Файл: Курсовой проект 46 л., 4 рис., 12 табл., 15 источников, 1 прил.docx

БН


Рисунок 4.1 – Тепловые потоки реактора

Задаемся температурой верха реактора t₁ = 372°С.

Определим количество тепла, уносимого парами с верха реактора, при принятой температуре.

Определим энтальпию паров нефтепродуктов по формуле

(4.7)
где t – температура, °С;

– плотность нефтепродуктов.

Количество тепла определили по формуле
Q_{t =}G_i I_i (4.8)

где G_i– массовый расход соответствующего компонента , кг/ч.

Подставили числовые значения и свели расчеты в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 – Расчет энтальпий и количества тепла продуктов

Компонент	Gi, кг/ч	Ii, кДж/кг	Qt1, кДж/ч
Газ	2512,90	1650,35	4147177,92
Бензин (н.к – 200 °С)	4666,01	1520,83	7096198,94
Легкий газойль (200-350 °С)	29401,46	1470,01	43220575,07
Водяной пар	6746,03	3488	23530158,73
Рециркулят	11243,39	1152,173	12954331,5
Итого	54569,78		90948442,17

Определим энтальпию паров при принятой температуре

(4.9)

---

Рассчитывается теплосодержание паров I_п на основании уравнения теплового баланса по контуру, обозначенному на рисунке 4,1:

_(4.10)

где Q_вп – тепло, вносимое в реактор с водяным паром, кДж/ч;

Q_вс – тепло, пришедшее в реактор с вторичным сырьѐм, кДж/ч;

Q^ti – тепло, выносимое из реактора парами с верха реактора, кДж/ч;

Q_к - тепло, аккумулированное пеком, кДж/ч;

Q_р – тепло пошедшее на реакцию, кДж/ч;

Q_пот - тепловые потери, кДж/ч.

Тепло, вносимое в реактор:

а) с водяным паром

(4.11)

где I_вп – энтальпия водяного пара при 600 °С, принимается на 50 градусов выше температуры низа ректора. Принимаем I_вп=3706 кДж/кг[4].



б) с вторичным сырьем

(4.12)

где I_вc – энтальпия выхода вторичного сырья из радиантной секции печи,кДж/кг. Находим по формуле:

(4.13)



Тепло, выносимое из реактора

а) тепло, аккумулированное пеком

(4.14)

где t_п – температура пека, значение t_п принимается на 30 °С выше, чем температура низа реактора, °С;

С_п – теплоёмкость пека при t_{п ,} принимается С_п = 0,73 кДж/( кг∙°С.).



б) тепло реакций, протекающих в реакторе

_(4.15)

где q_р – тепловой эффект реакций, q_р = - 30 ккал/кг.



в) тепловые потери принимаются 5 % на реактор от тепла, вносимого в реактор:

(4.16)



г) парами с верха реактора

---

(4.17)



Так как энтальпия паров в верху реактора при принятой температуре t₁ = 372 °С. приблизительно равна рассчитанной из теплового баланса реактора (погрешность составила 0,037 %, что допустимо), то пересчѐта температуры верха реактора не требуется, следовательно температура верха равна t_в = 372 °С.

4.5 Определение скорости паров на верху реактора
Скорость паров в верхнем сечении реактора не должна превышать допустимой, которая находится в пределах 0,09 – 0,15 м/с.

В таблице 4.5 приведен мольный расход паров.

Таблица 4.5 – Мольный расход паров

Компонент	Gi кг/ч	Mi	Gi/Mi
Газ	2512,90	22	114,2226
Бензин	4666,01	113,3	41,18275
Легкий газойль	29401,46	220,25	133,4913
Водяной пар	6746,03	18	374,7795
Рециркулят	11243,39	460	24,44214
Сумма	54569,78		688,1183

Секундный объем паров

(4.18)

где Gi – масса паров в данном сечении реактора, кг/ч;

Мi – молекулярная масса паров;

Тв – температура на верху реактора, К;

Рв – давление на верху реактора, ата.



Скорость паров определяется по формуле

---

(4.19)



Так как рассчитанная скорость паров не выходит за пределы допустимых значений (0,09-0,15 м/с), то пересчета не требуется.

4.6 Расчет печи
Трубчатая печь П-1 предназначена для нагрева вторичного сырья на входе в реактор до температуры процесса пекования.

Исходные данные:

- расход сырья G_c = 2,18 кг/с;

- плотность вторичного сырья ρ = 1,052 г/см³;

- начальная температура сырья t_н = 350 °С;

- конечная температура сырья t_к = 430 °С;

- массовая доля отгона на выходе из печи e = 0,852.

Определим полезную тепловую нагрузку печи

(4.19)

где - расход продукта, кг/с;

e – массовая доля отгона на выходе из печи;

- теплосодержание паров на выходе из печи, кДж/кг;

- теплосодержание жидкости на выходе из печи, кДж/кг;

- теплосодержание жидкости на входе в печь, кДж/кг.

Теплосодержание паров на выходе из печи определяем по формуле (4.7)

Удельное теплосодержание сырья на входе в печь определим по формуле

(4.20)



где t – температура сырья на входе в печь, 350 °С;

ρ – плотность сырья, г/см³.



Удельное теплосодержание сырья на выходе из печи определим по формуле (4.20)




Поверхность нагрева находим по формуле:
(4.21)
где - средняя допустимая теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб, принимаем [4].

---

Выбираем печь типа ЦС1 со следующими характеристиками [4]:

- поверхность нагрева радиантных труб 31 м²;

- рабочая длина радиантных труб 4 м;

- тепловая мощность 1,44 МВт.

4.7 Расчет сырьевого теплообменника

Для нагрева ТСП поступающей на установку, используем тепло отходящих продуктов, в частности легкого газойля.

Тепловая нагрузка аппарата находится из теплового баланса:

G₁ (q₁ – q₂)   = G₂  (q₄ – q₃) , (4.22)

Q₁ = G₁  (q₁ – q₂)  , (4.23)

где G₁ – количество горячего теплоносителя, кг/ч;

q₁, q₂ – энтальпия горячего теплоносителя при температурах входа и вы­хода из аппарата, кДж/кг;

 – коэффициент полезного действия теплообменника; практически он равен

0,95–0,97, принимаем  = 0,96.

Рассчитали энтальпию легкого газойля на входе в аппарат по формуле (4.20):


Энтальпия легкого газойля на выходе из аппарата:




Энтальпия тяжелой смолы пиролиза на входе в аппарат:



Как следует из уравнения (4.22), Q₂ = Q₁, следовательно

Отсюда q₄ = 2720,7 кДж/кг. Этой энтальпии соответствует температура

159,2 С.

Средний температурный напор t_ср в теплообменнике определяем по фор­муле Грасгофа имея в виду, что в аппарате осуществляется противоток теплоносителей по схеме:

150 С.	Легкий газойль		280 С.
120 С.	ТСП		159,2 С.

---