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

Расчетная часть

Расчет печи и выносной реакционной камеры

Таблица 1

Материальный баланс установки висбрекинга

Сырье – гудрон шкаповской нефти

Выход на нефть 24,9%мас.

Производительность установки 300000 т/год

Установка работает 320 дней в году (7680 ч).

1.  Расчет печи

1.1  Расчет процесса горения

В качестве топлива используется сухой газ следующего состава

Таблиа 2

Состав топливного газа

Пересчитываем массовый состав в мольный

Х_i’ = Х_i* 

где  Мср – средняя молекулярная масса газа

Мi – молекулярная масса i – ого компонента

Мср =

Мср = 20,17

Низшая теплота сгорания топлива

Q_р^н = 360,33*СН₄ + 590,4*С₂Н₄ + 631,8*С₂Н₆ + 251,2*Н₂,    [1, с155]

где Q_р^н – низшая теплота сгорания топлива, кДж/м³

СН₄, С₂Н₄, С₂Н₆, Н₂ – содержание соответствующих комтонентов в топливе, %об

Q_р^н = 360,33*58,14 + 590,4*5,19 + 631,8*31,02 + 251,2*5,65 = 45032 кДж/м³

Плотность топливного газа при нормальных условиях, кг/м³ [2, с7]

ρ_г = Мср/22,4

ρ_г = 20,17/22,4 = 0,900 кг/м³

Массовая теплота сгорания топлива, кДж/кг

Q_р,м^н = Q_р^н/ρ_г

Q_p,м^н = 45032/0,9 = 50036 кДж/кг

Содержание углерода в i – м компоненте топлива

C_i = , [1, с156]

где ni – число атомов углерода в i – м компоненте топлива

Содержание углерода

С =

С =  +  +  = 77,66 %мас

Содержание водорода

Н = = , [1, c156]

где mi – число атомов водорода в i – м компоненте топлива

Н =  +  +  +  = 22,34 %мас

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг газа

L₀ = , [1, c156]

L₀ =  = 16,79 кг/кг

Принимаем коэффицент избытка воздуха α = 1,1

Действительное количество воздуха

L_д  = L₀*α

L_д = 16,79*1,1 = 18,47 кг/кг

Определяем количество продуктов сгорания, образующихся при сгораниии 1 кг топлива [1, c156]

m_co2 = 0,0376*C

m_H2O = 0,09*H

m_O2 = 0,23*L₀*(α -1)

m_N2 = 0,77*L_д

m_co2 = 0,0376*77,66 2,92 кг/кг

m_H2O = 0,09*22,34 = 2,01 кг/кг

m_O2 = 0,23*16,79*(1,1-1) = 0,39 кг/кг

m_N2 = 0,77*18,47 = 14,22 кг/кг

Суммарное количество проддуктов сгорания

= 2,92 + 2,01 + 0,39 + 14,22 = 19,54 кг/кг

Объемное колтчество продуктов сгорания (м³) на 1кг топлива [1, c157]

V_co2 =

V_H2O =

V_O2 =

V_N2 =

V_CO2 =  = 1,49 м³/кг

V_H2O =  = 2,50 м³/кг

V_O2 =  = 0,27 м³/кг

V_N2 =  = 11,38 м³/кг

Суммарный объем продуктов сгорания

       = 1,49 + 2,50 + 0,27 + 11,38 = 15,64 м³/кг

Плотность продуктов сгорания

 = 1,249 кг/м³

КПД печи и полезное тепло печи [1,c186]

η = 1- ( + )

где q₁ – потери тепла печью в окружающую среду, кДж на 1 кг топлива

q₂ – потери тепла с уходящими из печи дымовыми газами, кДж на 1 кг топлива

Потери тепла печью в окружающую среду q₁ принимем 3% от низшей теплоты сгорания

q₁ = 0,03*Q_р^н

q₁ = 0,03*50036 = 1501 кДж на 1 кг топлива

Принимаем температуру уходящих из печи дымовых газов Т_ух = 673 К, по графику [1, c186] найдем:

q₂ = 9500 кДж на 1кг топлива

Полезное тепло печи [1, c186]

Q_пол = Q_с + Q_п

где Q_пол – полезное тепло печи, кДж/ч

Q_с – количество тепла передаваемого гудрону, кДж/ч