автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Энергосбережение на стадии газоразделения производства этилена с использованием вторичных энергоресурсов

004615788

На правах рукописи

ИСЛАМОВА СВЕТЛАНА ИВАНОВНА

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА СТАДИИ ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2010 г.

~ 9 ДЕК 2010

004615788

Диссертация выполнена в Исследовательском центре проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН

Научный руководитель: кандидат технических наук

Шамсутдинов Эмиль Василович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зиннатуллин Назиф Хатмуллович

доктор технических наук, профессор Ковальногов Николай Николаевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО ''Московский

энергетический институт (технический университет)"

Защита состоится « 17 » декабря 2010г. в 14 час. 00 мин, на заседании диссертационного совета Д 212.080.06 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркса, 68 (зал заседаний учёного совета), А-330.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркса, 68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет». Автореферат диссертации представлен на сайте www.kstu.ru.

Автореферат разослан « » ноября 2010г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

С.И. Поникаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях эффективное использование топливно-энергетических ресурсов становится существенным элементом энергетической политики России. Переход на энергосберегающие технологии, включая внедрение эффективных систем утилизации вторичных энергоресурсов, является одним из основных направлении ее реализации. Нефтехимические технологии характеризуются многостадийностыо и высоким уровнем удельных энергозатрат в себестоимости целевой продукции, причем до 80% энергозатрат приходится на тепловые энергоресурсы. Высокое содержание тепловых энергоресурсов в структуре энергозатрат обусловлено, помимо особенностей технологических процессов, низким уровнем использования низкопотенциальных вторичных энергоресурсов (ВЭР). В отличие от высокопотенциальных, низкопотенциальные ВЭР не находят применения в теплотехнологии и сбрасываются в окружающую среду, тогда как потенциал ВЭР может быть широко использован для теплоснабжения, холодоснабжения или водоподготовки. Кроме того, тепловые выбросы ухудшают экологическую обстановку в регионе расположения нефтехимического предприятия.

Применение энергосберегающих технологий с использованием теплоты низкопотенциальных ВЭР требует установки специального утилизационного оборудования с соответствующими капитальными вложениями. Отечественный и зарубежный опыт подтверждает, что затраты на утилизацию вторичных энергоресурсов быстро окупаются за счет экономии первичных энергоресурсов.

Рассматриваемое в работе производство этилена по объему товарной продукции занимает одно из ведущих мест в нефтехимической отрасли и ему в полной мере присущи перечисленные проблемы. В частности, стадия газоразделения производства этилена характеризуется значительным выходом ВЭР низкого потенциала, в основном за счет водоохлаждающих градирен. Создание на основе принципа энерготехнологического комбинирования систем утилизации низкопотенциальных ВЭР представляется одним из перспективных подходов, позволяющих повысить энергетическую эффективность стадии газоразделения и снизить нагрузку на системы оборотного водоснабжения.

Работа выполнена в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 годы (госконтракт №02.435.11.5007), ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (госконтракт №02.516.11.6025), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (госконтракты №02.740.11.0062, №П829), гранта РФФИ (№05-08-50043-а).

Целыо работы является разработка энергосберегающих мероприятий для стадии газоразделения в производстве этилена с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации теплообмена.

При этом решались следующие задачи:

1) анализ структуры и связей, оценка тепловой и термодинамической эффективности теплотехнологической схемы стадии газоразделения

производства этилена;

2) разработка системы утилизации низкопотенциальных ВЭР стадии газоразделения производства этилена с использованием методов энерготехнологического комбинирования;

3) выработка практических рекомендаций по снижению ресурсо- и энергозатрат для вспомогательного теплообменного аппарата стадии газоразделения с использованием поверхностных интенсификаторов теплообмена.

Научная новизна состоит в следующем:

- предложен алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании;

- выявлены источники потерь энергии и разработан способ утилизации низкопотенциальных ВЭР для стадии газоразделения производства этилена на основе применения пароэжекционной установки;

- в результате численных исследований выявлены зависимости изменения теплоотдачи и гидравлического сопротивления при ламинарном течении оборотной воды в каналах теплообменного аппарата с различными геометрическими характеристиками интенсификатора - кольцевой накатки.

Практическая значимость. Система утилизации на основе разработанного способа, включающая теплообменники для охлаждения оборотной воды, пароэжекционную установку для получения горячей воды и насосы, позволяет использовать 78,6 МВт низкопотенциальных ВЭР для выработки теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Применение интенсифицированных теплообменных поверхностей позволяет снизить на 17% затраты электроэнергии на эксплуатацию вспомогательного теплообменного аппарата, вследствие сокращения на 49% расхода оборотной воды, проходящей через него. Основные результаты диссертационной работы могут быть рекомендованы к применению на нефтехимических предприятиях с аналогичным аппаратурным оформлением и чтении лекционных курсов «Основы энергосбережения» и «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях».

Результаты работы использованы при разработке энергосберегающих мероприятий для крупнотоннажного производства этилена (госконтракт №02.435.11.5007, патент РФ на изобретение №2345952).

Основные результаты, выносимые на защиту:

1) алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании;

2) результаты анализа тепловой и термодинамической эффективности стадии газоразделения производства этилена и система утилизации низкопотенциальных ВЭР на основе применения пароэжекционных установок;

3) результаты численного исследования интенсификации теплообмена во вспомогательном теплообменном аппарате стадии газоразделения и практические рекомендации по снижению энергозатрат на его эксплуатацию.

Достоверность. Достоверность работы подтверждена использованием фундаментальных законов переноса импульса, сохранения массы и энергии, основных положений технической термодинамики, а также сравнением результатов диссертационных исследований с известными в научно-технической литературе экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы представлены на следующих научных мероприятиях: Национальная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006 (Казань, 2006г.); У-УП Школа-семинар молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, 2006,2008,2010гг.); VII Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Красноярск, 2006г.),- XV Международная молодежная научная конференция «Туполевские чтения» (Казань, 2007г.); V Международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2008г.); IV Школа-семинар молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» (Москва, 2008г.); XXI Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Казань, 2009г.); X Международный симпозиум «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2009г.); ежегодные итоговые научные конференции Казанского научного центра РАН (Казань, 2007-2009гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 23 публикациях, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ, получен 1 патент на изобретение.

Структура н объём работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Общий объем диссертации 131 ст-раницы машинописного текста, включая 18 рисунков, 22 таблиц, список литературы из 161 наименований и приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении выделена актуальность проблемы, сформулирована цель работы, показана ее научная новизна и практическая значимость, представлены основные результаты работы, выносимые на защиту, описана структура диссертации.

В первой главе проведён анализ работ по проблемам энергосбережения топливно-энергетических ресурсов на предприятиях нефтехимической отрасли, описаны методы анализа структуры и эффективности функционирования сложных теплотехнологических схем нефтехимических производств с помощью методов математического моделирования. Особое внимание уделено

одному из важнейших направлений энергосбережения в нефтехимической промышленности - разработке технологий утилизации ВЭР. Проведен обзор основных способов утилизации низкопотенциальных ВЭР. Описаны перспективы использования современных методов интенсификации теплообмена для снижения энерго- и ресурсозатрат в системах утилизации ВЭР.

Вторая глава посвящена разработке алгоритма выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании.

Дано описание существующей стадии газоразделения, реализованной на заводе «Этилен» ОАО «Казаньоргсинтез». Завод «Этилен» является крупнейшим предприятием нефтехимической отрасли, производящим порядка 410 тыс. тонн этилена в год (данные 2009г.) Стадия газоразделения является завершающей после стадий пиролиза и компримирования и предназначена для получения этилена методом разделения углеводородных газов пиролиза конденсационно-ректификационным способом.

Теплотехнологическая схема газоразделения имеет сложную замкнутую структуру, объединяющую порядка 100 технологических аппаратов, отличающихся конструкцией, назначением и термодинамическими параметрами. Количество вспомогательного теплообменного оборудования составляет порядка 50% от общего числа установленного оборудования, из которых около 30% аппаратов предназначены для охлаждения технологических потоков оборотной водой. Поэтому наряду с утилизацией низкопотенциальных ВЭР задача снижения энергозатрат при эксплуатации данных теплообменных аппаратов требует поиска эффективных решений.

На рисунке 1 представлен разработанный алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании.

Предложенный алгоритм основан на методологии системного анализа, вклад в развитие которого внесли Л.С. Попырин, В.В. Кафаров, Ю.Г. Назмеев, И.А. Конахина и др., включающего в себя структурный, тепловой и термодинамический анализ. На основании полученных результатов системного анализа решаются следующие задачи: выявление резервов энергосбережения; сравнительный анализ способов утилизации низкопотенциальных ВЭР и выбор наиболее эффективного; разработка системы утилизации низкопотенциальных ВЭР; проведение численных и/или экспериментальных расчетов интенсификации теплообмена с целью разработки практических рекомендаций по снижению энергозатрат на вспомогательные теплообменные аппараты производства.

Третья глава посвящена анализу структуры и связей теплотехнологической схемы газоразделения, анализу энергетической эффективности стадии газоразделения производства этилена. Определены

значения тепловых и эксергетических КПД отдельных аппаратов и всей теплотехнологической схемы газоразделения. Выявлены источники низкопотенциальных ВЭР.

Г 1.Выбор объекта тслсдопация | ¡П. Формулирование задачи исследованияГ

Г____

III.Сбор данных по выбранному объект}' на основе режимных карг АСУТП и технологически! регламенте:

IV. Анализ структуры м связей, оценки тепловой и гермоди нам и ческой эффективности теплотехнологической схемы, выявление источников ВЭР

ЛЕ1

| У.Разработка энергосберегающих мероприятий для низкогемиерагурны* нефтуА ими четких производств |

X

V. (.Разработка схемных решений но утилизации низкопотенциальных ВОР

V. 1.1 .Создание оази данных по способам утилизации ВЭР

V.) ¿.Выбор и сравнительная оценка способов утилизации низкопотенцнальных ВЭР

(V. I .¿.Разработка системы утилизации ! ННЧК01Ю1'СНиИЯ.1ЬНЫХ ВЭР [

У.1.4. Анализ системы щипании пизхопошщиал ВЭР

X

У2. Разработка мероприятии по снижению эиерго ресурсозатрат но вспомогательном тешюобмениом оборудовании с использованием цонфхиостних, цитснсифинаторив теги!ообмсна

У.2.1.Сравнительная оценка и выбор способа интенсификации теплообмена

У.2.2.Эксперимент альные исследования

I

I У.2.3. Создание или до-■работка экспериментальной установки (стенда)

У.2.8. Постановка задачи. Выбор! или доработка модели Г

У.2.4. Тестовые испытания и анализ полученных дашш '«^Наличие стамдиртно7т£>

нет 5 .Всрифика цня*^> V.! 10. Использование коммерческого пакета У.2.11.Со:шинс прем'рамного комплекса

|У,2.б. Эксперимент |

/ У.2.12.Адаптация и тестирование лрофзммы, верификация

[У.2.13. Численный расчет)

31

| У.2.14.Анализ полученных результатов и разработка практических рекомендаций { .] УГТсхнико-зкономическан оценки энергосберегающих мероирни! н|(

Рисунок 1 - Алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению па низкотемпературных нефтехимических производствах

В соответствии с предложенным алгоритмом проведен анализ структуры и связей теплотехнологической схемы газоразделения производства этилена, в ходе которого составлена информационная блок-схема (ИБС). Определено количество контуров в ИБС - 202 и выявлено восемь систем взаимосвязанных контуров, установлено минимальное число условно-разрываемых потоков - 33. На основании условного разрыва потоков теплотехнологическая схема газоразделения представлена в виде балансовой теплотехнологической схемы БТТС и, определена оптимальная последовательность теплового и термодинамического расчетов элементов БТТС.

В процессе эксергетического расчета для каждого элемента БТТС составлены эксергетические балансы, определены значения эксергетической мощности на входе и выходе из элементов. Эксергетический баланс:

где Ет, - соответственно суммарное количество подведенной к системе и отведенной из нее эксергии, кВт; 2D- потери эксергии в системе, кВт. Суммарная эксергетическая мощность:

- Ещеп + Емех + Ехим

где Етп = ежп ■ G — тепловая эксергия, кВт; Ема = ел,„ • G - механическая эксергия, кВт; Еулш = ехш, ■ G — химическая эксергия, кВт [Степанов B.C. Химическая эксергия и эксергия веществ. Новосибирск: Наука, 1990]. Эксергетический КПД:

riF =_»ыг, Ецх

В ходе теплового анализа определена тепловая мощность на входе в аппараты теплотехнологической схемы - 1516,0 МВт и на выходе из них -1356,1 МВт, потери теплоты равны 159,9 МВт. Тепловой КПД составляет 89%. В результате термодинамического анализа определены эксергетическая мощность на входе в аппараты — 10537,9 МВт, на выходе — 8049,2 МВт, потери эксергии - 2488,7 МВт. Эксергетический КПД - 77 %. Значения тепловых и эксергетических КПД расчетных блоков БТТС представлены на рисунке 2.

Клок 1 Клок- 2 Блок 3 Блок 4 Клок 5 Клок: а Блок 7 Клок Я Схема

Рисунок 2 - Значения тепловых и эксергетических КПД расчетных блоков БТТС

Из диаграммы видно, что наименьшей термодинамической эффективностью характеризуются расчетный блок №2, блок №5 и блок №8, что указывает на необходимость разработки мероприятий по повышению энергетической эффективности для данных расчетных блоков. В результате анализа основного тепломассообменного оборудования выявлено, что наибольшие тепловые потери (рисунок 3 а) присутствуют в ректификационных колоннах.

Для данной группы аппаратов доля химической эксергии в структуре эксергетического баланса превалирует над тепловой и механической

составляющими. Вследствие чего для ректификационных колонн значение эксергетического КПД выше, чем тепловой (рисунок 4).

Конденсаторы;

5,5%

ТОА обратных потоков;

Кипятильники; \ 10,0%

Реактор; г 4,2% I

6,1%

Холодильники; 20,9%

Дефлегматоры; 1,4%

^ Холодильники;

1,0% Дефлегматоры; обратных потоков; . т г

0 4% \ 1 и'1/о Колонны;

Г 46,7%

Реактор; 51,0% —

ч^ Кипятильники; Конденсаторы;/' ~ ц 0,5%

а) потери теплоты б) потери эксергии

Рисунок 3 - Доли потерь но группам аппаратов Б'ГТС стадии газоразделенин

Наибольшие эксергетические потери (рисунок 3 б) характерны для реактора гидрирования (51%).По результатам анализа вспомогательного теплообменного оборудования выявлено, что наибольшие тепловые и эксергетические потери (рисунок 3 а,б) присутствуют в водяных холодильниках (20,9% и 1% соответственно). Поэтому данные аппараты характеризуются наименьшей тепловой и термодинамической эффективностью (рисунок 4).

1 ооч

90% -

80°'о ■

7СК, -

604 с

□ Тепловой КПД и Эксергетический КПД

95«о ,95»/Ь 95»/Ь

95л'о

90"»

89» о

79°'о

66%

Лё й ¡¡II I & % I I I &§ I I II

о о Ж 5 .4 §

н и. и: 2 а и

Рисунок 4 - Средние значения тепловых и эксергетических КПД аппаратов БТТС стадии газоразделения

Рассчитаны расходные и термодинамические параметры источников низкопотенциальных ВЭР. Общий потенциал ВЭР но теплоте составляет 95 МВт, по эксергии - 17 МВт. По уровню тепловой и эксергетической мощности на первом месте находятся низкотемпературные потоки ВЭР с оборотной водой. Возможно несколько вариантов организации систем утилизации вторичных энергетических ресурсов на стадии газоразделения с использованием: теплонасосной установки, термосифонного теплообменника, пароэжекционной установки. Предварительная оценка перечисленных

вариантов показала, что наибольшую экономию энергоресурсов на стадии газоразделения можно достичь при использовании в качестве утилизационного оборудования водоструйного парового эжектора.

В четвертой главе на основании предложенного алгоритма разработана система утилизации низкопотенциальных ВЭР; проведен численный расчет интенсификации теплообмена с целью разработки практических рекомендаций по снижению энергозатрат на теплообменный аппарат схемы: проведена технико-экономическая оценка предлагаемых мероприятий.

С учетом предварительного технико-экономического анализа разработан наиболее эффективный способ утилизации выявленных низкопотенциальных потоков ВЭР с применением пароэжекционной установки (ПЭУ). ПЭУ представляет собой трансзвуковой струйный аппарат, работающий на паровом конденсате. Потребление парового конденсата не превышает 14 % от расхода воды. Система утилизации низкопотенциальных ВЭР (рисунок 5) на основе разработанного способа утилизации с применением пароэжекционных установок, предназначена для непрерывного охлаждения оборотной воды после технологического процесса и осуществления отпуска теплоты на горячее ) водоснабжение.

пропилен

1,2 - теплообменник обратных потоков; 3,11,13,14,24,27 - теплообменник охлаждения рабочих потоков; 4 - реактор гидрирования; 5,25 — кипятильник; 6,26 - ПЭУ; 7,20 - теплообменник; 8,9,18,19,24 - насос; 10 - компрессор; 12,15,16,17,23 - емкость; 21 - колонна; 22 - дефлегматор Рисунок 5 - Система утилизации для тепло технологической схемы газоразделения

Организация системы утилизации позволяет, не изменяя технологии, исключить процесс охлаждения в градирне оборотной воды, используемой в двух технологических участках схемы и сократить тепловые потери в окружающую среду. Предлагаемый порядок работы системы утилизации: оборотная вода из холодильников 3 и 11 поступает в теплообменник 7, где охлаждается до требуемой рабочей температуры за счет подвода холодной

воды и направляется снова в технологический процесс. Нагретая вода из теплообменника 7 поступает в ПЭУ 6, куда также поступает часть отработанного парового конденсата из кипятильника 5. По аналогичной схеме происходит охлаждение оборотной воды из теплообменных аппаратов 13 и 14 и получение горячей воды в ПЭУ 26.

Для охлаждения рабочих потоков в кожухотрубчатом теплообменном аппарате 3, представляющим собой вспомогательное теплообменное оборудование стадии газоразделения, используется оборотная вода после градирен. Так как работа системы оборотного водоснабжения характеризуется значительными затратами электроэнергии, поэтому в соответствие с алгоритмом (рисунок 1) разработаны мероприятия по снижению энергозатрат при эксплуатации данного теплообменника 3. Согласно технологическому регламенту гидравлические нагрузки на теплообменник 3 таковы, что лишь при максимальной допустимой нагрузке наблюдается переходный режим течения воды. Для штатных условий работы режим течения ламинарный.

При выборе способа интенсификации теплообмена использован обширный экспериментальный материал различных авторов, анализ которых позволяет выявить наиболее эффективный метод турбулизации пограничного слоя при ламинарном характере течения основного потока. В качестве рабочих потоков рассмотрены трансформаторное и машинное масло, воздух, жидкость при ламинарном и турбулентном режимах течения исследуемой среды (часть экспериментальных данных представлены в таблице 1).

Таблица 1 - Эффективность интеисификаторов теплообмена

Интенсификатор, форма сечения канала Яе Параметры ингенсифи-катора (N1,)/ /ш Интенсификатор, форма сечения канала Яе Параметры интенсифика-тора и,«)/7 /Ш

Гладкий канал 102000 М)=0 1 Гладкий канал 400070000 /1/0=0 1

Спиральная проволочная вставка, труба, масло 300 400 700 1000 МЭ=0,171 $/£>=4,3 1,25 1,07 0,92 0,83 Сферические выступы и выемки, труба 10000 30000 50000 70000 ///¡=2,8 Ш=0,25 0,95 0,95 0,95 0,95

Кольцевые поперечные выступы, труба, масло 500 700 900 1000 М)=0,0625 ¡Ю=0,106 1,28 1,48 1,98 2,95 Двухходовая винтовая накатка, труба, вода 7000 15000 30000 2,5<М<12 й=3,2мм 0,75 0,70 0,99

Кольцевые поперечные выступы, труба, жидкость 1580 2000 ¿/¿>=0,967; г/й=60,24 1,00 1,01 Кольцевые поперечпые выступы, труба, жидкость 3160 3980 5000 6300 ¿№=0,875; ///¡=7,94 ¿//£>-0,983; ///г=58,35 1,26 1,15 1,10 1,07

Обозначения. 1=зЯ); <\=0-2Ь; И„ - глубина сферической выемки; <3Л - диаметр сферической выемки; Нк - высота сечения прямоугольного канала; ИСф - высота сферического выступа; ^ф -диаметр сферического выступа; Б - шаг спирали при <р=180°; ф - угол закругки вставки на среднем диаметре канала. По результатам работ Дрейцера Г.А., Гортышова Ю.Ф., Попова И.А., Пэзмеева Ю.Г, Олимпиева В.В.

Анализ значений критерия теплогидродинамической эффективности показал, что его наибольшее значение независимо от характера течения свойственно кольцевым поперечным выступам в трубе, наиболее явно это наблюдается для ламинарного режима течения. В зависимости от геометрических параметров интенсификаторов меняются и значения данного критерия. Наибольшее экспериментальное значение составляет 11=2,95.

В соответствии с предложенным алгоритмом для разработки практических рекомендаций проведено численное исследование интенсификации теплообмена поперечными кольцевыми выступами в каналах теплообменника 3. Исследования проведены для внутреннего диаметра труб ¿/=0,016;0,021м; при этом относительная высота поперечной накатки И/с! изменялась в диапазоне от 0,04 до 0,1, относительный шаг накатки я/д. в диапазоне от 0,5 до 12, к - высота интенсификатора, з - шаг накатки. Представленная на рисунке 6 область исследования представляет собой часть канала, где ось г является осью симметрии.

Рисунок 6 - Геометрическая область исследования

Дискретной шероховатости в форме окружности с радиусом га и центром в точке г = гп 2 ~ г„ + кЯ соответствует уравнение: (г-г,,)2 +[/•->-,]2 =г0\ где г, = (¡¡2 - радиус канала, к - число шагов.

Для численного расчета теплообмена и гидродинамики в трубе с интенсификаторами использована математическая модель (Назмеева Ю.Г., Вачагиной Е.К.), представляющая собой систему уравнений движения, неразрывности и переноса энергии, записанных в цилиндрической системе координат.

При постановке задачи заданы следующие краевые условия: на входе в канал (при г=0, 0 < г <г,) Т = Т0, где Г0 - начальное значение температуры в канале, уг=0, уг где ул(г) - заданный профиль скорости; на стенке

канала и поверхности накатки - температурные условия первого рода Т = 7, и гидродииамические условия прилипания уг = 0, уг - 0; на оси канала - у2 = 0.

Для проверки адекватности используемой математической модели проведен сравнительный анализ результатов численных исследований прироста теплоотдачи и гидравлического сопротивления с экспериментальными данными. На рисунке 7 приведены его результаты для исследуемой рабочей среды (жидкости), показавшие удовлетворительную сходимость (в пределах 15%).

Численные исследования интенсификации теплообмена в трубном канале теплообменника 3 при заданном номинальном расходе оборотной воды

проведены с использованием лицензионного программного комплекса СОМБОЬ МиШрЬуяюз. На рисунке 8 представлены его результаты, из которых видно, что наибольшая теплогидродинамическая эффективность наблюдается при относительной высоте к/сН),05 и относительном шаге я/с1~2 (г)=1,09). При относительных высотах /¡/сН),04; 0,075 и 0,1 значение г| не превышает единицы.

Анализ полученных численных результатов показал, что для рассмотренного теплообменного аппарата интенсификация теплообмена позволяет сократить расход оборотной воды на 49% при неизменной поверхности теплообмена и, таким образом, снизить затраты электроэнергии на ее перекачивание на 17%.

НиЖИо

1,3 1,2 1.1

1,0 0,9 0,8 О," О,«

0,95 1,01 1,07 1,13 1,19 1,25 1,31 1,37 1,43 1,49 1,55 1,61 1,67

• Экспериментальные данные Э.К. Калинина. Г.А. Дрейцера н др.

■ Расчетные данные автора

\)<Р1>0,966; ///>=0,498; 2) ¿¿£>=0,943; ///5=0,497; 3) <¿»=0,922; / /£>=0,523;

4) (¿»=0,875; //£>=0,496; 5) <¿/£>=0,912; / /£>=0,992; 6) ^£5=0,946;///>=0,998; 7) ¿Ш=0,944; //£>=1,987; 8)

<И>=0,967;//£>=0,9448; /=хФ;</=£>-2/г,/1-высотаишс1юификатора, £>-внутренний диаметр канала Рисунок 7 - Сравнение зависимостей Nu/Nug от для интенсифицированного канала

при 110=1580

Ми«ц,/Щ,

1,2 1

0,8 0,6 0,4 ОД о

0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3

в/с!

-№0,04--№0,05^- - -ЫН),075---МИу]

Рисунок 8 - Зависимости Г) от ¡Л1 н ИМ для интенсифицированного канала теплообменника 3 (Ие=1976)

Для теплотехнологической схемы газоразделения с учетом разработанной системы утилизации ВЭР дополнительно проведен анализ структуры и связей между элементами, тепловой и термодинамической расчеты. Расчеты показали, что при утилизации теплоты парового конденсата и оборотной воды тепловой КПД двух технологических участков схемы увеличится на 10-11%, а эксергетический - на 12-13%. Технико-экономическая оценка (таблица 2),

4

8 8 2 6 • 3 5 1 4

*,8 ц *■ 1 3 ■ • 5

•

показала значительную экономию и быструю окупаемость предлагаемой системы утилизации.

Таблица 1 - Технико-экономические показатели системы утилизации ВЭР

Показатель Величина Размерность

Капитальные затраты 6,793 млн. руб.

Годовые эксплуатационные расходы 1,103 млн. руб./год

Экономия 5,281 млн. руб./год

Срок окупаемости 1,7 лет

ВЫВОДЫ

1. Предложен алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании.

2. Проведен анализ структуры и связей теплотехнологической схемы газоразделения производства этилена, выявлено восемь систем взаимосвязанных контуров, установлено минимальное число условно-разрываемых потоков - 33; определена последовательность расчета элементов.

3. Оценена тепловая и термодинамическая эффективность теплотехнологической схемы газоразделения. Выявлены источники низкопотенциальных ВЭР - паровой конденсат после кипятильников и оборотная вода после холодильников и конденсаторов и оценен их энергетический потенциал.

4. Разработан способ утилизации низкопотенциальных ВЭР для стадии газоразделения производства этилена на основе применения пароэжекционной установки. Система утилизации с применением данного способа позволяет полезно использовать 78,6 МВт энергии для выработки теплоты на отопление и горячее водоснабжение.

5. Выявленные в результате численных исследований зависимости изменения теплоотдачи и гидравлического сопротивления при течении оборотной воды в интенсифицированных каналах теплообменного аппарата, позволили определить геометрические размеры интенсификатора (кольцевой накатки) с наиболее эффективными теплогидродинамическими характеристиками: при относительной высоте к/й= 0,05 и относительном шаге

2 прирост коэффициента теплоотдачи Ми максимален.

6. Организация системы утилизации низкопотенциальных ВЭР позволит увеличить тепловую эффективность двух технологических участков схемы на 10-11%., эксергетическую - на 12-13%. Использование теплообменного аппарата с интенсифицированной рабочей поверхностью позволит сократить расход оборотной воды на 49% и снизить затраты электроэнергии на ее перекачивание на 17%.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

- в изданиях, рекомендуемых ВАК

1.Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Повышение эффективности работы кожухотрубчатого теплообменника стадии газоразделения в производстве этилена // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. №5. С. 39-40.

2. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Снижение теплового загрязнения окружающей среды нефтехимическими предприятиями за счет утилизации низкопотенциальной теплоты // Альтернативная энергетика и экология. 2008. №9. С.35-37.

3. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Расчет тепловой эффективности основного теплообменного оборудования стадии газоразделения в производстве этилена// Энергосбережение и водоподготовка. 2007. №2. С.37-38.

- патенты

4. Патент РФ на изобретение №2345952. Способ утилизации оборотной воды и устройство для его осуществления / Ю.Г. Назмеев, Э.В. Шамсутдинов, Е.К. Вачагина, Д.В. Ермолаев, Исламова С.И. (Иванова). 2009.

- прочие издания

5. Исламова С.И. (Иванова). Мероприятия по сокращению тепловых выбросов производства этилена в окружающую среду // Материалы VII Школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань, 2010. С.376-378.

6. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Мероприятия по повышению эффективности энергоиспользования теплотехнологической схемы стадии газоразделения крупнотоннажного производства этилена // Промышленная теплотехника. 2010. № 1. Т.32. С. 81-89.

7. Исламова С.И. (Иванова). Система утилизации низкопотенциальной теплоты ВЭР // Труды X Международного симпозиума «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение в Республике Татарстан. Казань, 2009. С. 343-348.

8. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Алгоритм решения задачи по повышению эффективности энергоиспользования на нефтехимическом предприятии // Труды Академэнерго. 2009. №4. С. 38-51.

9. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Интенсификация теплообмена в кожухотрубчатых теплообменных аппаратах теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена. Сообщение 2 // Труды Академэнерго. 2009. №3. С. 33-45.

10. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Интенсификация теплообмена в кожухотрубчатых теплообменных аппаратах теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена. Сообщение 1 // Труды Академэнерго. 2009. №2. С. 33-41.

11. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Разработка мероприятий по сокращению тепловых выбросов нефтехимического производства в окружающую среду // Сборник материалов XXI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные

процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». Казань, 2009. Часть 2. С. 139-141.

12. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Методика создания комплексных энергосберегающих мероприятий для теплотехнологической схемы стадии газоразделения в производстве этилена // Материалы IV Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика». Москва, 2008. С. 267-271.

13. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Комплексный подход к энерго- и ресурсосбережению для стадии газоразделения в производстве этилена // Материалы VI Школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань, 2008. С.426-428.

14. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Выбор метода интенсификации теплообмена в аппаратах теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена // Материалы V Международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". Санкт-Петербург, 2008. С. 440-441.

15. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Способ утилизации низкопотенциальных вторичных энергоресурсов стадии газоразделения в производстве этилена // Материалы XIX Международной интернет-конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения МИКМУС-2007. Москва, 2007. С. 243.

16. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Анализ термодинамической эффективности теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена // Материалы XV Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения». Казань, 2007. Т.1. С. 331-332.

17. Исламова С.И. (Иванова), Шамсутдинов Э.В. Оценка энергетической эффективности основного теплообменного оборудования стадии газоразделения в производстве этилена // Труды Академэнерго. 2007. №2. С.38-46.

18. Исламова С.И. (Иванова). Утилизация вторичных энергоресурсов как эффективный метод энергосбережения в нефтехимической промышленности // Материалы XVIII Международной интернет-конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения МИКМУС-2006. Москва, 2006. С. И 2.

19. Исламова С.И. (Иванова). Применение методов математического моделирования для анализа эффективности теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена // Материалы VII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям. Красноярск, 2006. С. 49-50.

20. Исламова С.И. (Иванова). Оценка термодинамической эффективности участка выделения этан-этиленовой фракции стадии газоразделения производства этилена // Труды Академэнерго. 2006. №3. С.70-79.

21.Исламова С.И. (Иванова). Тепловой анализ процесса охлаждения пиролизного газа в водяных холодильниках // Материалы V Школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань, 2006. С.325-326.

22. Назмеев Ю.Г., Ермолаев Д.В, Исламова С.И. (Иванова). Создание технологий утилизации ВЭР в производствах этилена и фенола // Материалы Национальной конференции по теплоэнергетике НКТЭ-2006. Казань, 2006. Т.2. С. 225-233.

23. Исламова С.И. (Иванова). Выявление связей и анализ структуры теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена для определения эффективности ее тепловых процессов // Труды Академэнерго. 2006. №1. С.107-113.

Соискатель

Исламова С.И.

Подписано в печать 10.11.2010. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Гарнитура «Тайме». Бумага ксероксная.

Усл. печ. л. 1,0. Заказ № 11/100. Печать ризографическая. ♦ »

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве «ИГМА-пресс» ИП Маликовой И.Г. ОГРН 308169031500136 Казань, ул. Московская, д.31, офис 215. Тел. 526-03-69.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Энергосберегающие технологии в нефтехимической промышленности.

1.1. Направления энергосбережения в нефтехимической промышленности.

1.2. Методы анализа сложных теплотехнологических схем нефтехимических производств.

1.3. Анализ способов утилизации низкопотенциальных вторичных эпергоресурсов.

1.4 Интенсификация теплообмена в каналах теплообменных аппаратов.

1.5. Выводы.

Глава 2. Разработка алгоритма выбора эффективных решений по энергоресурсосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах и описание объекта исследования.

2.1. Алгоритм выбора эффективных решений.

2.2 Описание теплотехнологической схемы стадии газоразделения в производстве этилена.

2.3. Выводы.

Глава 3. Исследование энергетической эффективности теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена.

3.1. Анализ структуры связей теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена.

3.2. Результаты оценки тепловой и термодинамической эффективности теплотехнологической схемы газоразделения производства этилена.

3.3. Выводы.

Глава 4. Разработка энергосберегающих мероприятий для стадии газоразделения производства этилена.

4.1. Выбор и сравнительная оценка способов утилизации низкопотенциальных ВЭР.

4.2. Разработка системы утилизации низкопотенциальных ВЭР и ее технико-экономическая оценка.

4.3. Разработка практических рекомендаций по снижению энергозатрат во вспомогательном геплообменном аппарате с использованием поверхностных интенсификаторов теплообмена.

4.4. Выводы.

Актуальность темы

В современных условиях эффективное использование топливно-энергетических ресурсов становится существенным элементом энергетической политики России. Переход на энергосберегающие технологии, включая внедрение эффективных систем утилизации вторичных энергоресурсов (ВЭР), является одним из основных направлении ее реализации.

Нефтехимические предприятия являются крупными потребителями топливно-энергетических ресурсов. Объемы потребления составляют около 20% от общего объема расхода эиергоресурсов предприятиями всех промышленных отраслей страны. При этом полезный расход энергии составляет 15-30%, а остальные 70-85% безвозвратно теряются, попадая в окружающую среду. Задача экономичного расходования топливно-энергетических ресурсов обуславливается как хозяйственными требованиями, так и ограниченностью и невозобновляемостыо природных запасов органического топлива, которое является ценнейшим сырьем для нефтехимической промышленности [1-2].

Нефтехимические технологии характеризуются многостадийностыо и высоким уровнем удельных энергозатрат в себестоимости целевой продукции, причем до 80% энергозатрат приходится на тепловые энергоресурсы. Высокое содержание тепловых энергоресурсов в структуре энергозатрат обусловлено, помимо особенностей технологических процессов, низким уровнем использования низкопотенциальных вторичных энергоресурсов (ВЭР). В отличие от высокопотенциальных, низкопотенциальные ВЭР не находят применения в теплотехнологии и сбрасываются в окружающую среду, тогда как потенциал ВЭР может быть широко использован для теплоснабжения, холодоснабжения или водоподготовки. Кроме того, тепловые выбросы ухудшают экологическую обстановку в регионе расположения нефтехимического предприятия.

Применение энергосберегающих технологий с использованием теплоты низкопотенциальных ВЭР требует установки специального утилизационного оборудования с соответствующими капитальными вложениями. Отечественный и зарубежный опыт подтверждает, что затраты на утилизацию вторичных энергоресурсов быстро окупаются за счет экономии первичных энергоресурсов.

На сегодняшний день перспективным направлением энергосбережения и сокращения потерь топливно-энергетических ресурсов является создание энерготехнологических комплексов. Обязательным условием при проектировании новых нефтехимических производств становится применение принципа энерготехнологического комбинирования. На действующем предприятии этот принцип может быть реализован лишь частично через разработку технологий утилизации, основанных на максимальном использовании энергии вторичных энергоресурсов (ВЭР), образующихся в одних технологических агрегатах и направляемых для утилизации в другие агрегаты [3-4]. Поиск оптимального варианта технологии утилизации вторичных энергоресурсов возможен лишь на основе всестороннего анализа работы теплотехнологической схемы нефтехимического производства, значительный вклад в развитие которого внесли такие ученые, как Л.С. Попырин, В.В. Кафаров, Ю.Г. Назмеев, И.А. Конахина и др.

Одним из крупнейших предприятий нефтехимической отрасли, имеющим стратегическое значение для Республики Татарстан и России в целом, является ОАО «Казаньоргсинтез». В настоящее время предприятием* производятся полиэтилен, полиэтиленовые трубы, фенол, ацетон, этиленгликоли, этаноламины, бифенол-А и другие продукты органического синтеза. Весь ассортимент включает более 170 наименований валовым объемом производства свыше 1 млн. тонн.

Завод «Этилен» ОАО «Казаньоргсинтез» по объему товарной продукции (порядка 410 тыс. тонн этилена по данным 2009г.) занимает одно из ведущих мест в нефтехимической отрасли. На базе этилена производится десяток нефтехимических продуктов, которые, в свою очередь, являются источниками получения сотен и тысяч конечных химических и нефтехимических продуктов. Крупнотоннажное производство этилена включает в себя три стадии: пиролиз, компримирование и газоразделение. Стадия газоразделепия является завершающей и предназначена для получения этилена- и пропилена методом разделения углеводородных газов пиролиза конденсационно-ректификационным способом.

Стадия газоразделения производства этилена характеризуется значительным выходом ВЭР низкого потенциала, в основном за счет водоохлаждающих градирен. Создание на основе принципа энерготехнологического комбинирования систем утилизации низкопотенциальных ВЭР представляется одним из перспективных подходов, позволяющих повысить энергетическую эффективность стадии газоразделения и снизить нагрузку на системы оборотного водоснабжения. Потоки низкопотенциальных ВЭР могут быть использованы для промежуточного нагрева теплоносителей, горячего водоснабжения (ГВС), холодоснабжения, уменьшения количества загрязненных стоков и организации замкнутого цикла водопотребления.

В связи с постепенным истощением запасов природных топливно-энергических ресурсов страны проблема энергосбережения для рассматриваемого крупнотоннажного и энергоемкого нефтехимического производства этилена является особенно актуальной.

Теплотехнологическая схема газоразделения имеет сложную замкнутую структуру, объединяющую порядка 100 технологических аппаратов, отличающихся конструкцией, назначением и термодинамическими параметрами. Количество вспомогательного теплообменного оборудования составляет порядка 50% от общего числа установленного оборудования, из которых около 30% аппаратов предназначены для охлаждения технологических потоков оборотной водой. Поэтому наряду с утилизацией низкопотенциальных ВЭР задача снижения энергозатрат при эксплуатации данных теплообменных аппаратов требует поиска эффективных решений.

Для реализации выделенных направлений энергосбережения на стадии газоразделения производства этилена необходим комплексный подход, включающий-разработку технологии утилизации низкопотенциальных ВЭР и повышение эффективности работы вспомогательных теплообменных аппаратов посредством интенсификации теплообмена.

Работа выполнена, в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 годы (госконтракт №02.435.11.5007), ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (госконтракт №02.516.11.6025), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (госконтракты №02.740.11.0062, №П829), гранта РФФИ (№05-08-50043-а).

Целыо работы является разработка энергосберегающих мероприятий для стадии газоразделепия в производстве этилена с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации теплообмена.

При этом решались следующие задачи:

1) анализ структуры и связей, оценка тепловой и термодинамической эффективности теплотехнологической схемы стадии газоразделения производства этилена;

2) разработка системы утилизации низкопотенциальных ВЭР стадии газоразделения производства этилена с использованием методов энерготехнологического комбинирования;

3) вырабо тка практических рекомендаций по снижению ресурсо- и энергозатрат для вспомогательного теплообменного аппарата стадии газоразделения с использованием поверхностных интенсификаторов теплообмена.

Научная новизна состоит в следующем:

- предложен алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании;

- выявлены источники потерь энергии и разработан способ утилизации низкопотенциальных ВЭР для стадии газоразделения производства этилена на основе применения пароэжекционной установки;

- в результате численных исследований выявлены зависимости изменения теплоотдачи и гидравлического сопротивления при ламинарном течении оборотной воды в каналах теплообменного аппарата с различными геометрическими характеристиками интенсификатора - кольцевой накатки.

Практическая значимость. Система утилизации на основе разработанного способа, включающая теплообменники для охлаждения оборотной воды, пароэжекционную установку для получения горячей воды и насосы, позволяет использовать 78,6 МВт низкопотенциальных ВЭР для выработки теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Применение интенсифицированных теплообменных поверхностей позволяет снизить на 17% затраты электроэнергии на эксплуатацию вспомогательного теплообменного аппарата, вследствие сокращения на 49% расхода оборотной воды, проходящей через него. Основные результаты диссертационной работы могут быть рекомендованы к применению на нефтехимических предприятиях с аналогичным аппаратурным оформлением и чтении лекционных курсов «Основы, энергосбережения» и «Энергосбережение в теплоэнергетике и тегшотехнологиях».

Результаты работы использованы при разработке энергосберегающих мероприятий для крупнотоннажного производства этилена (госконтракт №02.435.11.5007, патент РФ на изобретение №2345952).

Основные результаты, выносимые на защиту:

1) алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании;

2) результаты анализа тепловой и термодинамической эффективности стадии газоразделения производства этилена и система утилизации низкопотенциальных ВЭР на основе применения пароэжекционных установок;

3) результаты численного исследования интенсификации теплообмена во вспомогательном теплообменном аппарате стадии газоразделения и практические рекомендации по снижению энергозатрат на его эксплуатацию.

Достоверность. Достоверность работы подтверждена использованием фундаментальных законов переноса импульса, сохранения массы и энергии, основных положений технической термодинамики, а также сравнением результатов диссертационных исследований с известными в научно-технической литературе экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы представлены на следующих научных мероприятиях: Национальная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006 (Казань, 2006г.); V-VII Школа-семинар молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, 2006, 2008, 2010гг.); VII Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Красноярск, 2006г.); XV Международная молодежная научная конференция «Туполевские чтения» (Казань, 2007г.); V Международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2008г.); IV Школа-семинар молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» (Москва,

2008г.); XXI Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Казань, 2009г.); X Международный симпозиум «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2009г.); ежегодные итоговые научные конференции Казанского научного центра РАН (Казань, 2007-2009гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 23 публикациях, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Общий объем диссертации 131 страницы машинописного текста, включая 18 рисунков, 22 таблиц, список литературы из 161 наименований и приложение.

4.4 Выводы

• Выявлено, что для организации на стадии газоразделения системы утилизации низкопотенциальных ВЭР имеет преимущество использование пароэжекционной установки по сравнению с вариантами, предусматривающими использование ТНУ или термосифона.

• Разработан способ утилизации иизкопотенциальных ВЭР для стадии газоразделения производства этилена на основе применения пароэжекционной установки. Система утилизации на основе данного способа позволяет полезно использовать 78,6 МВт энергии для выработки теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Система утилизации включает теплообменники для охлаждения оборотной воды, трансзвуковые струйные ПЭУ для получения воды на ГВС и насосы.

• Выявленные в результате численных исследований, зависимости изменения теплоотдачи и гидравлического сопротивления при течении оборотной воды в интенсифицированных каналах теплообменного аппарата, позволили определить геометрические размеры интенсификатора (кольцевой накатки) с наиболее эффективными теплогидродинамическими характеристиками: при относительной высоте МзН),05 и относительном шаге $/Ф=2 прирост коэффициента теплоотдачи Ии максимален.

• Организация системы утилизации иизкопотенциальных ВЭР позволит увеличить тепловую эффективность двух технологических участков схемы на 10-11%, эксергетическую - на 12-13%. Использование теплообменного аппарата с интенсифицированной рабочей поверхностью позволит сократить расход оборотной воды на 49%) и снизить затраты электроэнергии на ее перекачивание на 17%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. К основным направлениям энергосбережения применительно к нефтехимическим предприятиям можно отнести следующие:

• повышение тепловых и термодинамических КПД энергопотребляющего оборудования;

• разработка эффективных энерготехнологических схем;

• поиск высокоэффективных и принципиально новых теплотехнических способов организации технологического процесса;

• переход на энергосберегающие технологии, включающие разработку технологий утилизации, основанных на максимальном использовании выделяемой энергии ВЭР. Для предприятий • нефтехимического комплекса особенно остро стоит проблема утилизации ВЭР низкого потенциала. Огромные количества энергии низкопотенциальных ВЭР не находят применения в теплотехнологии и безвозвратно теряются в окружающей среде. Источники низкопотенциальных ВЭР могут быть использованы для промежуточного нагрева теплоносителей, горячего водоснабжения, холодоснабжения и организации замкнутого цикла водопотребления.

2. Перспективным путем повышения эффективности энергоиспользования в технологическом оборудовании является применение высокоэффективных поверхностей теплообмена, использование современных методов интенсификации теплообмена в каналах холодильных аппаратов, что позволяет сократить расход топливно-энергетических ресурсов и может влиять на выход вторичных энергоресурсов в теплотехнологической схеме газоразделения крупнотоннажного производства этилена.

3. Предложен алгоритм выбора эффективных решений по ресурсо- и энергосбережению на низкотемпературных нефтехимических производствах с использованием методов энерготехнологического комбинирования и интенсификации тепловых процессов во вспомогательном теплообменном оборудовании. При разработке алгоритма использованы теории тепло- и массообмена, технической термодинамики, методология системного анализа и методы математического моделирования.

4. В качестве объекта исследования выбрана теплотехнологическая схема стадии газоразделения крупнотоннажного производства этилена завода «Этилен» ОАО «Казаньоргсингез». В связи с тем, что стадия газоразделения является энергоемким производством и характеризуется выходом значительного количества вторичных энергоресурсов низкого потенциала, разработка энергосберегающих мероприятий для него является актуальной задачей. Утилизируемые ВЭР могут быть использованы для промежуточного нагрева теплоносителей, горячего водоснабжения, холодоснабжения, уменьшения количества загрязненных стоков и организации замкнутого цикла водопотреблепия.

5. В результате проведенного анализа структуры связей теплотехнологической схемы газоразделения производства этилена выполнено следующее:

• составлены полные и сокращенные матрицы смежности и циклов;

• определено количество контуров в ИБС - 202 и выявлено восемь систем взаимосвязанных контуров;

• определено минимальное число условно-разрываемых потоков — 33, среди которых следующие: 2 - 1/2, 10 - 9/10, 13 - 12/13, 37 -26/27, 38 — 27/28, 47 - 29/88, 74 - 32/84, 58 - 15/16, 65 - 20/15, 68 - 21/22, 80 -84/21, 83 -35/37, 88 - 36/35, 95 -47/41, 104 -44/93, 111 -44/41, 122 -59/55, 126-55/56, 137-63/64, 142-67/63, 145 -68/70, 152-69/68, 159 - 76/69, 162 - 97/98, 164 - 115/99, 166 - 100/101, 168 - 102/116, 169 -116/117, 174-117/109, 177- 105/97, 180- 101/108, 191 - 106/107, 221 -85/25. Условный разрыв потоков позволил разбить теплотехнологическую схему на взаимосвязанную систему контуров и найти оптимальную последовательность расчета тепловой и термодинамической эффективности.

6. Теплотехнологическая схема газоразделения представлена в виде балансовой теплотехнологической схемы, являющейся математической моделью схемы в виде системы балансовых уравнений. Проведена оценка тепловой и термодинамической эффективности отдельных аппаратов и всей теплотехнологической схемы стадии газоразделения производства этилена:

• суммарная тепловая мощность на входе в аппараты БТТС составляет 1516,0 МВт, на выходе - 1356,1 МВт МВт, величина суммарных потерь теплоты - 159,9 МВт. Тепловой КПД теплотехнологической схемы — 89 %;

• суммарная эксергетическая мощность на входе в аппараты БТТС составляет 10537,9 МВт, на выходе - 8049,2 МВт, величина суммарных потерь эксергии - 2488,7 МВт. Эксергетический КПД теплотехнологической схемы - 77 %;

• определены аппараты с наименьшей тепловой и термодинамической эффективностью - ректификационные колонны, реактор гидрирования и водяные холодильники;

• выявлены источники низкопотенциальных ВЭР - паровой конденсат после кипятильников и оборотная вода после холодильников и конденсаторов. Общий потенциал ВЭР по теплоте составляет 95 МВт, по эксергии - 17 МВт.

7. Разработан способ утилизации низкопотенциальных ВЭР для стадии газоразделения производства этилена на основе применения пароэжекционпой установки. Система утилизации с применением данного способа позволяет полезно использовать 78,6 МВт энергии для выработки теплоты на отопление и горячее водоснабжение.

8. Исследована интенсификация теплообмена в каналах вспомогательного теплообменного аппарата, предназначенного для охлаждения рабочих потоков теплотехнологической схемы газоразделения. Выявленные в результате численных исследований, зависимости изменения теплоотдачи и гидравлического сопротивления при течении оборотной воды в интенсифицированных каналах теплообменного аппарата, позволили определить геометрические размеры интенсификатора (кольцевой накатки) с наиболее эффективными теплогидродинамическими характеристиками: при относительной высоте кМ=0,05 и относительном шаге £/¿/=2 прирост коэффициента теплоотдачи Ыи максимален. Использование теплообменного аппарата с интенсифицированной рабочей поверхностью позволит сократить расход оборотной воды на 49% и снизить затраты электроэнергии на ее перекачивание в системе утилизации на 17%.

9. Организация системы утилизации низкопотенциальных ВЭР позволит увеличить тепловую эффективность двух технологических участков схемы на 10-11%., эксергетическую - на 12—13%. Использование теплообменного аппарата с интенсифицированной рабочей поверхностью позволит сократить расход оборотной воды на 49% и снизить затраты электроэнергии на ее перекачивание на 17%.

1. Белоусов В.Н., Копытов Ю.В. Пути экономии энергоресурсов в народном хозяйстве. М.: Энергоатомиздат, 1986.

2. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Симонов В.Ф. Повышение эффективности энергоиспользования в нефтехимических производствах. М.: Химия, 1985.

4. Брагинский О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность. М.: Наука, 2003.

5. Кудряшов В.Н. Энергосбережение па ОАО «Казаньоргсинтез» // Материалы конференции «Энергосбережение в химической технологии 2000». Казань, 2000. С. 14-18.

6. Куперман Л.И., Романовский С.А., Сидельковский Л.Н. Вторичные энергоресурсы и эиерготехпологическое комбинирование в промышленности. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.

7. Сибиркин М. Пути экономии топливно-энергетических ресурсов в энергоемких отраслях промышленности // Промышленная энергетика. 1995. №3. с. 2.

8. Алемасов В.Е., Кравцов Я.И., Муслимов Р.Х. Актуальные задачи энерго-и ресурсосбережения // Ресурсоэффективность в республике Татарстан. 2004. №2. С. 29-34.

9. Чиркунов Э.В., Кузнецова И.М. и др. Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии. Казань, Изд-во КГТУ, 2004.

10. Саркисов П.Д., Дмитриев Е.А. Энерго- и ресурсосбережение в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии // Материалы конференции «Энергосбережение в химической технологии 2000». Казань, 2000. С. 10-13.

11. Шаманский В.А. Залог снижения себестоимости выпускаемой продукции. // Энергосбережение в Республике Татарстан. 2003. № 1. С. 44-45.

12. Ключников А.Д., Картавцев С.В. Интенсивное энергосбережение в промышленности: предпосылки, научно-методическое и кадровое обеспечение // Промышленная энергетика. 1996. №8. С. 2-5.

13. Латыпов Р.Ш., Шарафиев Р.Т. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. М.: Энергоатомиздат, 1998.

14. Сафронов В.С. и др. Безотходные и энергосберегающие процессы нефтепереработки и нефтехимии. Куйбышев: КПтИ, 1987.

15. Азимов Ю.И. Экономические факторы проблемы энергоресурсосбережения // Труды VII Международного симпозиума «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение в Республике Татарстан». Казань, 2007. Ч. 1. С. 99-102.

16. Айнштейп В.Г. и др. Тепловые насосы в тепло- и массообменных процессах // Химическая технология. 2001. №10. С.38-47.

17. Гуреев В.М. и др. Использование вторичных энергоресурсов в теплотехнологических установках. Казань: Изд-во КГТУ, 1997.

18. Костерин Ю.В. Экономия теплоты в энергоемких отраслях промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1995.

19. Назмеев Ю.Г., Ермолаев Д.В., Иванова С.И. Создание технологий утилизации ВЭР в производствах этилена и фенола // Материалы

20. Национальной конференции по теплоэнергетике НКТЭ-2006. Казань, 2006. С. 225-233.

21. Костерин Ю.В. Экономия энергоресурсов на крупнотоннажных установках производства аммиака и этилена. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994.

22. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. Учебник для вузов. М.: Химия, 1991.

23. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974.

24. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.

25. Островский Г.М., Волин ГО.М. Моделирование сложных химико-технологических систем. М.: Химия, 1975.

26. Математическое моделирование химических производств / Под ред. К.Кроу и др. М.: Мир, 1973.

27. Островский Г.М., Волин 10.М. Методы оптимизации сложных химико-технологических схем. М.: Химия, 1970.

28. Методы математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических установок. / Под ред. Г.Б. Левенталя и Л.С. Попырина. М.: Наука, 1972.

29. Гаитмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1988.

30. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Издательство МЭИ, 2002.

31. Иванова С.И. Выявление связей и анализ структуры теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена дляопределения эффективности ее тепловых процессов // Труды Академэнерго. 2006. №1. С. 107-113.

32. Гарипов Л.Ф., Плотников В.В. Анализ эффективности стадии переработки отходов фенольного производства // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2008. №7-8. С. 84-91.

33. Попырин Л.С., Самусев В.И. Автоматизация математического моделирования теплоэнергетических установок. М.: Наука, 1981.

34. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Организация энерготехнологических комплексов в нефтехимической промышленности. М.: Издательство МЭИ, 2001.

35. Харлампиди Х.Э. и др. Оптимальные методы энерготехнологического комбинирования. Казань: Изд-во КГТУ, 1994.

36. Гохшгейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1969.

37. Трутаев В.И. Комплексные показатели эффективности энергетического и энергосберегающего оборудования // Теплоэнергетика. 1990. № 1. С. 20.

38. Рейд Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. М.: Энергоиздат, 1982.

39. Сорин М.В., Бродянский В.М. Зависимость КПД систем преобразования энергии и вещества от КПД составляющих ее элементов // Известия АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1990. №4. С.75-83.

40. Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1990.

41. Середа И.П. Термодинамический способ повышения эффективности теплообменных аппаратов // Теплоэнергетика. 1992. №9. С. 67-69.

42. ШаргутЯ., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия, 1968.

43. Джураева Е.В., Александров A.A. Эксергетический анализ процессов, происходящих в детендер-генераторном генераторе // Теплоэнергетика. 2005. №2. С.73-77.

44. Плотников В.В. Повышение эффективности энергоиспользования в теплотехнологической схеме получения гидроперекиси изопропилбензола: Дис. па соискание ученой степени канд. техн. наук. Казань: КГЭУ, 2001.

45. Бродянский В.М. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988.

46. Сажин Б.С., Булеков А.П. Эксергетический метод в химической технологии. М.: Химия, 1992.

47. Трутаев В.И. и др. Комплексные показатели эффективности энергетического и энергосберегающего оборудования // Теплоэнергетика. 1990. №1. С. 20-23.

48. Когогип С.А., Туктаров Ф.Х. и др. Энергосбережение в республике Татарстан: результаты, проблемы, перспективы // Материалы конференции «Энергосбережение в химической технологии 2000». Казань, 2000. С. 3-9.

49. Бесков B.C. Общая химическая технология. М.: ИКЦ Академкнига, 2005.

50. Лисицын Н.В., Викторов В.К., Кузичкин Н.В. Химико-технологические системы: Оптимизация и ресурсосбережение. СПб.: Менделеев, 2007.

51. Боровков В.М. Повышение эффективности использования энергоресурсов на промышленных предприятиях // Промышленная энергетика. 2007. С. 2-6.

52. Костерии Ю.В. Вторичные топливно-энергетические ресурсы и их использование в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1975.

53. Мухленов И.П., Авербух А.Я. и др. Общая химическая технология. М.: Высшая школа, 1984.

54. Ключников А.Д. Энергетика теплотехнологии и вопросы энергосбережения. М.: Энергоатомиздат, 1986.

55. Нуртдинов С.Х. и др. Оптимальные методы энерготехнологического комбинирования. Учеб. пособие. Казань: Изд-во КХТИ, 1990.

56. Вяткин М.А., Рябцев Н.И., Скольник Г.М. Основные пути экономии энергетических ресурсов в химической промышленности. М.: Химия, 1983.

57. Вяткин М.А., Рябцев Н.И., Чураков С.Д. Основные направления развития энергетики химической промышленности. М.: Химия, 1987.

58. Радченко Н.И. Использование сбросного тепла химических производств эжекторными теплонасосными установками // Промышленная энергетика. 1997. №1. С.2-6.

59. Григоров В.Г. и др. Утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на химических предприятиях. М.: Химия, 1987.

60. Лейтес И.Л. и др. Теория и практика химической энерготехнологии. М.: Наука, 1989.

61. Стариков Е.В., Щеклеин С.Е., Пахалуев В.М. Использование низкопотенциальных источников теплоты для питания автономных накопителей энергии // Промышленная энергетика. 2009. №6. С. 33-35.

62. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Снижение теплового загрязнения окружающей среды нефтехимическими предприятиями за счет утилизации низкопотенциалыюй теплоты // Экология и альтернативная энергетика. 2008. №9. С. 35-37.

63. Клименко В.Л. и др. Пути интенсификации нефтехимических производств за счет использования вторичных энергоресурсов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988.

64. Закиров Д.Г. и др. Утилизация тепла низкопотенциальных источников -эффективный способ снижения энергоемкости производства // Теплоэнергетика. 2001. №5. С.73-74.

65. Левин М.С. Использование отработавшего и вторичного пара и конденсата. М.: Энергия, 1971.

66. Короткин А.Н. и др. Оптимизация режимных и конструктивных параметров контактного теплообменника для утилизации парогазовой смеси // Промышленная энергетика. 1996. №6. С. 30-31.

67. Галимова JI.В. Абсорбционные холодильные машины и тепловые насосы. Учеб. Пособие. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1997.

68. Рыбин A.A. Теплоутилизирующая энергетика основа экономии органического топлива // Промышленная энергетика. 1998. №2. С. 2-4.

69. Голомшток Л.И., Халдей К.З. Снижения потребления энергии в процессах переработки нефти. М.: Химия, 1990.

70. Иванов В.Л., Леонтьев А.И. и др. Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ, 2004.

71. Лесохин Е.М., П.В. Рашковский П.В. Теплообменники-конденсаторы в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1990.

72. Давыдов С.Я., Замураев А.Б. Использование теплоутилизатора для очистки дымовых газов // Материалы VII Всероссийской НПК «Экологические проблемы промышленных регионов». Екатеринбург, 2006. С. 99-100.

73. Безродный М.К., Белойван А.И. Исследование максимальной теплопередающей способности замкнутых двухфазных термосифонов // ИФЖ. 1976. №4. С. 590-597.

74. Ферт А.Р. и др. Термосифонный утилизатор теплоты вытяжного воздуха // Водоснабжение и санитарная техника. 1987. №4. С. 20-21.

75. Ферт А.Р., Чеховская Н.И., Гребешок A.B. Термосифонная система утилизации теплоты удаляемого воздуха // Водоснабжение и санитарная техника. 1987. №7. С. 17.

76. Пиоро Л.С. Двухфазные термосифоны и их применение в промышленности. Киев: Наук, думка, 1988.

77. Семена М.Г., Киселев Ю.Ф. Исследование теплообмена в зоне теплопровода двухфазных термосифонов при малых степенях заполнения // ИФЖ. 1978. №4. С. 600-605.

78. Сафонов А. Энергоэффективный теплообменник-утилизатор // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. №2. С. 20

79. Литовский Е.И., Левин Л.А. Промышленные тепловые насосы. М.: Энергоатомиздат, 1989.

80. Литовский Е.И., Пустовалов Ю.В. Парокомпрессионные теплонасосные установки. М.: Энергоиздат, 1982.

81. Костерин Ю.В., Рожкова Л.П. Повышение эффективности использования теплоты парового конденсата в промышленности. М.: Энергоатомиздат, 1984.

82. Сорокин O.A. Применение теплонасосных установок для утилизации сбросной низкопотенциальной теплоты на ТЭС // Промышленная энергетика. 2005. №6. С. 36-41.

83. Шпильрайн Э.Э. Возможность использования теплового насоса на ТЭЦ //Теплоэнергетика. 2003. №7. С. 54-56.

84. Закиров Д.Г. Состояние и перспективы использования низкопотенциальной теплоты с помощью тепловых насосов // Промышленная энергетика. 2004. №6. С. 2-9.

85. Дмитрии В.И, Майданик Ю.Ф. Разработка и экспериментальные исследования системы обогрева на базе двухфазного контурного термосифона // Мстастабильные состояния и фазовые переходы. 2003. №6. С. 147-153.

86. Боровков В.М., Аль-Алавин A.A. Способ повышения эффективности парогазовых установок с использованием тепловых насосов // Промышленная энергетика. 2009. №1. С. 25-29.

87. Пономареико И.С., Аксенов Д.А., Крупович H.H., Пономаренко М.И. Новые технологии утилизации низкотемпературных вторичных энергоресурсов // Промышленная энергетика. 2008. №8. С. 6-9.

88. Конахина И.А., Горбунова Т.Г. Энерготехнологическое комбинирование в промышленности на базе теплонасосных установок (ТНУ) // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2008. №7-8. С. 9-14.

89. Олимпиев В.В. Влияние интенсификации теплообмена на эффективность теплообменников при их модернизации // Известия вузов. Авиационная техника. 2000. №4. С. 61-62.

90. Калинин. Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочкин A.C. Эффективные поверхности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1998.

91. ЮО.Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1988.

92. Ю1.Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. М.: Атомиздат, 1979.

93. Бакластов A.M. и др. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. М.: Энергоиздат, 1981.

94. ЮЗ.Назмеев Ю.Г. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков реологически сложных жидкостей. М.: Энергоатомиздат, 1996.

95. Назмеев Ю.Г. Мазутные хозяйства ТЭС. М.: Изд-во МЭИ, 2002.

96. Дрейцер Г.А. О некоторых проблемах создания высокоэффективных трубчатых теплообменных аппаратов // Новости теплоснабжения. 2004. С. 30-43.

97. Дрейцер Г.А. Предельная интенсификация теплообмена для теплоносителей в виде капельных жидкостей с переменными теплофизическими свойствами //Теплоэнергетика. №3. 2005. С. 20-24.

98. Лебедев Г1.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. Учебник для вузов. М.: Энергия, 1972.

99. Кисина В.И., Леонтьев А.И. Гидравлическое сопротивление закрученных потоков воды и пароводяной смеси в трубах // Теплоэнергетика. 2005. №3. С. 40-47.

100. О.Калинин Э.К., Ярхо С.А. Влияние чисел Рейнольдса и Прандтля на эффективность интенсификации теплообмена в трубах // ИФЖ. 1966. №4. С. 426-431.

101. Кузьма-Китча Ю.А. и др. Исследование интенсификации теплообмена в трубах с винтовой накаткой // Теплоэнергетика. 2007. №5. С. 68-70.

102. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А. Научные основы расчета высокоэффективных компактных теплообменных аппаратов с рациональными интенсификаторами теплоотдачи // Теплоэнергетика. 2006. №4. С. 2-14.

103. ПЗ.Ельчинов В.П., Смородина А.И, Кирпиков В.А. Интенсификация конвективного теплообмена в трубах при движении капельной жидкости повышенной вязкости // Теплоэнергетика, 1990. №6. С. 34-37.

104. Уттарвар, Раджа Pao. Интенсификация теплообмена при ламинарном течении в трубах с помощью проволочных спиральных вставок // Теплопередача, 1985. Т. 107, №4. С. 160-165.

105. Петровский Ю.В., Фастовский В.Г. Исследование теплоотдачи и сопротивления пр течении масла в модели статорной стали турбогенератора // Вестник электропромышленности. 1961. №6. С. 16-22.

106. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Интенсификация теплообмена при течении вязкой жидкости в трубах с винтовой накаткой // Теплоэнергетика, 1993. №11. С.59-62.

107. Назмеев Ю.Г., Конахин A.M., Кумиров Б.А., Олимпиев В.В., Шинкевич О.П. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при ламинарном течении вязкой жидкости в трубах с искусственной шероховатостью // Теплоэнергетика, 1993. №4. С.66-69.

108. Олимпиев В.В. Расчетное и опытное моделирование теплопередачи и гидросопротвления дискретно шероховатых каналов теплообменногооборудования. Дис.д-ра техн. наук. Казань: Казан, филиал МЭИ,1995. 475 с.

109. Анисин А.К. Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами поверхности // Изв. Вузов. Энергетика. 1983. №3. С. 71-74.

110. Кирилов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам. М.: Энергоатомиздат. 1984. 296 с.

111. Боголюбов Ю.Н., Лифшиц М.Н., Григорьев Г.В. Результаты исследования и промышленного внедрения винтообразно профилированных труб // Теплоэнергетика, 1981. №7. С. 48-50.

112. Савельев П.А. Исследование гидравлического сопротивления спирально профилированных труб при больших числах Рейнольдса // Изв. Вузов. Энергетика. 1981. №5. С.43-46.

113. JTay, Макмиллин, Хан. Характеристики теплообмена при турбулентном течении в канале квадратного сечения со скошенными дискретными ребрами // Современное машиностроение. 1991. №10. С.99-107.

114. Леонтьев А.И., Олимпиев В.В. Потенциал энергосбережения различных способов закрутки потока и дискретно шероховатых каналов1 // Изв. РАН. Энергетика. 2010. №1. С. 13-49.

115. Кутателадзе С.С., Боришапский В.М. Справочник по теплопередаче. М.: Госэнергоиздат, 1958.

116. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Байгалиев Б.Е. Теплогидравлический расчет и проектирование оборудования с интенсифицированным теплообменном. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2004.

117. Амелысин С.А., Цирлин A.M. Предельные возможности теплообменников при различных моделях потоков теплоносителей // Теплоэнергетика. 2001. №5. С. 64-68.

118. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982.

119. Бесков B.C., Сафронов B.C. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. М.: Химия, 1999.

120. Попырин Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978.

121. Мелентьев Л А. Избранные труды. Методология системных исследований в энергетике. М.: Наука. Физматлит, 1995.

122. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Расчет тепловой эффективности основного теплообменного оборудования стадии газоразделения в производстве этилена // Энергосбережение и водоподготовка. 2007. №2. С. 37-38.

123. Иванова С.И. Оценка термодинамической эффективности участка выделения этан-этиленовой фракции стадии газоразделения производства этилена // Труды Академэнерго. 2006. №3. С. 70-79.

124. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Оценка энергетической эффективности основного тсплообменного оборудования стадии газоразделения в производстве этилена // Труды Академэнерго. 2007. №2. С. 38-46.

125. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Анализ термодинамической эффективности теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена // Материалы XV Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения». Казань, 2007. Т.1. С. 331-332.

126. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Алгоритм решения задачи по повышению эффективности энергоиспользовапия на нефтехимическом предприятии // Труды Академэнерго. 2009. №4. С. 38-51.

127. Назмеев Ю.Г. Теплообмен при ламинарном течении жидкости в дискретно-шероховатых каналах. М.: Энергоатомиздат, 1997.

128. Валуева Е.П. Оценка теплогидравлической эффективности рекуперативных теплообменных аппаратов // Теплоэнергетика. 2002. №3. С. 43-48.

129. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989.

130. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1983.

131. Вагин Г.Я., Головкин Н.Н., Солнцев Е.Е., и др. Методика технико-экономического обоснования внедрения ресурсо- и энергосберегающих технологий и оборудования в промышленности // Промышленная энергетика №6. 2005. С.8-13.

132. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Мероприятия по повышению эффективности энергоиспользования теплотехнологической схемы стадии газоразделения крупнотоннажного производства этилена" // Промышленная теплотехника. 2010. № 1. Т.32. С. 81-89.

133. Никольский Б.П. Справочник химика. М.: Химия, 1966.

134. Чуркаев A.M. Низкотемпературная ректификация нефтяного газа. М.:1. Недра, 1989.

135. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991.

136. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. 3-е изд. в 2-х кн. М.: Химия, 2002.

137. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. JL: Химия, 1987.

138. Багиев Г. Д., Златопольский А.Н. Организация, планирование и управление промышленной энергетикой: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1993.

139. Назмеев Ю.Г., Конахин A.M., Кумиров Б.А., Олимпиев В.В., Шинкевич О.П. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при ламинарном течении вязкой жидкости в трубах с искусственной шероховатостью // Теплоэнергетика, 1993. №4. С.66-69.

140. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Повышение эффективности работы кожухотрубчатого теплообменника стадии газоразделения в производстве этилена // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. №5. С. 39-40.

141. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Интенсификация теплообмена в кожухотрубчатых теплообменных аппаратах теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена. Сообщение 1 // Труды Академэнерго. 2009. №2. С. 33-41.

142. Иванова С.И., Шамсутдинов Э.В. Интенсификация теплообмена в кожухотрубчатых теплообменных аппаратах теплотехнологической схемы газоразделения в производстве этилена. Сообщение 2 // Труды Академэнерго. 2009. №3. С. 33-45.

143. Михайлов С.Н., Чиркунов Э.В. Энергоэкономические аспекты химико-технологических систем. Казань: Изд-во КГТУ, 2000.