Eficiência e segurança são primordiais na operação de fornos de craqueamento de etileno. Esses processos críticos produzem etileno por meio de craqueamento térmico de matérias-primas de hidrocarbonetos, como etano e propano. No entanto, gerenciar perfis de fluxo de calor nesses fornos é crucial para evitar problemas como coqueificação, superaquecimento do tubo e danos ao equipamento. Nesta postagem do blog, exploraremos o significado das correlações de fluxo de calor e como elas podem ser aplicadas a várias configurações de fornos de etileno.
Configurações do Forno de Etileno Os
fornos de etileno vêm em três configurações principais:
- Apenas Piso Alimentado Apenas
- Piso
- Plus Parede
Estas configurações variam em termos de colocação do queimador e mecanismos de liberação de calor. Para otimizar seu desempenho, os engenheiros precisam entender como o fluxo de calor se correlaciona com as condições operacionais e os parâmetros de projeto.
Perfil de fluxo de calor
O perfil de fluxo de calor, que representa a distribuição do calor radiante incidente em um tubo em diferentes elevações, desempenha um papel crucial na operação de unidades de craqueamento de etileno. É um fator crítico para gerenciar o processo de craqueamento térmico de forma eficiente e segura.
O processo de craqueamento térmico é altamente endotérmico, exigindo calor intenso. Este calor é fornecido por queimadores especializados que operam em temperaturas extremamente altas. No entanto, se o calor for aplicado de maneira não uniforme, as reações colaterais podem levar à deposição de polímeros carbonáceos nas paredes do tubo, conhecidos como coque. Isso pode resultar em superaquecimento local e, se não for tratado, ruptura do tubo.
Para alcançar o equilíbrio ideal entre eficiência de conversão, duração da operação e vida útil do equipamento, é essencial estabelecer um perfil de fluxo de calor adequado. Este perfil é uma função de vários parâmetros, incluindo a elevação na qual ocorre o fluxo máximo de calor (zmax) e o fluxo de calor no piso (y0).
Equações de correlação
Para prever e controlar o fluxo de calor, equações e correlações foram desenvolvidas para todas as principais configurações de fornos de craqueamento de etileno. Vamos nos aprofundar em alguns aspectos-chave:
- Fornos de piso: O fluxo de calor dos queimadores de piso, como varia com a elevação, é descrito por uma equação diferencial. A analogia da teoria dos jatos ajuda a estabelecer essa equação, o que simplifica a correlação entre o fluxo de calor e a elevação.
- Fornos de parede: Os fornos de parede são usados predominantemente com queimadores pré-misturados, tornando os cálculos de fluxo de calor relativamente simples. Esses cálculos são baseados no modelo de fonte pontual e na proporção inversa do forno.
- Fornos de parede Floor Plus: Neste caso, o piso serve como elevação de referência para liberação de calor. A equação de correlação é ajustada de acordo.
Previsão do fluxo de calor
Saber como prever o fluxo de calor em função dos fatores operacionais, do queimador e do forno é crucial. Essa capacidade preditiva permite que os engenheiros influenciem os perfis de fluxo de calor no início do processo de projeto e tomem decisões informadas sobre as configurações do queimador e as condições de operação.
Correlacionamos parâmetros-chave como fluxo de calor no piso (y0) e elevação do pico de fluxo het (zmax) com fatores de operação, forno e queimador, resultando em modelos semi-empíricos que preveem sua influência. Isso significa que, se você souber a elevação do fluxo máximo de calor (zmax) e o fluxo de calor inicial (fluxo de calor no chão, y0), poderá determinar toda a curva. Esses modelos foram incorporados ao nosso programa proprietário, que calcula não apenas o fluxo de calor, mas também as emissões como NOx e CO, entre outros resultados críticos de design e desempenho.
Conclusão
Em resumo, entender e prever as correlações do fluxo de calor em fornos de craqueamento de etileno são essenciais para otimizar seu desempenho. Equações e correlações foram desenvolvidas para diferentes configurações de fornos, e esses modelos preditivos oferecem uma ferramenta valiosa para o projeto, operação e segurança do forno. Ao trabalhar com engenheiros de projeto de queimadores e utilizar esses modelos, os produtores de etileno podem garantir operações eficientes e confiáveis, mantendo os mais altos padrões de segurança.
