1. Podstawową operacją jednostkową, będącą podstawą wielu procesów w technologii chemicznej, jest wymiana ciepła.
Wśród tych procesów najczęściej są spotykane takie w których media technologiczne (woda, para, surowce,
półprodukty) przez nośniki ciepła.
Jednym z najbardziej popularnych nośników są spaliny uzyskiwane z paliw, dostarczającej energii cieplnej procesowi.
piece rurowe są podstawową grupą urządzeń grzewczych większości instalacji technologicznych zakładów
petrochemicznych (produkty do syntezy organicznej, petrochemikalia, np. etylen, propylen, aceton, fenol, aromaty i
inne) i rafinerii (benzyny, oleje, paliwo lotnicze, nafty).
Po raz pierwszy zostały zastosowane w kopalniach ropy naftowej do deemulgacji ropy naftowej
(proces odwrotny do emulgacji, rozdzielenia oleju od wody). W latach pierwszej wojny światowej piece rurowe zaczęto
stosować w zakładach destylacji ropy naft. Zastępując kotły cylindryczne, które miały mniejszą wydajność i
sprawność .
2. Piece rurowe śą komorami, w których spalanie jest paliwo, a element ogrzewany w postaci rur jest rozmieszczony na
ściankach komory w postaci ekranu, zaś w drugiej części pieca tzw. komorze konwekcyjnej są rury ułożone w pęk. W
tej komorze spaliny oddają ciepło (jak sama nazwa wskazuje głównie za pośrednictwem konwekcji)
Piece te pojawiły się w przemyśle w latach 1910-1911 a ich konstrukcyjne rozwiązanie przeszło ewolucję od prostych
form o małej wydajności do jednostek złożonych o charakterze agregatu o wydajnościach przewyższających 80MW.
Każdy piec rurowy składa się z
1. komory radiacyjnej lub inaczej strefa promieniowania, gdzie układ rur jest prostopadły do podstawy)
nazywana jest tak od operacji wymiany ciepła między promieniującą komorą z zawartymi w niej spalinami a ekranem z
rur.
Główne zadania tej komory to
-umożliwienie procesu spalania paliwa
- przeprowadzenie operacji wymiany ciepła do medium
- obniżenie temperatury spalin do wartości ekonomicznie efektywnej w aspekcie wielkości komory i kosztów paliwa
Na ściankach a czasem też w środku rozmieszczone są wiązki rur z przepływającym czynnikiem ogrzewanym. Ściany
komory są zbudowane z materiałów ognioodpornych i termoizolacyjnych.
Służą przede wszystkim do odbijania części promieniowania. (II konstrukcyjny cel).
2. komory komory konwekcyjnej (akurat na tym schemacie komora ta jest na zewnÄ…trz pieca)
Nazwa jak poprzednio pochodzi od głównego charakteru operacjii wymiany ciepła ( rury ułożone najczęściej
równolegle do podstawy)
Zadania tej komory to
obniżenie temperatury spalin (ta komora zmniejsza straty kominowe )
temperatura spalin jest uzależniona od
-relacji kosztów eksploatacji i kosztów zabudowy
- przepisów prawnych (dopuszczalne temperatury emitera do atmosfery)
wstępne podgrzanie czynnika w łagodniejszych warunkach termicznych 450K-700K co daje mniejszy gradient
temperatur pomiędzy rdzeniem rury a temperaturą na ściance niż w komorze radiacyjnej
W małych jednostkach do około 5MW ogrzewa się jednocześnie kilka czynników w jednym piecu
3.następny slajd. 3. Układu rur
Czynnik lub czynniki ogrzewane w piecu przepływają wewnątrz wiązki rur. Wiązka ta jest zbudowana w postaci ekranu
dla strefy promieniowej i w postaci pęczka rur dla strefy konwekcyjnej. Średnice rur najczęściej wynoszą od 45 do
200mm
Przy małych średnicach istnieją duże problemy z utrzymaniem stabilności termicznej czynnika ogrzewanego, co może
powodować w niektórych miejscach przeciążenie a w innych niedociążenie pod względem cieplnym.
Przeciążone cieplnie rury często ulegają uszkodzeniu przez przepalenie.
Przy dużych średnicach rur występują problemy konstrukcyjne, montażowe oraz eksploatacyjne.
Układ rur jest najczęściej najdroższym elementem całego pieca. Gdyż w strefie promieniowej temperatura często
przekracza 1000 C
4, Wymórówka jest to obudowa komory służąca do utworzenia ekranu ścian odbijających promieniowanie cieplne.
Dzieli się na części
- Wewnętrzną z cegły szamotowej oraz cementów żaroodpornych (grubość wynika z standardowych wymiarów cegieł i
własności wytrzymałościowych materiału
- Warstwa pośrednia -cegła izolacyjna lub masa izolacyjna (obniżenie temperatury ściany i tym samym strat ciepła)
- Warstwa Kompensująca termiczne ruchy wymurówki  najczęściej stosuje się wełnę mineralną miejści się ona między
poprzednimi warstwami wymurówki a tzw pancerzem zewnętrznym pieca
5. Konstrukcja nośna
zewnętrzna obudowa pieca spełnia warunki statyczne budowli.
4. slajd 6. Układ spalania
Najczęściej jako paliwo stosuje się gazy odpadowe z rafinerii lub petrochemii, rzadziej paliwa płynne, a tylko w
sporadycznych przypadkach są opalane paliwami stałymi (praktycznie jest już niewykorzystywane)
7. dodatkowy osprzęt pieca
- klapy przeciw wybuchowe
-wzierniki
-włazy
- elementy zawieszenia kształtek i rur
- przyrzÄ…dy pomiarowe (termopary).
Osprzęt stosowany dla tych pieców najczęściej jest typowym elementem stosowanym w przemyśle.
5. slajd
Piec rurowy cylindryczny flaszkowy
flaszkowym nazywany ze względu na swój kształt (na pierwszym slajdzie
służy do ogrzewania produktów naftowych. Składa się on z dwóch
stref jak każdy piec rurowy: promieniowania i konwekcyjnej. Różnią się one między innymi sposobem ułożenia rur,
którymi przepływa ropa, w strefie konwekcyjnej umieszczone są równolegle do podstawy, a w strefie promieniowania
prostopadle do podstawy.
Zimna ropa po wprowadzeniu do strefy konwekcyjnej przepływa przez nią i ogrzewa się wstępnie, następnie wpływa
do strefy radiacyjnej gdzie uzykuje żądaną temperaturę (dla drw na 1. stopniu około 350C)
6. Skrzyniowy piec rurowy
Posiadają poziome rury w strefie konwekcyjnej i radiacyjnej, mają palniki bezpłomieniowe, oraz spaliny są
odprowadzane dołem
a jednokomorowy b dwukomorowy
7. slajd
Piece rurowe wielokomorowy, nazywany również reaktorem rurowym,
stosowany do prowadzenia procesów termicznych takich jak reforming
W tym piecu rury sÄ… w obu strefach ustawione pionowo.
Opalanie gazowe lub paliwami ciekłymi
8. poopowiadać o DRW jak będzie czas
9. Zastosowanie
Reaktor rurowy
w synteza CS2 (dwusiarczek węgla, potrzebne do syntezy włókien wiskozowych, tzn opartych na celulozie, jest to tzw.
sztucznym jedwab do produkcja ubraÅ„ nici itp.), synteza w tzw. procesie BMA (Blausäure from Methan
and Ammoniak) synteza cyjanowodoru z metanu i amoniaku, piroliza i Reforming
Procesy rafineryjne
DRW,
Komponowanie benzyn dokładniej
reforming i reforming katalityczny benzyn (reakcje wysokotemperaturowe w podwyższonym ciśnieniu, zachodzą
procesy izomeryzacji, odwodornienia, cyklizacji, hydrokrakingu i aromatyzacji. zwiększając liczbę oktanową od
surowca LO 60 do produktu 80-105, reakcja aromatyzacji jest reakcją nie pożądaną ze względu na ograniczenia
dopuszczalniej zawartości związków aromatycznych w benzynach ),
kraking, hydrokraking, FKK (przeróbka węglowodorów stałych i ciężkich olejów w ciekłe lżejsze przez obcinanie
łańcucha węglowego, powstaje mieszanina węglowodorów nienasyconych i nasyconych, a dla hydro głównie
nasyconych),
Procesy Petrochemiczne
produkcja etanolu bezpośrednia synteza z etylenu (tzw Denaturat, w celu ochrony przemysłu gorzelniczego zakazano
go do stosowania w celach konsumpcyjnych, jak każda reakcja w przemyśle organicznym ma tez reakcje uboczne które
mogą powodować powstawanie np. metanolu), Chlorek winylu metoda zbilansowanego chlorowania (usuwanie DCE
dichloroetanu), zgazowanie iekłych pozostałości naftowych metodami Texaco,
proces alkilowania benzenu etylenem (mobil badger, etylobenzen), odwodornienie EB w celu uzyskania styrenu,
produkcja gazu syntezowego metodą konwersji gazu wysokometanowego z parą wodną (wodór, CO2, czad ),
produckcja butadienu (podstawowy składnik wielu kopolimerów np. do produkcji opon BS i klocków lego ABS)
Przeróbka węgla
głónie destylacja, procesy rozdziału związków zawartych w smole węglowej
Zalety i wady
Szeroki zakres wydajności cieplnej
najczęściej wydajność cieplna pieców rurow, wynosi w przedziale od 0,1 MW do około 80 MW, ale niektóre
konstrukcje mają jeszcze większą wydajność.
Szeroki zakres możliwego zastosowania Natężenia przpływu czynnika od 4 ton na h do 400 ton / h
Stosowany jako reaktor -
Najczęściej temperatura spalin w komorze radiacyjnej jest w przedziale 700  1050 C
Wady
Piece te wymagają długiego rozruchu
1. najpierw muszą być wysuszone (około 24 h w temperaturze 150C)
póz
niej 24h w 250C i 24h w 550C
rury w czasie suszenie powinny odbierać ciepło (medium technologiczne powinno przepływac przez rury, gdyż w
innym przypadku grozi to przegrzaniem i w konsekwencji może dość do przepalenia rur, skrócenia żywotności rur)
2. zapalenie palników , sprawdzenie działania układów kontrolno-pomiarowych oraz bezpieczeństwa
Najczęstsze awarie pieców to
przepalenie się rur , zakoksowanie się rur od środka  usuwanie nagarów z sadzy odbywa się przez wypalenie
do rur wprowadza siÄ™ parÄ™ wodnÄ… i po ogrzaniu pieca do 500C wprowadza siÄ™ do rur powietrze
następuje zapłon koksu i wzrost temperatury do około 700C. Kontroluje się temperaturę spalania przez obserwację
koloru rur, tą operację przy takiej kontroli zaleca się przeprowadzać w nocy, lub specjalnym oprzyżądowaniem.
korozja rur
-korozja chlorkowa zaczyna nabierać znaczenia od 200C przez salmiak chlorek amonu, NaCl, KCl)
-korozja Siarkowodorowa (500 C )
Duza masa
małe piece przemysłowe mają od około 20 ton do ponad 400ton
głównym kosztem eksploatacyjnym 50-70% to koszty paliwa