- •1.2. Характеристика сырья и продуктов
- •1.3. Технологическая схема процесса.
- •1.4. Общий материальный баланс установки.
- •Материальный баланс установки
- •2. Расчётная часть.
- •2.1. Расчёт реактора.
- •Материальный баланс.
- •Количество циркулирующего катализатора и расход водяного пара.
- •Тепловой баланс реактора.
- •Левая часть уравнения отвечает приходу тепла (в кВт):
- •Правая часть уравнения отвечает расходу тепла (в кВт):
- •Из теплового баланса реактора определим температуру сырья при подаче его в узел смешения с катализатором.
- •5. Размеры реактора.
- •Катализатора на выходе из десорбера.
- •Выбор распределительного устройства парокатализаторного потока в реакторе.
- •2.2. Расчёт регенератора
- •Характеристика полноты сгорания углерода. Количество газов регенерации.
- •Расход водяного пара на отпарку газов регенерации с катализатора.
- •3. Материальный баланс регенератора.
- •4. Тепловой баланс регенератора.
- •Материальные балансы основных зон регенератора.
- •Диаметр регенератора и его основных зон.
- •Высота регенератора и его зон.
- •Объём зоны отпарки катализатора (десорбера).
- •Время пребывания катализатора в регенераторе.
- •Давление под распределительной решёткой и у основания зоны отпарки (десорбера). Температура катализатора на входе в зону отпарки (десорбер).
- •Воздухораспределительная решётка.
- •2.3. Расчёт трубчатой печи.
- •1. Расчёт процесса горения.
- •2. К.П.Д. Печи, её тепловая нагрузка и расход топлива.
- •3. Поверхность нагрева радиантных труб и размеры камеры радиации (топка).
- •4. Расчёт конвективной поверхности нагрева печи.
- •2.4. Расчёт холодильника.
- •1. Уравнение теплового баланса:
- •2. Расчет плотностей теплообменивающихся сред:
- •9. Поверхность одной трубы.
- •Список литературы
2. К.П.Д. Печи, её тепловая нагрузка и расход топлива.
К.п.д. печи найдём по формуле:
η=1-[(qпот/Q )+(qпот/Q )],
где − потери тепла в окружающую среду, в долях от низшей теплоты сгорания топлива; − потери тепла с уходящими дымовыми газами, в долях от низшей теплоты сгорания топлива.
Примем, что и температура дымовых газов, покидающих конвекционную камеру печи, на 120 К выше температуры Т1 сырья, поступающего в печь:
Тух=Т1+∆Т= 473 +120 = 593 К
При Тух=593 К найдём по графику q-T потерю тепла с уходящими дымовыми газами:
qух = 7700 кДж/кг
или в долях от низшей теплоты сгорания топлива:
qух/ Q =7700/49040=0,16
Подставив численные значения величин, получим, что к.п.д. печи
составляет:
η=1-[0,06+0,16]=0,78.
Полная тепловая нагрузка печи :
QT=Qполезн/ η,
где Qполезн − полезное тепло печи, кДж/ч.
Полезное тепло печи рассчитываем по формуле:
Qполезн = G*[е* qпT2 + (1-e)* qжT2- qжT1]
где G – производительность печи по сырью, кг/ч; е – массовая доля отгона сырья на выходе из печи при Т2 = 513 К; qпT2, qжT2 − энтальпия соответственно паровой и жидкой фаз сырья на выходе из печи при Т2=513 К, кДж/кг; qжT1 − энтальпия сырья на входе в печь при Т1=473 К, кДж/кг.
qжT1 =qж473= 427,26 кДж/кг
qпT2= qп513 = 785,15 кДж/кг
qжT2= qж513 = 529,80 кДж/кг
Тогда:
Qполезн = 266000 * (0 * 785,15 + (1-0) * 529,80 - 427,26)= =2,73 * 107 кДж/ч = 7580 кВт
Подставляя в формулу соответствующие величины, получим:
QT =2,73 * 107 / 0,78 = 3,5*107 кДж/ч = 9722 кВт
Часовой расход топлива:
В= Qполезн / (Q * η)= 2,73 * 107 /(49040*0,78)=714 кг/ч
или
В' = В / 0,730 = 714 / 0,730 = 978 м3/ч
3. Поверхность нагрева радиантных труб и размеры камеры радиации (топка).
Поверхность нагрева радиантных труб (в м2) определяется по формуле:
Hр =Qр/qр,
где Qр − количество тепла, переданного сырью в камере радиации, кВт; qр − теплонапряжение радиантных труб, кВт/м2.
Количество тепла, переданного сырью в камере радиации (прямая отдача топки), найдём из уравнения теплового баланса топки:
Qр = (Q *ηТ - qТп)*В
где ηТ − коэффициент эффективности (к.п.д.) топки; qТп − энтальпия дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре Тп, кДж/кг топлива.
Примем Тп=1023 К и определим по графику q–T:
qТп = q1023 = 17000 кДж/кг топлива
Ранее было принято, что потери тепла в окружающую среду равны 6 %. Пусть 4 % в том числе составляют потери тепла в топке.
Тогда
ηТ = 1 – 0,04 = 0,96
и
Qр= (49040* 0,96-17000)* 714=2,15*107 кДж/ч=6000 кВт
Примем теплонапряжение радиантных труб qp=67 кВт/м2.
Таким образом, поверхность нагрева радиантных труб будет равна:
Нр = 6000 / 67= 90 м2
Определим температуру Тк сырья на входе в радиантные трубы.
Полагая на основе опытных и расчетных данных, что сырьё в конвекционных трубах не испаряется, найдём её энтальпию qжTк на входе в радиантные трубы из уравнения:
Qр = G*[е* qпT2 + (1-e)* qжT2- qжTк]
Следовательно:
qжTк=е*qпT2+(1-е)*qжT2-Qр/G =0+(1-0)*529,80– 2,15*107 /266000 = 449 кДж/кг
По таблице энтальпий нефтепродуктов искомая температура Тк = 482 К.
Выбираем трубы диаметром мм с полезной длиной lтр = 9,5 м (полная длина трубы с учётом заделки концов в трубные двойники равна 10 м).
Число радиантных труб:
Nр = Hp/(π*dн* lтр)= 90/(3,14*0,127*9,5)= 24
Учитывая опыт промышленности, принимаем печь беспламенного горения с двухрядным экраном двухстороннего облучения, с горизонтальным шахматным расположением труб и двумя нижними конвекционными секциями.
По существующим нормам принимаем шаг размещения экранных труб S=0,25 м. Тогда расстояние между вертикальными рядами радиантных труб:
S1=S*√3/2=0,25*1,73/2=0,215 м
Расстояние от излучающих стен до трубного экрана должно быть от 0,6 до 1,0 м. Принимаем это расстояние аТ=1м. В каждом вертикальном ряду экрана разместим по 12 труб. Тогда высота радиантной камеры (топки) составит:
hТ = (N'P -1)*S+0,5*S+2*lT ,
где N'P – число труб в одном вертикальном ряду; lT=0,25 м – расстояние от нижней и верхней труб вертикального ряда соответственно до потолка печи.
Подставив числовые значения величин, получим:
hТ = (12 -1)*0,25+0,5*0,25+2*0,25=3,375 м
Ширина радиантной камеры печи:
bT= 2*aT + S1 = 2 * 1 + 0,215 = 2,215м
На потолке левой и правой частей радиантной камеры размещаем по три трубы с шагом 0,25 м.
Объём камеры радиации:
VT= bT* hТ* (N-2)*lT = 2,215*3,375*22*0,25 = 41 м3
Теплонапряжение топочного объёма печи:
qV= QT / VT= 9722 / 41 = 237 кВт/м3