Расчет печи и выносной реакционной камеры. Материальный баланс установки висбрекинга. Состав топливного газа, страница 2

Q_п – количество тепла, необходимое для перегрева водяного пара, кДж/ч

Количества тепла сообщаемое гудрону

Q_с = Q_н + Q_р

где Q_н – количество тепла необходимое для нагрева гудрона до температуры реакции, кДж/ч  

Q_р – тепло пошедшее на крекинг гудрона, кДж/ч

Q_н = G_г*(q₂ – q₁)

где G_г – расход гудрона через, кг/ч

q₁, q₂ – энтальпия гудрона на входе в печь и при температуре крекинга, кДж/кг

Принимаем температуру гудрона на входе в печь t₁ = 350ºC (температура низа вакуумной колонны К5 установки ЭЛОУ-АВТ Орского НПЗ) [регламент]

Q_р = q_р*G_г

где q_р – тепловой эффект висбрекинга, кДж/кг [Cмидович]

Тепловой эффект 117 – 234 кДж/кг. Принимаем q_р = 180 кДж/кг

Q_р = 180*39060 = 7030800 кДж/ч

Энтальпия гудрона в зависимости от температуры [2, c30]

   [3, c353]

q₁ = 189,8 ккал/кг = 794,5 кДж/кг

q₂ = 262,1 ккал/кг = 1097,4 кДж/кг

Конвекционная камера печи используется как пароперегреватель. Поэтому ее расчет не приводится.

Принимаем Q_пол = Q_с

Часовой расход топлива

1.2  Расчет камеры радиации

Поверхность нагрева радиантных труб

где q_p – теплонапряженность радиантных труб, кВт/м²

Q_p = Q_c = 18862074 кДж/ч = 5239,5 кВт

Из уравнения теплового баланса топки определим энтальпию дымовых газов покидающих топку

                  [1, c188]

где η_тп – КПД топки

По графику [1, c186] найдем, температуру газов на выходе из топки Т_п =

750 К.

Тплонапряженность радиантных труб для печей висбрекинга

27 – 54 Мкал/м²*ч [Каминский]. Принимаем q_p= 40 Мкал/м²*ч = 46,5 кВт/м² 

1.3  Расчет реакционного змееввика

Принимаем выход бензина за однократный пропуск сырья Х = 3,76 %.

Скорость движения сырья по трубам печи

где d_вн – внутренний диаметр труб, м

Скорость реакции крекинга тяжелого сырья при t = 450ºC – Х₁ = 0,4% за 1мин.

Продолжительность пребывания сырья в зоне реакции

Находим плотность паро-жидкостной смеси ρ_см = 400 кг/м³ [Cарданашвили]

Скорость движения продуктов крекинга в трубах печи

Длина реакционного змеевика

Принимаем полезную труб l_тр = 9 м.Полная длина труб 10 м.

Количество труб

1.4  Размеры радиантной камеры

Принимаем шаг труб S = 203 мм [1, c189].

Диаметр печи по осям труб

 м

Принимаем расстояние от оси трубы до стенки печи а = 1,5d_н [1, c189]

a = 1,5*0,127 = 0152 м

Внутренний диаметр печи

D_п = D_o + 2a

D_п = 2,2 + 2*0,152 = 2,5 м

2.  Расчет реакционной камеры

Критические параметры:

·  газ (с учетом фракции С₅ – С₆) Т_кр = 358 К, Р_кр = 43 атм, М = 41,24;

·  бензин Т_кр = 558 К, Р_кр = 30,4 атм, М = 110,4;

·  газойль Т_кр = 721 К, Р_кр = 19,8 атм, М = 218.

Количества образующихся бензина и газа

=20 %

где G_г – расход газа (с учетом фракции С₅ – С₆), кг/ч

 кг/ч

Тепловой баланс реакционной камеры

G_c*C*(t_вх – t_вых) = G_б^р*q_p

где С – теплоемкость продуктов крекинга, ккал/кг*гр

t_вх – температура на входе в камеру, ºС

t_вых – температура на выходе из камеры, ºС

Принимаем теплоемкость продуктов крекинга С = 0,6 ккакл/кг*гр [Cарданашвили]

Из теплового баланса камеры определяем температуры на выходе из камеры

t_вых = 449ºС

Объем паров на входе и выходе из камеры

V =

V₁ =

Где Р – давление в камере, атм

G_i – расход газа, бензина и газойля, кг/ч

М_i – молекулярные массы газа, бензина и газойля

Приведенные параметры:

·  газ Т_пр = 2,02, Р_пр = 0,23, Z = 1,0;

·  бензин Т_пр = 1,30, Р_пр = 0,33, Z = 1,0;

·  газойль Т_пр = 1,00, Р_пр = 0,51, Z = 0,8;

Объем паров на выходе из камеры

Приведенные параметры:

·  газ Т_пр = 2,02, Р_пр =0,47, Z = 1,0;

·  бензин Т_пр = 1,29, Р_пр = 0,33, Z = 1,0;

·  газойль Т_пр = 1,00, Р_пр = 0,51, Z = 0,82;

V₂ =

Средний объем паров

V =

Принимаем скорость движения паров U = 0,1 м/с

Сечение камеры

F =

F =

Диаметр

D =

D =

Принимаем стандартный диаметр D = 1000мм

Скорость крекинга при средней температуре в камере t_ср = 449ºС

X₂ = X₁*2^{(449 – 450)/14,5}

X₂ = 0,4*2 ^–1/14,5 = 0,38%/мин

Продолжительность пребывания паровой фазы в камере

Τ

Высота камеры

H = U*τ

H = 0,1*150 = 15 м