الكفاءة والسلامة لهما أهمية قصوى في تشغيل أفران تكسير الإيثيلين. تنتج هذه العمليات الحرجة الإيثيلين من خلال التكسير الحراري للمواد الأولية الهيدروكربونية ، مثل الإيثان والبروبان. ومع ذلك ، فإن إدارة ملفات تعريف تدفق الحرارة في هذه الأفران أمر بالغ الأهمية لمنع مشكلات مثل فحم الكوك ، وارتفاع درجة حرارة الأنبوب ، وتلف المعدات. في منشور المدونة هذا ، سوف نستكشف أهمية ارتباطات تدفق الحرارة وكيف يمكن تطبيقها على تكوينات فرن الإيثيلين المختلفة.
تكوينات فرن الإيثيلين
تأتي أفران الإيثيلين في ثلاثة تكوينات رئيسية:
تعمل- بالأرض فقط ، والأرضية
- التي تعمل بالجدار
- فقط ، بالإضافة إلى إطلاق الحائط
هذه التكوينات من حيث وضع الموقد وآليات إطلاق الحرارة. لتحسين أدائهم ، يحتاج المهندسون إلى فهم كيفية ارتباط تدفق الحرارة بظروف التشغيل ومعلمات التصميم.
ملف تعريف التدفق الحراري
يلعب ملف تعريف تدفق الحرارة ، الذي يمثل توزيع الحرارة المشعة الساقطة على أنبوب على ارتفاعات مختلفة ، دورا مهما في تشغيل وحدات تكسير الإيثيلين. إنه عامل حاسم لإدارة عملية التكسير الحراري بكفاءة وأمان.
عملية التكسير الحراري شديدة الحرارة ، وتتطلب حرارة شديدة. يتم توفير هذه الحرارة من خلال شعلات متخصصة تعمل في درجات حرارة عالية للغاية. ومع ذلك ، إذا تم تطبيق الحرارة بشكل غير موحد ، يمكن أن تؤدي التفاعلات الجانبية إلى ترسب البوليمرات الكربونية على جدران الأنبوب ، والمعروفة باسم فحم الكوك. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة المحلية ، وإذا ترك دون معالجة ، تمزق الأنبوب.
لتحقيق التوازن الأمثل بين كفاءة التحويل وطول التشغيل وعمر المعدات ، من الضروري إنشاء ملف تعريف مناسب لتدفق الحرارة. هذا الملف الشخصي هو دالة لمعلمات مختلفة ، بما في ذلك الارتفاع الذي يحدث عنده الحد الأقصى لتدفق الحرارة (zmax) وتدفق الحرارة على الأرض (y0).
معادلات الارتباط
للتنبؤ بتدفق الحرارة والتحكم فيه ، تم تطوير المعادلات والارتباطات لجميع تكوينات أفران تكسير الإيثيلين الرئيسية. دعنا نتعمق في بعض الجوانب الرئيسية:
- الأفران الأرضية: يتم وصف تدفق الحرارة من الشعلات الأرضية ، حيث يختلف باختلاف الارتفاع ، بمعادلة تفاضلية. يساعد تشبيه نظرية النفاثة في إنشاء هذه المعادلة ، مما يبسط العلاقة بين تدفق الحرارة والارتفاع.
- الأفران التي تعمل بالحائط: تستخدم الأفران التي تعمل بالحائط في الغالب مع الشعلات المخلوطة مسبقا ، مما يجعل حسابات تدفق الحرارة واضحة نسبيا. تستند هذه الحسابات إلى نموذج مصدر النقطة ونسبة العرض إلى الارتفاع العكسية للفرن.
- أفران الأرضية بالإضافة إلى الحائط: في هذه الحالة ، تعمل الأرضية كارتفاع مرجعي لإطلاق الحرارة. يتم تعديل معادلة الارتباط وفقا لذلك.
التنبؤ بتدفق الحرارة
تعد معرفة كيفية التنبؤ بتدفق الحرارة كدالة لعوامل التشغيل والموقد والفرن أمرا بالغ الأهمية. تسمح هذه القدرة التنبؤية للمهندسين بالتأثير على ملفات تعريف التدفق الحراري في وقت مبكر من عملية التصميم واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن تكوينات الموقد وظروف التشغيل.
لقد قمنا بربط المعلمات الرئيسية مثل تدفق الحرارة في الأرضية (y0) وارتفاع ذروة تدفق het (zmax) مع عوامل التشغيل والفرن والموقد ، مما أدى إلى نماذج شبه تجريبية تتنبأ بتأثيرها. هذا يعني أنه إذا كنت تعرف ارتفاع الحد الأقصى لتدفق الحرارة (zmax) والتدفق الحراري الأولي (تدفق الحرارة على الأرض ، y0) ، فيمكنك تحديد المنحنى بأكمله. تم دمج هذه النماذج في برنامجنا الخاص الذي لا يحسب تدفق الحرارة فحسب ، بل يحسب أيضا الانبعاثات مثل أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ، من بين مخرجات التصميم والأداء الهامة الأخرى.
في الختام
باختصار ، يعد فهم ارتباطات التدفق الحراري والتنبؤ بها في أفران تكسير الإيثيلين أمرا ضروريا لتحسين أدائها. تم تطوير المعادلات والارتباطات لتكوينات الأفران المختلفة ، وتوفر هذه النماذج التنبؤية أداة قيمة لتصميم الفرن وتشغيله وسلامته. من خلال العمل مع مهندسي تصميم الشعلات واستخدام هذه النماذج ، يمكن لمنتجي الإيثيلين ضمان عمليات فعالة وموثوقة مع الحفاظ على أعلى معايير السلامة.
