7. Расчет высоты колонны

Высота колонны рассчитана по практическим данным ОАО «Мозырский НПЗ». [8]

• Расстояние между верхним слоем насадки и верхним днищем колонны: h1=1550 мм.

• Высота первого пакета насадки: h2=2000 мм.

• Расстояние между первым и вторым пакетами насадок: h₃= 3190мм.

• Высота второго пакета насадки: h₄=1570 мм.

• Расстояние между вторым и третьим пакетами насадок: h₅= 1150мм.

• Высота третьего пакета насадки: h₆=2150 мм.

• Расстояние между третьим и четвертым пакетами насадок: h₇=3100 мм.

• Высота четвертого пакета насадки: h₈=2150 мм.

• Высота сепарационного пространства: h₉=3780 мм.

• Высота занятая тарелками (6 тарелок, расстояние между ними 500мм):

h₁₀=500·5=2500 мм.

• Расстояние от уровня жидкости в низу колонны до нижней тарелки:

h₁₁=2000 мм.

• Высота куба колонны рассчитываем, исходя из запаса остатка на 10 ми­нут, необходимого для нормальной работы насоса:

Объем остатка в низу колонны:

V=219160·600/(3600·789,4)=46,27 м³,

где

219160 – массовый расход гудрона, кг/ч;

789,4 – плотность остатка при температуре в кубе колонны (t=350^°С), кг/м³.

_ост.(20^°С)= 990 кг/м³

площадь поперечного сечения низа колонны:

F=0,785·D²=0,785·3²=7,065 м²,

где

D – диаметр низа колонны, м.

h₁₂=V/F=46,27/7,065=5,17≈6,6 м.

• Высота юбки: h₁₃=7 м.

Общая высота колонны:

H=∑h=1550+2000+3190+1570+1150+2150+3780+2500+4000+2500+2000+6600+7000==39000мм.

Принимаем 39000 мм.

2. Расчет сырьевого насоса.

Расчёт мощности привода сырьевого насоса (в кВт) проводится с использованием уравнения [17]:

где,

- напор создаваемый насосом, Па

V_с – часовой объемный расход сырья, м³/ч

- КПД насоса.

V_c= = =424 м³/ч

Напор, создаваемый насосом (в кПа) определяется по формуле:

где Р₂ и Р₁-соответственно давление на нагнетании и на приеме насоса кПа

Δ Р_ф – сопротивление фильтров, кПа

ΔР_п –сопротивление местных поворотов и изгибов, кПа

ΔР_ш – сопротивление шероховатости поверхности, кПа

В соответствии с рекомендациями [11] сопротивление фильтра составит 180 кПа, сопротивление местных поворотов и изгибов 100 кПа, сопротивление шероховатости поверхности 60 кПа.

ΔР=(4000-800)+180+100+60=3540кПа

Принимаем КПД насоса равным 0,5 [17], тогда

=521кВт

С запасом на возможные перегрузки двигатель к насосу устанавлива­ется несколько большей мощности, чем потребляет. Установочная мощность двигателя находится по формуле:

N_уст = N β, где β – коэффициент запаса мощности.

По данным [14] для N>50 β=1,1

N_уст = 521 1,1=573,1 кВт

Принимаем стандартный насос марки ЦНС-500-320 с номинальной мощ­ностью двигателя 580 кВт. [17]

3. Расчет полезной тепловой нагрузки печи.

Тепловая мощность печи или ее полезная тепловая нагрузка равна ко­личеству теплоты, необходимой для нагрева и частичного испарения сырья, а также для получения перегретого пара, подаваемого в куб колонны К-1.

_{В качестве топлива печи примем мазут, содержащий: 86,5 % углерода,}

_{11,5 % водорода, и 2 % серы. Расход водяного пара на распыление топлива составляет 0,5 кг/кг. По методике [18] найдем состав дымовых газов.}

_{Найдем мольное содержание углерода, водорода и серы в 1 кг мазута:}

_{Теоретическое количество кислорода для горения:}

_{где Nc, NH, NS, – содержание в топливе соответствующих элементов.}

_{Теоретическое количество воздуха на горение 1 кг мазута:}

_{Для сжигания жидкого топлива примем коэффициент избытка воздуха α=1,2, тогда практическое количество воздуха определяют по формуле:}

Определяем состав продуктов сгорания:

Суммарное количество продуктов сгорания:

или 18,76 кг/кг топлива

температура уходящих дымовых газов по данным [18] принимается на 100 ˚C больше, чем температура водяного пара на входе в пароперегреватель печи:

ºС

где, t_c – температура пара на входе в печь

Энтальпию продуктов сгорания на 1 кг топлива при 300ºС найдем по формуле:

= 6390 кДж/кг

По формуле Менделеева [18] низшая теплота сгорания топлива:

где С, Н, S, O, W – содержание углерода, водорода, серы, кислорода, влаги, % мас.

кДж/кг

КПД печи:

где = 0,05 – потери тепла в окружающую среду.

Результаты расчета полезной тепловой нагрузки печи представлены в таблице 15:

Таблица 15 Расчет полезной тепловой нагрузки печи

Поток	Расход, кг/час	Температура, оС	Энтальпия пара Iп, кДж/кг	Энтальпия жидко­сти Iж, кДж/кг	Количество те­пла на поток Qi, кВт
Вход в печь:
Мазут-сырье	400000	300		679,55	75505,56
Водяной пар на турбулизацию по­токов	1200	400	3266,9		1088,97
Водяной пар в па­роперегреватель	5200	200	2555		3690,56
ИТОГО:						80285,2
Выход из печи:
Мазут-сырье	400000	385	1093,73*0,6863(е)	883,35*0,3137(1-е)	114192,64
Водяной пар на турбулизацию по­токов	1200	385	3221,1		1073,70
Водяной пар из пароперегревателя	5200	400	3266,9		4718,86
ИТОГО:						119985,2
Полезная тепловая нагрузка печи:						39700

Теплопроизводительность трубчатой печи (Q_Т­, МВт) определяется по уравнению:

где Q_пол - полезно затраченная теплота, МВт;

=0,7 - КПД печи.

Qт=39,7/0,7 = 56,7 МВт

Расход топлива:

Принимаем среднефактическую теплонапряжённость радиантных труб для вакуумной печи q_р = 35 · 10³ Вт / м² [18]. Принимаем стандартную печь типа ВС4 со следующими параметрами:

Радиантные трубы

Поверхность нагрева – 1400 м²

Рабочая длина – 12,6 м

Количество секций – 4

Теплопроизводительность (при среднедопустимом теплонапряжении радиантных труб 31,32 кВт/м²) – 58,46 МВт

Габаритные размеры (с площадками для обслуживания)

Длина – 17,6 м

Ширина – 8,4 м

Высота – 20 м

Масса

Металла (без змеевика) – 85,2 т

Футеровки – 160 т