1.2.1 Расчет печи висбрекинга
Расчеты трубчатой печи установки крекинга включают:
- определение общей полезной тепловой мощности печи Qпол;
- расчет поверхности Нр, длины Lp труб реакционного змеевика и выбор типоразмеров печи;
- составление теплового баланса топки печи;
- гидравлический расчет трубного змеевика.
Методика расчетов зависит от принятой технологической схемы установки крекинга. Для установок с реакционной камерой, когда крекинг начинается в трубах печи, но заканчивается только в реакционной камере, трубчатая печь висбрекинга рассчитывается следующим образом.
На основании литературных данных при заданных условиях крекинга сырья принимаются глубина крекинга X1 и температура начала разложения сырья.
Для висбрекинга гудрона при температурах 470-500 0С можно принять, что в трубах печи разложение сырья осуществляется на 70-80 % от общей глубины крекинга X.
Температуру начала разложения гудрона можно принять равной 420-4300С. Эта температура достигается обычно на начальных участках радиантной камеры.
Принимается: температура на входе в печь 2500С, температура на выходе из печи 5000С, температура начала разложения гудрона 4200С. Глубина крекинга в трубах 30 %, так как по [1] в трубах разложение сырья осуществляется на 70-80 % от общей глубины крекинга X.
Массовая доля отгона е1 рассчитывается по количеству продуктов, способных переходить в паровую фазу при заданных температуре и давлении на выходе из печи.
Расчет доли отгона выполнен с помощью программы «Расчет однократного испарения и дросселирования» на ЭВМ (или задается). Полученные результаты сводятся в таблицу 1.3.
Так как в печи крекингу подвергается 30 % от исходного сырья, то на выходе из печи предположительный состав смеси представлен в таблице 1.3. Количество углеводородного сырья 14,47 кг/с.
Таблица 1.3 – Исходные данные для расчета однократного испарения сырья
Компонент | Массовая доля компонента в смеси | Молекулярная масса | Плотность | Температура кипения, °C |
Газ | 0,0510 | 22,00 | 0,2 | -50 |
Бензин | 0,0798 | 101,53 | 0,712 | 205 |
Крекинг-остаток | 0,8692 | 460,00 | 1,03 | 500 |
Сумма | 1,00000 |
|
|
|
Таблица 1.4 – Результаты расчета однократного испарения
Показатель | Значение | Единица измерения |
Массовая доля отгона | 0,1889 |
|
Мольная доля отгона | 0,6232 |
|
Давление | 2,000 | МПа |
Температура | 500,0 | °C |
Критическая температура | 454,8 | K |
Критическое давление | 8,469 | МПа |
Плотность жидкости | 1,020 | кг/м3 |
Плотность пара | 0,454 | кг/м3 |
Энтальпия жидкости | 1210,0 | кДж/кг |
Энтальпия пара | 3465,4 | кДж/кг |
Таблица 1.5 – Расчеты мольного и массового составов смеси
Компонент | Мольный состав исходной смеси | Мольный состав жидкой фазы | Мольный состав паровой фазы | Массовый состав жидкой фазы | Массовый состав паровой фазы |
Газ | 0,4643 | 0,0175 | 0,7343 | 0,0009 | 0,2662 |
Бензин | 0,1573 | 0,0592 | 0,2166 | 0,0139 | 0,3624 |
Крекинг-остаток | 0,3784 | 0,9233 | 0,0490 | 0,9852 | 0,3715 |
Сумма | 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 |
Таблица 1.6 – Исходные данные для расчета печи
Показатель | Значение | Единица измерения | |||||||
Температура на входе сырья в радиантный змеевик | 250 | 0С | |||||||
Температура на выходе из печи | 500 | 0С | |||||||
Давление на выходе из печи | 2 | МПа | |||||||
Воздух на сжигание топлива: |
|
| |||||||
Начальная температура | 10 | 0С | |||||||
Плотность воздуха при нормальных условиях | 1,293 | кг/м3 | |||||||
Коэффициент избытка воздуха в топке | 1,4 |
| |||||||
Потери тепла: |
|
|
| ||||||
от химической неполноты сгорания | q3 = | 0 | |||||||
от механической неполноты сгорания | q4 = | 0 | |||||||
| излучением | q5 = | 5,00 % |
1.2.1.1 Определение полезной тепловой нагрузки:
Общая тепловая нагрузка печи Qпол состоит из расхода тепла на нагрев Qн сырья, испарения Qи части сырья и тепла, расходуемого на крекинг Qр:
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
где Gc – количество сырья, Gc = 52083,3 кг/ч; Qк , qк - энтальпия паров и жидкого сырья при температуре выхода из печи, Qк = 3465,4 кДж/кг qк = 1210 кДж/кг ; Qн – энтальпия жидкого сырья на входе в печь, кДж/кг; Qр – тепловой эффект крекинга, кДж/кг.
Тепловой эффект процесса висбрекинга гудронов в зависимости от условий крекинга и свойств сырья изменяется в пределах 120-230 кДж/кг превращенного сырья. Тепловой эффект процесса принимается равным qр = 175 кДж/кг.
Энтальпия жидкого сырья на входе в печь:
(1.5)
где tв – температура на входе в печь, tв = 2500С; - плотность сырья,
,
Общая полезная тепловая нагрузка печи
.
- Министерство образования и науки
- Введение
- 1 Висбрекинг гудрона
- 1.1 Технология процесса
- 1.2 Пример технологического расчёта процесса висбрекинга гудрона
- 1.2.1 Расчет печи висбрекинга
- 1.2.1.2 Расчет процесса горения
- 1.2.1.3 Коэффициент полезного действия печи, расход топлива
- 1.2.1.4 Определение скорости продукта на входе в печь
- 1.2.1.5 Определение поверхности нагрева радиантных труб и основные размеры камеры радиации
- 1.2.1.6 Поверочный расчет топки
- 1.2.1.7 Гидравлический расчет змеевика печи
- 1.2.3 Расчет реакционной камеры
- 1.2.3.1 Материальный баланс
- 1.2.3.2 Тепловой баланс реакционной камеры
- 1.2.3.3 Геометрические размеры реакционной камеры
- 1.2.4 Варианты заданий для расчета процесса висбрекинга представлены в таблице а1
- 2 Получение нефтяных битумов
- 2.1 Технология процесса
- 2.2 Пример технологического процесса производства битума
- 2.2.1 Материальный баланс окислительной колонны
- 2.2.2 Тепловой баланс окислительной колонны
- 2.2.3 Геометрические размеры колонны
- 2.2.4 Варианты заданий для расчета колонны окисления производства битума представлены таблице а2.
- 3 Пиролиз углеводородного сырья
- 3.1 Технология процесса
- 3.2 Пример технологического расчета процесса пиролиза
- 3.2.1 Материальный баланс процесса
- 3.2.2 Тепловая нагрузка печи, кпд печи и расход топлива
- 3.2.3 Определение температуры дымовых газов, покидающих камеру радиации
- 3.2.4 Определение поверхности нагрева реакционного змеевика
- 3.2.5 Время пребывания парогазовой смеси в реакционном (радиантном) змеевике
- 3.2.6 Потеря напора в реакционном (радиантном) змеевике печи
- 3.3 Варианты заданий для расчета процесса пиролиза представлены в таблице а3.
- 4 Установка замедленного коксования
- 4.1 Технология процесса
- 4.2 Пример технологического расчета процесса замедленного коксования
- 4.2.1 Материальный баланс реактора
- 4.2.2 Расчет высоты и рабочего объема одного реактора
- 4.2.3 Определение общей продолжительности цикла процесса, составление графика работы реакторов
- 4.2.4 Тепловой баланс реактора
- 4.2.5 Определение скорости паров из реактора
- 4.2.6 Определение давления верха реактора
- 4.3 Варианты заданий для расчета процесса замедленного коксования приведены в таблице п4.
- 5 Процесс термоконтактного коксования
- 5.1 Технология процесса
- 5.2 Пример технологического расчета процесса термоконтактного коксования
- 5.2.1 Расчет реактора установки коксования в кипящем слое коксового теплоносителя
- 5.2.2 Расчет коксонагревателя установки коксования в кипящем слое теплоносителя
- 5.2.3 Материальный баланс процесса коксования
- 5.3 Варианты заданий для расчета реакторного блока термоконтактного коксования представлены в таблице а5.
- 6 Процесс получения нефтяных пеков
- 6.1 Технология процесса
- 6.2 Пример технологического расчета процесса получения нефтяных пеков
- 6.2.1 Материальный баланс установки
- 6.2.2 Расчёт реактора
- 6.2.3 Расчёт температуры верха реактора
- 6.2.4 Определение скорости паров на верху реактора
- 6.3 Варианты заданий для расчета реакторного блока производства нефтяных пеков представлены в таблице а6.
- 7 Процесс газификации твердых топлив и нефтяных остатков
- 7.1 Технология процесса
- 7.2 Пример технологического расчета процесса газификации кокса
- 7.2.1 Определение состава получаемого газа
- 7.2.1.1 Тепловой баланс процесса
- 7.2.1.2 Материальный баланс процесса
- 7.3 Варианты заданий для расчета процесса газификации представлены в таблице а7. Список литературы
- Приложение а
- Содержание
- Редактор л.А. Маркешина
- 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1