials such as graphite that provide both corrosion resistance and high-temperature resistance (>280 derajat ).
Pipa proses biasajih geupeugot nibak pipa nyang hana meujampu, nyang mungkén peureulèë geugantoë kira-kira tiep 30 uroë. Saboh kemungkinan peningkatan nakeuh ngon geungui pipa baja stainless atawa pipa ngon lapisan dalam nyang tahan korosi-, lagee tabung penukar suum nyang meulapis fluoroplastik-.
Seulaén nibak nyan, masalah korosi nyang meuhubông ngon pompa sirkulasi pih peureulèë solusi nyang leubeh lanjot.
2. Peugadeh Fouling ngon Langkah-langkah Peutheun keu Alat-alat Pertukaran Suum lam Industri Petrokimia .
Meunurot Steinhagen et al., survei ateuh 3.000 boh jeunèh peunukar suum nyang meulaén-laén di Seulawah Agam geupeuleumah bahwa leubèh nibak 90% peunukar suum geualami masalah fouling. Peubandeng kondisi fouling antara berbagai jenis penukar suum dipeudeuh bak Gambar 2.
Studi domestik ngon internasional geupeutunyok bahwa biaya thôn nyang meuhubông ngon pengolahan fouling lam industri pemurnian minyeuk bumoe ngon kimia trok kira-kira 15,6 juta, nyang meuhasé keu rugoë ekonomi ngon konsumsi sumber daya nyang signifikan.
Lam kondisi operasi nyang beutôi lam industri petrokimia, mekanisme pembentukan ngon klasifikasi fouling utamajih jeuet tabagi jeuet keu kategori-kategori lagèe nyoe:
Model pencemaran korosi
Model pencemaran pemadatan
Model pencemaran nyang dipeugot le bahan permukaan-
Model pencemaran fase gas-
Model pencemaran reaksi kimia
Seulama prediksi ngon analisis operasi praktis, pencemaran jeut diklasifikasikan meunurot mekanisme nyo. Deungon memilih jeuneh penukar suum nyang sesuai meunurot kondisi operasi nyang berbeda dan menghitung interval peugleh nyang optimal, kerugian ekonomi jeut dipeukureng.
Seulaén nibak nyan, meunyo tapeutimang lingkungan operasi suhu-manyang ngon teukanan-manyang lam aplikasi petrokimia, cara peulara utama nakeuh:
Peuningkatan pemindahan suum
Cara peugleh mekanis .
Cara peugleh ngon cara kimia .
Pemantauan online ngon teknologi peugleh watee nyata-
3. Analisis Kegagalan dan Pemeliharaan Penukar Suum di Industri Petrokimia .
3.1 Pencegahan Korosi dan Keu-ulang-ulang bak Peunukar Suum .
Bak masa operasi penukar suum lam industri petrokimia, kecelakaan kebocoran korosi kayem that teujadi. Kegagalan nyo jeut meugantoe produksi nyang stabil ngon dianggap seubagoe salah saboh masalah alat utama lam sistem petrokimia.
Masalah kebocoran lagee nyan terutama geubagi jeut keu kebocoran erosi ngon kebocoran korosi. Solusi jinoe terutama fokus bak peugot alat nyang ka rusak lheuh kegagalan terjadi, peugot proses produksi keu mencegah kegagalan, ngon mengurangi degradasi alat melalui pemilihan bahan ngon jenis penukar suum nyang teupat.
3.1.1 Penyebab Korosi dan Keupasan bak Peunukar Suum .
Analisis dari perspektif bahan baku .
Bahan mentah nyang geungui lam produksi petrokimia, khusuihjih minyeuk manyang, na komponen kimia nyang kompleks. Seulaén nibak nyan, minyeuk manyang umumjih na viskositas nyang manyang ngon na partikel-partikel padat nyang ukuran jih hana meuato.
Akibatjih, media keurija nyang meuhubông ngon permukaan peunukar suum that kompleks. Alat nyan kayém that keunong karusakan mekanis nyang diseubabkan lé gesekan fisik ngon korosi kimia nyang brat that.
Analisis dari perspektif proses kimia .
The entire petrochemical production chain often involves high-temperature (>1000 derajat ) ngon kondisi operasi tekanan tinggi-. Meubagoe beuntuk korosi jeuet teujadi simultan ngon saleng meuinteraksi.
Miseu jih, kecepatan aliran nyang tinggi nyang dipeureulee seulama proses produksi nakeuh peunyebab langsong korosi erosi, seureuta cit geupeuceupat masalah kebocoran korosi nyang na.
Kareuna nyan, lam kegagalan penukar suum, kebocoran ngon korosi biasajih na hubungan nyang erat ngon jeuet jipeugot efek sinergis nyang jipeucepat kerusakan alat.
3.1.2 Klasifikasi Korosi dan Keu-ausan Peunukar Suum dan Langkah-langkah Peutheun lam Industri Petrokimia .
(1) Korosi permukaan dan keunong peunukar suum .
Korosi permukaan nakeuh peunyebab nyang paleng umum keubocoran tabung penukar suum, nyang jeut keu kira-kira 90% dari kasus.
Media proses yeng dipakek dalam produksi petrokimia seureng na tingkat viskositas ngen adhesi terteunte. Cairan berkecepatan tinggi- nyang meuasoe partikel-partikel padat ngon gelembung-gelembung sabe meudampak bak permukaan transfer suum, meuhasekan tekanan permukaan lokal sampoe 10 MPa, nyang jeuet keu seubab erosi lelah ngon kerusakan permukaan logam.
Kareuna nyan, syarat proses kayém geupeuteuntèë bahwa kecepatan aliran menengah harôih leubèh nibak 2 m/s.
(2) Korosi elektrokimia nyang diseubabkan le endapan permukaan .
Seulama proses pemurnian minyeuk bumoe, media proses biasa jih na viskositas yeng lambong ngen jeut mengalami pemadatan dalam kondisi tertentu. Nyoe jeut keu seubab bahan-bahan meutumpok bak permukaan penukar suum dan membentuk endapan.
Karakteristik nyang hana stabil, hana meusambong, ngon hana rata nibak endapan-endapan nyoe jeuet keu seubab retak ngon celah. Perbedaan konsentrasi oksigen antara dalam ngen luwa celah nyo jeut memicu korosi elektrokimia.
Reaksi korosi nyang meuhubông terutama nakeuh:
Reaksi larutan logam, nakeuh oksidasi anodik;
Reaksi reduksi katodik;
Ekspansi progresif korosi nyang diseubabkan le ketidakseimbangan elektrokimia.
(3) Korosi bak permukaan blah ie tabung penukar suum .
Lam sistem pertukaran suum, ie seureng dipakek seubagoe media pertukaran suum, jeut keu korosi samping ie-jeut keu masalah umum.
Mekanisme korosi utama nakeuh:
Peukureuëng nilai pH;
Penetrasi uap ie;
Serangan nyang diseubabkan le oksigen nyang ka terlarut;
Korosi ion klorida (Cl−);
Korosi ion sulfida (S2−).
Reaksi-reaksi nyoe umum jih jeuet dibagi jeuet keu korosi kimia ngon korosi elektrokimia.
Syarat keu bahan tahan korosi-bak sisi ie tabung penukar suum nakeuh:
Konduktivitas termal nyang jroh ngon adhesi permukaan nyang teuga;
Tahan nyang that jroh keu variasi suhu ngon keuras nyang cukôp;
Tahan nyang teuga keu korosi ion;
Kinerja anti-skala nyang jroh;
Tahan nyang that jroh keu penetrasi uap ie.
3.1.3 Cara Peulindong Korosi keu Peunukar Suum .
Saat nyoe, cara peulindong korosi keu peunukar suum lam industri petrokimia terutama nakeuh:
(1) Peulindông anoda kurban .
Metode nyoe geulindong bahan penukar suum ngon geungui logam nyang leubeh aktif seubagoe anoda kurban keu geucegah korosi alat utama.
(2) Peukeumbangan dan penerapan lapisan anti-korosi .
Lapisan anti-korosi le that geungui lam peulindông peunukar suum. Deungon tapeugot lapisan logam nyang that tipih atawa lapisan anorganik bak permukaan kontak, zat-zat nyang meubahaya ngon endapan nyang meuceuhu jeuet geuisolasi deungon efektif.
Saboh lapisan nyang umum geungui nakeuh sistem lapisan anti-korosi amino epoksi CH-784.
(3) Peugot bahan peunukar suum .
Keu peutheun korosi nyang diseubabkan le kualitas ie ngon media nyang agresif, bahan nyang leubeh get jeuet geupiléh.
Peutukar suum nyang geupeugot nibak baja stainless, paduan teumaga, ngon paduan titanium umumjih geubri tahan korosi nyang that jroh. Namun, biaya bahan awak nyan nyang leubeh tinggi membatasi aplikasi awak nyan di padum boh industri.
3.2 Teknologi Las untuk Perbaikan Retak Flange Penukar Suum .
Bak masa jinoe, teknologi perbaikan las fusi lupie le that dipakek keu pemeliharaan lapangan industri.
Teknologi las fusi lupie nakeuh teknologi perbaikan baro nyang dikembangkan berdasarkan teknik las gas-teulindong. Nyan kayém geungui lam peugot ngon peulara alat tukar suum nyang ka rusak lam industri petrokimia.
Ciri-ciri utama jih nakeuh:
(1) Input suum nyang rendah dan watee las nyang paneuk .
Suum nyang jipeuhase bak watèe las that kureuëng. Proses las hanya memerlukan watee padum-padum ploh milidetik, menghindari masalah lagee perubahan warna annealing.
(2) Kolam las ubeut dan kualitas perbaikan nyang that jroh .
Volume kolam las kureung dari 2 mm3. Distribusi tegangan nyan meuceu-ceu, meukureng tegangan nyang terkonsentrasi bak komponen nyang ka geupeugot.
Proses nyan hana jeuet keu seubab retak atawa deformasi. Seulaén nibak nyan, peulindông gas inert geucegah pembentukan pori-pori ngon gelembung, haséjih permukaan nyang ka geupeugot nyan gleh ngon gleh.
(3) Alat-alat nyang kompak dan keucocokan keu perbaikan di-teumpat .
Alat las nyan ubeut dan cocok keu perbaikan lapangan watee nyata-.
Meubagoe kawat las jeuet geupiléh, memungkénkan perbaikan penukar suum nyang geupeugot nibak bahan nyang meulaén-laén.
4. Prospek Pembangunan Masa Ukeu .
Peureulèë tapeu ingat bahwa syarat proses nyang meubeda-beda peureulèë jeunèh penukar suum nyang meubeda-beda. Seulaén nibak nyan, susunan paralel atawa seri nibak peunukar suum na dampak nyang signifikan keu kinerja operasi mandum sistem proses.
Pemilihan ngon pencocokan komponen pih merupakan faktor kritis. Desain nyang berorientasi keu keandalan-meuharuskan komponen na kemampuan beradaptasi nyang cukop keu meutahan bak berbagai kondisi operasi, perubahan beban acak, ngon variasi tegangan nyang umum jih diteumee lam industri petrokimia. Konsep desain nyo dijok peningkatan ateuh keterbatasan metode desain konvensional.
Lam hai konservasi energi ngon pengurangan emisi, pembangunan ukeu hana mantong jeuet geufokus bak geupeugot struktur penukar suum tapi cit leubeh geubri perhatian keu pembangunan bahan penukar suum nyang maju.
Di antara bidang penelitian nyo, teknologi peulapisan wateh penukar suum na potensi yeng signifikan. Arah masa ukeu nibak peukeumbangan lapisan nakeuh:
Desain nyang ringan;
Suhu- nyang manyang ngon tahan tekanan - nyang manyang;
Tahan korosi nyang that jroh;
Biaya pembuatan nyang leubeh miyub;
Leubeh ekonomis operasi ngon peumeurèntah.
Bak saat nyoe, pengembangan teknologi simulasi ngon perangkat lunak rekayasa pih jeut keu arah penelitian peunteng. Teknologi nyo jeut geubri panduan nyang efektif keu prediksi fouling, optimasi siklus peugleh, ngon evaluasi kinerja operasional.
