Файл: Курсовой проект, 56 л., 6 рис., 25 табл., 11 источников нефтяной кокс, реактор, коксонагреватель, тяжелые нефтяные остатки, гудрон.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 36
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
(4.20)
Выписываем теплофизические свойства продуктов сгорания приtгср. из таблицы:
λг=4,05·10-2Вт/(м·˚С) ‒коэффициент теплопроводности;
υг= 33,28 ·10-6 м2/с ‒коэффициент кинематической вязкости;
Сг =1,098 кДж/ (кг·с) ‒ средняя объёмная теплоёмкость дымовых газов;
Рг =0,67 ‒критерий Прандтля.
Выбираем скорость движения продуктов сгорания по дымовым трубам
W=12 м/с.
Определяем необходимую площадь поперечного сечения дымовых труб:
(4.21)
Принимаем диаметр дымогарных труб котла-утилизатора 0,05 мм тогда количество дымогарных труб определяется:
(4.22)
.
Полученное количество сравниваем с величиной, имеющейся в технической характеристике, т.к. полученное значение не удовлетворяет условию
. То выбираем десять параллельно расположенных котла-утилизатора типа Г-1030-Б, производительностью 50 000 м3/час дымовых газов.
Коэффициент теплоотдачи конвекций от продуктов сгорания к стенкам дымогарных труб при продольном движении газа в трубах:
(4.23)
где Сt=1,06; Сe=1 ‒ поправочные коэффициенты.
Коэффициент теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы:
(4.24)
где ε=0,005 ‒ коэффициент загрязнения поверхности нагрева (опытная величина).
Теплота, переданная продуктами сгорания испаряемой водой в котле-утилизаторе:
(4.25)
Величина температурного напора (°С) определяется по зависимости
(4.26)
где Δtб ‒ разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С;
Δ tм ‒разность температур сред на другом конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.
Определяем:
Вычисляем температурный напор
Принимая потери тепла котлом-утилизатором в окружающую среду равной 10%, определяем поверхность нагрева котла-утилизатора:
(4.27)
Котел Г-1030-Б предназначен для выработки насыщенного пара за счет использования тепла технологических и отходящих газов.
- диаметр кожуха 400 мм;
- диаметр труб 50×3мм;
- Количество 1032, шт.
- Длина 7300, мм
4.5 Расчет и выбор насосов
Рассчитываем требуемую производительность насоса, м3/ч:
(4.28)
где G – расход перекачиваемой жидкости, кг/ч;
ρt – плотность жидкости при температуре откачки, кг/м3.
Плотность я находится по формуле:
(4.29)
где α – коэффициент, зависящий от температуры.
.
Для перекачки бензина, легкого и тяжелого газойля используем центробежные насосы, которые обеспечивают равномерную подачу.
Подбор насосов производим исходя из требуемой производительности, а также температуры и вязкости перекачиваемой жидкости.
Расчетные и основные характеристики насосов сведём в таблицу 4.12.
Таблица 4.5 – Основные характеристики насосов
5 Описание технологической схемы установки
Кокс-теплоноситель, представляющий собой порошок из частиц округлой формы диаметром примерно 0,075 до 0,3 мм, непрерывно циркулирует через систему реактор – коксонагреватель. Оба аппарата работают по принципу кипящего слоя; псевдоожижение слоя кокса-теплоносителя в реакторе происходит путем подачи вниз водяного пара и частично при помощи паров и газов, образовавшихся в процессе коксования. В нагревателе псевдоожижение достигается подачей воздуха, при этом часть кокса сгорает, и остальная масса нагревается до температуры 600-620 оС.
Сырье поступает в реактор Р-1 из емкости Е-1 при умеренной температуре (300-350 оС), с частичным нагревом в теплообменниках, при помощи насоса Н-1. Сырье подается в зону реакции через систему распылителей под уровень слоя кипящего кокса. Пары и газы коксования проходят систему циклонных сепараторов для отделения коксовой пыли, и поступает в скруббер – парциальный конденсатор, который для уменьшения закоксовывания передаточных линий расположен непосредственно на реакторе. За счет тепла циркуляционного орошения внизу скруббера конденсируется тяжелая часть дистиллята коксования, которая возвращается в реактор в качестве рециркулята. А также с верха парциального конденсатора уходит балансовое количество тяжелого газойля, который охлаждается проходя теплообменник ТО-1, где отдает тепло гудрону и насосом Н-2 выводится с установки, далее используется в качестве компонента битумов.
Поток кокса непрерывно выводится из коксонагревателя через холодильник классификатор. Классификация кокса по размерам частиц с выводом наиболее крупных в качестве балансового количества кокса, в холодильник классификатор подается водяной пар для организации процесса дробления части кокса и возвращения его в коксонагреватель Р-2.
Дымовые газы из коксонагревателя Р-2 проходят систему циклонных сепараторов для предотвращения уноса дымовыми газами коксовых частиц, проходят через 4 параллельно расположенныхкотелов-утилизаторов, для получения водяного пара, используемого на установке, и уходят через дымосос в дымовую трубу.
Парообразные продукты коксования из парциального конденсатора наверху реактора Р-1, уходят на дальнейший процесс ректификации с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов и газов. Газы попадают в ректификационную колонну К-1, снизу колонны флегма отправляется на орошение в парциальный конденсатор. Газы с верха колонны К-1 проходят через холодильник и сепаратор, после сепарации частично жидкая часть направляется на орошение верха колонны К-1, а другая часть смешивается с газами после компремирования в компрессоре КО-1, проходит через холодильник и двухстадийную ректификацию, где полностью отделяются газы. А снизу колонны К-2 получаем стабильный бензин, который насосом Н-5 выводиться с установки и направляется в товарный парк на процесс компаундирование в качестве компонента автомобильного бензина.
С середины колонны К-1 легкий газойль уходит в стриппинг-секцию, откуда насосом Н-4 выводится с установки.
6 Сводные показатели технологического режима
Показатели технологического режима установки каталитического коксования
Таблица 6.1 – Сводные показатели технологического режима
7 Лабораторный контроль производства
Лабораторный контроль технологического процессапредставлен в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Аналитический контроль технологического процесса
Выписываем теплофизические свойства продуктов сгорания приtгср. из таблицы:
λг=4,05·10-2Вт/(м·˚С) ‒коэффициент теплопроводности;
υг= 33,28 ·10-6 м2/с ‒коэффициент кинематической вязкости;
Сг =1,098 кДж/ (кг·с) ‒ средняя объёмная теплоёмкость дымовых газов;
Рг =0,67 ‒критерий Прандтля.
Выбираем скорость движения продуктов сгорания по дымовым трубам
W=12 м/с.
Определяем необходимую площадь поперечного сечения дымовых труб:
(4.21)
Принимаем диаметр дымогарных труб котла-утилизатора 0,05 мм тогда количество дымогарных труб определяется:
(4.22)
.
Полученное количество сравниваем с величиной, имеющейся в технической характеристике, т.к. полученное значение не удовлетворяет условию
. То выбираем десять параллельно расположенных котла-утилизатора типа Г-1030-Б, производительностью 50 000 м3/час дымовых газов.Коэффициент теплоотдачи конвекций от продуктов сгорания к стенкам дымогарных труб при продольном движении газа в трубах:
(4.23)
где Сt=1,06; Сe=1 ‒ поправочные коэффициенты.
Коэффициент теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы:
(4.24)
где ε=0,005 ‒ коэффициент загрязнения поверхности нагрева (опытная величина).
Теплота, переданная продуктами сгорания испаряемой водой в котле-утилизаторе:
(4.25)
Величина температурного напора (°С) определяется по зависимости
(4.26)где Δtб ‒ разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С;
Δ tм ‒разность температур сред на другом конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.
Определяем:
Вычисляем температурный напор
Принимая потери тепла котлом-утилизатором в окружающую среду равной 10%, определяем поверхность нагрева котла-утилизатора:
(4.27) Котел Г-1030-Б предназначен для выработки насыщенного пара за счет использования тепла технологических и отходящих газов.
- диаметр кожуха 400 мм;
- диаметр труб 50×3мм;
- Количество 1032, шт.
- Длина 7300, мм
4.5 Расчет и выбор насосов
Рассчитываем требуемую производительность насоса, м3/ч:
(4.28)где G – расход перекачиваемой жидкости, кг/ч;
ρt – плотность жидкости при температуре откачки, кг/м3.
Плотность я находится по формуле:
(4.29)где α – коэффициент, зависящий от температуры.
.
Для перекачки бензина, легкого и тяжелого газойля используем центробежные насосы, которые обеспечивают равномерную подачу.
Подбор насосов производим исходя из требуемой производительности, а также температуры и вязкости перекачиваемой жидкости.
Расчетные и основные характеристики насосов сведём в таблицу 4.12.
Таблица 4.5 – Основные характеристики насосов
| Перекачива-емый н/п | № насоса | Кол-во G, кг/ч | Температура перекачки, ºС | Плотность,  | Поправка | Плотность , кг/м3 | Требуемая производительность V, м3/ч | Марка насоса |
| Бензин | Н-6 | 22730 | 40,0 | 0,745 | 0,000831 | 728,38 | 31,2 | НК 65/35-70 |
| Легкий газойль | Н-4 | 25257 | 40,0 | 0,889 | 0,000647 | 876,06 | 28,8 | НК 65/35-70 |
| Тяжелый газойль | Н-3 | 31556 | 40,0 | 0,913 | 0,00062 | 900,06 | 35,0 | НК 65/35-70 |
5 Описание технологической схемы установки
Кокс-теплоноситель, представляющий собой порошок из частиц округлой формы диаметром примерно 0,075 до 0,3 мм, непрерывно циркулирует через систему реактор – коксонагреватель. Оба аппарата работают по принципу кипящего слоя; псевдоожижение слоя кокса-теплоносителя в реакторе происходит путем подачи вниз водяного пара и частично при помощи паров и газов, образовавшихся в процессе коксования. В нагревателе псевдоожижение достигается подачей воздуха, при этом часть кокса сгорает, и остальная масса нагревается до температуры 600-620 оС.
Сырье поступает в реактор Р-1 из емкости Е-1 при умеренной температуре (300-350 оС), с частичным нагревом в теплообменниках, при помощи насоса Н-1. Сырье подается в зону реакции через систему распылителей под уровень слоя кипящего кокса. Пары и газы коксования проходят систему циклонных сепараторов для отделения коксовой пыли, и поступает в скруббер – парциальный конденсатор, который для уменьшения закоксовывания передаточных линий расположен непосредственно на реакторе. За счет тепла циркуляционного орошения внизу скруббера конденсируется тяжелая часть дистиллята коксования, которая возвращается в реактор в качестве рециркулята. А также с верха парциального конденсатора уходит балансовое количество тяжелого газойля, который охлаждается проходя теплообменник ТО-1, где отдает тепло гудрону и насосом Н-2 выводится с установки, далее используется в качестве компонента битумов.
Поток кокса непрерывно выводится из коксонагревателя через холодильник классификатор. Классификация кокса по размерам частиц с выводом наиболее крупных в качестве балансового количества кокса, в холодильник классификатор подается водяной пар для организации процесса дробления части кокса и возвращения его в коксонагреватель Р-2.
Дымовые газы из коксонагревателя Р-2 проходят систему циклонных сепараторов для предотвращения уноса дымовыми газами коксовых частиц, проходят через 4 параллельно расположенныхкотелов-утилизаторов, для получения водяного пара, используемого на установке, и уходят через дымосос в дымовую трубу.
Парообразные продукты коксования из парциального конденсатора наверху реактора Р-1, уходят на дальнейший процесс ректификации с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов и газов. Газы попадают в ректификационную колонну К-1, снизу колонны флегма отправляется на орошение в парциальный конденсатор. Газы с верха колонны К-1 проходят через холодильник и сепаратор, после сепарации частично жидкая часть направляется на орошение верха колонны К-1, а другая часть смешивается с газами после компремирования в компрессоре КО-1, проходит через холодильник и двухстадийную ректификацию, где полностью отделяются газы. А снизу колонны К-2 получаем стабильный бензин, который насосом Н-5 выводиться с установки и направляется в товарный парк на процесс компаундирование в качестве компонента автомобильного бензина.
С середины колонны К-1 легкий газойль уходит в стриппинг-секцию, откуда насосом Н-4 выводится с установки.
6 Сводные показатели технологического режима
Показатели технологического режима установки каталитического коксования
Таблица 6.1 – Сводные показатели технологического режима
| Оборудование | Параметр | Показатели |
| Реактор | Высота, м | 25 |
| Объем камеры, м3 | 35 | |
| Температура в слое, º С | 530 | |
| Давление в реакторе, МПа | 0,18 | |
| Расход пара | | |
| скорость движения паров над слоем кокса, м/с | 0,5 | |
| продолжительность пребывания кокса в реакторе, мин | 7 | |
| Коксонагреватель | Высота, м | 11 |
| Объем камеры, м3 | 58 | |
| Температура в слое, º С | 670 | |
| Давление в реакторе, МПа | 0,18 | |
| скорость дымовых газов, м/с | 1,1 | |
| продолжительность пребывания теплоносителя в коксонагривателе, мин | 12 |
7 Лабораторный контроль производства
Лабораторный контроль технологического процессапредставлен в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Аналитический контроль технологического процесса
| № п/п | Наименование стадий процесса, анализируемый продукт | Место отбора пробы (место установки средства измерения, номер позиции на схеме) | Контролируемые показатели | Нормативные документы на методы измерений (испытаний, контроля анализов) | Норма | Частота контроля | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| Сырье | ||||||||
| 1 | Гудрон | Из пробоотборника | Коксуемость, % масс, не более | ISO 10370-95 | Не нормируется | По заданию | ||
| Содержание серы, % масс., не более | ГОСТ Р 50442-92 | Не нормируется | По заданию | |||||
| Фракционный состав: - до 400 ºС выкипает, % масс. | ГОСТ 10120-71 | Не нормируется | По заданию | |||||
| - до 500 ºС выкипает, % масс | Не нормируется | По заданию | ||||||
| Получаемые продукты | ||||||||
| 2 | Жирный газ | Из пробоотборника | -Н2S % об., | ГОСТ 5439-76* | Не нормируется | 1 раз в сутки | ||
| -∑С5 % масс.и выше, % масс. | ГОСТ 14920-79 | Не нормируется | 1 раз в сутки | |||||
| 3 | Нестабильный бензин | Из пробоотборника | - конец кипения, не выше, ºС | ГОСТ 2177-99 | 180 | 1 раз в сутки | ||
| 4 | Легкий газойль | Из пробоотборника | Фракционный состав: - 50 % выкипает при температуре,ºС , не выше | ГОСТ 2177-99 | 280 | 1 раз в сутки | ||
| - 96 % выкипает при температуре,ºС, не выше | 360 | 1 раз в сутки | ||||||
| Массовая доля серы, % масс. | ГОСТ Р 50442-92 | Не нормируется | 1 раз в сутки | |||||
| Плотность при 20 ºС, кг/м³, не менее | ГОСТ 3900-85 | 880 | 1 раз в сутки | |||||
| Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, ºС, не ниже | ГОСТ 6356-75 | 30 | 1 раз в сутки | |||||
| Йодное число | ГОСТ 2070-82 | Не нормируется | По заданию | |||||
| 5 | Тяжелый газойль | Из пробоотборника | Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, ºС, не ниже | ГОСТ 6356-75 | 110 | 1 раз в сутки | ||
| Массовая доля серы, % масс. | ГОСТ Р 50442-92 | Не нормируется | 1 раз в сутки | |||||
| Коксуемость по Кондрансону, % масс. | ISO 10370-95 | Не нормируется | 1 раз в сутки | |||||
| Плотность при 20 ºС, кг/м3, не ниже | ГОСТ 3900-85 | 960 | 1 раз в сутки | |||||
| 6 | Кокс | Из пробоотборника | Массовая доля общей влаги%, не более | ГОСТ Р 52911-2008 или ГОСТ 27588-88 | 3,0 | 1 раз в сутки | ||
| Зольность, %, не более | ГОСТ 11022-95 | 0,6 | 1 раз в сутки | |||||
| Массовая доля серы, %, не более | ГОСТ 8606-93 или ГОСТ 1437-75* | 3,0* | 1 раз в сутки | |||||
| Массовая доля летучих веществ, %, не более | ГОСТ 6382-2001 или ГОСТ 22898-78 | 10 | 1 раз в сутки | |||||
