Öljynjalostamon tyhjöyksikön esilämmitysuunin optimointi

Työn tarkoituksena oli vertailla kahta kaupallista prosessiuunisimulointiohjelmaa sekä selvittää onko toinen ohjelma soveltuva Neste Jacobs Oy:n käyttöön. Tavoitteena oli selvittää ohjelmien ominaisuuksien eroja ja rajoitteita sekä tuloksien yhdenmukaisuutta. Kirjallisuusosassa perehdyttiin prosessiuunien toimintaperiaatteisiin, yleisiin mitoitusperiaatteisiin ja säteilylämmönsiirron perusteisiin. Kirjallisuusosassa käsiteltiin myös prosessiuunien polttimien toimintaa ja NOx-päästöjä vähentäviä polttotekniikoita. Molemmilla laskentaohjelmilla laadittiin kuumaöljy- ja tyhjöuuni, joiden tuloksia vertailtiin tärkeimpien prosessiarvojen perusteella ja toisen ohjelman osalta myös laitevalmistajan ilmoittamiin arvoihin. Tällä ohjelmalla tutkittiin tyhjöuunin höyrynruiskutuksen ja koksaantumisen vaikutuksia prosessiin sekä säteilyosan leveyden muutoksen vaikutusta säteilylämmönsiirtoon. Ohjelmien ominaisuuksien keskeisimmät erot liittyivät kaksifaasivirtauksen laskentaan, prosessiaineen massavirran rajoituksiin, ilman esilämmittimen käyttöön ja laskentamallien paineen kontrollointiin. Tulokset erosivat savukaasun ja tuubien lämpötilojen ja painehäviön laskennassa. Tuloksien ja ominaisuuksien perusteella toisen ohjelman ei todettu olevan täysin soveltuva Neste Jacobs Oy:n käyttöön.

The purpose of this study was to compare two commercial simulation programmes of fired process heaters, and to clarify the other programme's suitability for Neste Jacobs Ltd. The main goal was to determine the differences and constraints of the programmes features and analogy of the computational results. The operation and general design principles were studied with the fundamentals of heat transfer by radiation in the literature part of this thesis. The operation of burners and burner technology to reduce NOx emissions were also studied. Two fired process heater models, hot oil and vacuum heater, were created with both simulation programmes. The comparison of the results was made based on the most important design parameters. The results of one programme were also compared with the data supplied by component manufacturer. With this programme the effects of the steam injection, coking and resizing the firebox were modeled. The essential differences and constraints of the programmes features were related to calculation of two phase flow, restrictions of process fluid maximum mass flow rate, the use of air preheater and controlling pressure in calculation modes. Thedifferences in results were associated with flue gas temperatures, tube wall temperatures and pressure loss. The other programme was not entirely suitable for Neste Jacobs's Ltd requirements based on the results and deficiencies of features.