установки гидроочистки вакуумного газойля
.pdf
|
L = 1,15 ∙ 15,41 = 17,722 кг/кг. |
|
||||||
Количество дымовых газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива: |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
= 0,03667 · C, |
(2.63) |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,09 · H, |
(2.64) |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,768 · L, |
(2.65) |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,0232 · LO · (α - 1). |
(2.66) |
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
= 0,03667 · 81,0 = 3,04 кг/кг, |
|
||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,09 · 19,0 = 1,53 кг/кг, |
|
|||
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
= 0,768 · 17,722 = 13,61 кг/кг, |
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,0232 · 15,41 · (1,15 - 1) = 0,054 кг/кг. |
|
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент полезного действия печи определяем по формуле |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ή = 1– qпот – qух, |
(2.67) |
|
где qпот – потери тепла в окружающую среду, 0,05÷0,07; |
|
|
|
|
||||
qух – потери тепла с уходящими из печи дымовыми газами. |
|
|
|
|
||||
Потери тепла с уходящими дымовыми газами находим по формуле: |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
qух = tух ·Ср, |
(2.68) |
|
где tух – температура дымовых газов уходящих из печи, принимается на 100÷150 ˚С выше температуры сырья на входе в печь. Принимаем tух = 450 ˚С;
109
консорциум « Н е д р а».
Ср – средняя удельная теплоемкость компонентов дымовых газов.
Среднюю удельную теплоемкость компонентов дымовых газов при заданной температуре берем из справочных материалов.
qух = 0,188.
Принимаем потери тепла в окружающую среду 0,07.
ή = 1–0,07–0,188 = 0,742.
Определяем полную тепловую нагрузку печи:
Qполн =35837436/0,742 = 48298431 кДж/кг.
Часовой расход топлива:
B = 48298431/46095 = 1412,1 кг/ч.
Количество теплоты, принимаемое сырьем в радиантных трубах:
Qp = B·( Qн р
·ƞT - lt),
(2.69)
где lt – энтальпия продуктов сгорания при температуре дымовых газов, покидающих топку; |
|
|
ƞT – коэффициент полезного действия топки, рекомендуется принимать равным 0,95÷0,98, ƞT = 0,95. |
|
|
Энтальпию продуктов сгорания определяем на основе правила аддиативности: |
|
|
|
lt = Ср tп , |
(2.70) |
Принимаем температуру дымовых газов, покидающих топку равной |
800 °С. Энтальпию продуктов сгорания, |
|
при температуре дымовых газов, покидающих топку, берем из справочной литературы.
110
консорциум « Н е д р а».
lt = (3,04·1,0852 + 1,53·2,0754 + 13,61·1,0974 + +0,054·1,0157)·1073 = 23032 кДж/кг,
Qp = 1412,1·(46095·0,95 – 23032) = 29312725 кДж/кг,
Qк = 35837436 – 29312725 = 6524711 кДж/ч.
Определяем поверхность труб по формуле:
F = |
Q |
, |
|
g |
|||
|
|
(2.71)
где Q – количество теплоты камеры радиации или конвекции, кДж/ч; g – теплонапряженность труб, кДж/ч·м2.
Принимаем на основании литературных данных теплонапряженность поверхности труб для радиантной секции qр = 26110 Вт/м2, для конвекционной секции qк = 16100 Вт/м2.
Рассчитываем поверхность радиантных труб:
F = 2931272526110 =112м2 .
Рассчитываем поверхность конвекционных труб:
F =
6524711 |
= |
|
16100 |
||
|
405м |
2 |
|
.
Определяем число труб по формуле:
111
консорциум « Н е д р а».
n =
Fd l
,
(2.72)
где d – диаметр труб, dконв = 0,159 м, dрад = 0,219 м; l – длина труб, l = 10 м.
nрад = 47 шт,
nконв = 10 шт.
В ходе технологического расчета получены следующие данные:
-тепловая мощность печи - 48298431 кДж/ч;
-КПД печи - 0,742;
-расход топлива - 1412,1 кг/ч;
-число труб радиантной секции – 47 шт.;
-число труб конвекционной секции – 10 шт.
2.4.8 Расчет воздушного конденсатора-холодильника и водяного холодильника Конденсатор–холодильник предназначен для дальнейшего охлаждения и конденсации паровой фазы сепаратора
С-1.
Исходные данные для расчета приняты следующие:
-температура паров на входе в конденсатор -холодильник - 180 ºС;
-температура паров на выходе из конденсатора -холодильника - 80 ºС;
-температура воздуха на входе в конденсатор -холодильник - 30 ºС;
112
консорциум « Н е д р а».
-температура воздуха на выходе в конденсатора -холодильника - 50 ºС.
В данном теплообменнике происходит теплообмен между паровой фазой ГПС из сепаратора С-1 и воздухом.
Схема теплообмена:
|
Паровая фаза С-1 |
180 °С |
80 °С |
|
Воздух |
50 ºС |
30 °С |
tmin=130 °С |
tmax= 50 °С |
Так как
t t
max min
=130
50
=
2,7
, то среднюю разность температур находим по формуле:
t |
ср |
|
где tmax – большая разность температур, ºС; tmin – меньшая разность температур, ºС.
t− t
=max m in
2,3ln |
t |
max |
|
||
t |
|
|
|
m in |
|
|
|
t = |
130 − 50 |
= 84 |
0 |
С |
|
2,3ln(130/ |
50) |
|
|||
|
|
|
|
||
,
(2.73)
Расчет энтальпии при температурах 180 °С, |
50 °С и давлении 7,1 МПа представлен в таблице 2.56. |
||||
Таблица 2.56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет энтальпии |
|
|
Компоненты |
Yi |
|
Температура |
|
|
|
|
|
113 |
|
консорциум « Н е д р а».
|
|
|
|
180 °C |
|
|
|
80 °C |
|
|
|
Hi , |
кДж |
|
·Yi |
Hi , |
кДж |
|
·Yi |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
кг |
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Водород |
0,8460 |
2650 |
|
2241,9 |
1170 |
|
989,8 |
||
Метан |
0,0627 |
803 |
|
50,3 |
542 |
|
34,0 |
||
Этан |
0,0211 |
692 |
|
14,6 |
418 |
|
8,8 |
||
Пропан |
0,0096 |
662 |
|
6,4 |
276 |
|
2,6 |
||
Н-бутан |
0,0045 |
523 |
|
2,4 |
204 |
|
0,9 |
||
Изобутан |
0,0030 |
566 |
|
1,7 |
222 |
|
0,7 |
||
Сероводород |
0,0397 |
180 |
|
7,1 |
80 |
|
3,2 |
||
Бензин |
0,0031 |
708 |
|
2,2 |
509,3 |
|
1,6 |
||
Дизельное топливо |
0,0081 |
664 |
|
5,4 |
474,2 |
|
3,8 |
||
Остаток |
0,0022 |
656 |
|
1,4 |
467,7 |
|
1,0 |
||
Итого |
1,0000 |
- |
|
2333,4 |
- |
|
1046,4 |
||
Определяем количество тепла паров из сепаратора С-1 при температуре 180 °С: QГПС= 28691·2333,4=66,9·106 кДж/ч.
Определяем количество теплоты, соответствующее 80 °С для ГПС: QГПС80 = 28691·1046,4=30,0·106 кДж/ч,
Qприх=66,9·106-30,0·106=36,9·106 кДж/ч.
Поверхность теплообмена определяем по формуле:
F = |
Q |
ПРИХ |
|
|
|||
|
|
||
|
K t |
ср |
|
|
|
|
|
где F – площадь поверхности теплообмена, м2;
К – коэффициент теплопередачи, кДж/(м2.ч.0С), К=83,88 кДж/(м2.ч.0С).
114
,
(2.74)
консорциум « Н е д р а».
|
36,9 |
10 |
6 |
|
|
F = |
|
= 5237 |
|||
83,88 |
84 |
||||
|
|
||||
м2.
В данном проекте выбираем стандартный аппарат.
Площадь теплообмена этого аппарата равна 5300 м2. Рассчитаем число конденсаторов-холодильников
n = |
5237 |
|
5300 |
||
|
=
0,99
.
Принимаем количество конденсаторов-холодильников равным 1.
Расчет водяного холодильника ВХ-1
Водяной холодильник ВХ-1 предназначен для охлаждения и конденсации паровой фазы сепаратора С-1. В
данном холодильнике происходит теплообмен между паровой фазой ГПС из сепаратора С-1 и водой.
Исходные данные для расчета приняты следующие:
-температура паров на входе в теплообменник 80 ºС;
-температура паров на выходе из теплообменника 50 ºС;
-температура воды на входе в теплообменник 20 ºС.
Количество тепла паров при температуре 80 °С QГПС=43,4 ·106 кДж/ч. Определим количество теплоты,
соответствующее 50 °С для паровой фазы из сепаратора С-1. Расчет энтальпии представлен в таблице 2.57.
Таблица 2.57
Определение энтальпии паров из сепаратора С-1 при 50 0С
Компонент |
|
Н80, кДж/кг |
|
|
|
уi |
H 80 |
уi |
|
|
|
115
консорциум « Н е д р а».
Н2 |
0,8460 |
730 |
617,6 |
СН4 |
0,0627 |
461 |
28,9 |
С2Н6 |
0,0211 |
335 |
7,1 |
С3Н8 |
0,0096 |
147 |
1,4 |
Изо-С4Н10 |
0,0045 |
113 |
0,5 |
Н-С4Н10 |
0,0030 |
122 |
0,4 |
Н2S |
0,0397 |
52 |
2,1 |
Бензин |
0,0031 |
457 |
1,4 |
Дизельное топливо |
0,0081 |
424,2 |
3,4 |
Остаток |
0,0022 |
418,1 |
0,9 |
Итого |
1,0000 |
- |
663,7 |
Схема теплообмена: |
|
|
Паровая фаза из |
|
сепаратора С-1 |
80 0С |
50 °С |
|
Вода |
40 ºС |
20 0С |
tmах=40 0C |
tmin=30 0C |
Так как
t t
max min
=
40 30
=
1,3
, то среднюю разность температур находим по формуле:
t |
|
= |
t |
m ax |
+ t |
m in |
|
|
|
|
|
|
, |
||
|
ср |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
где tmax – большая разность температур, ºС; tmin – меньшая разность температур, ºС.
116
(2.75)
консорциум « Н е д р а».
t |
|
= |
40 + 30 |
= 35 |
0 |
C |
, |
|
|
||||||
ср |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Qпаров50 = 28691 · 663,7 =19,0·106 кДж/ч,
Qприх=30,0·106 -19,0·106 =11,0·106 кДж/ч.
Поверхность теплообмена определяем по формуле:
|
|
|
|
|
|
F = |
Q |
ПРИХ |
, |
(2.76) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
K t |
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где F- поверхность теплообмена, м2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К – коэффициент теплопередачи, кДж/(м2ч0С), К=600 кДж/(м2ч0С). |
|
|
|
|
|
||||||
|
11 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
F = |
|
= 524 |
м2. |
|
|
|
|
|
|||
600 |
35 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В данном проекте выбираем стандартный аппарат. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь теплообмена этого аппарата равна 354 м2. Рассчитаем число теплообменников: |
|
||||||||||
|
n = |
524 |
=1.6 . |
|
|
|
|
|
|
||
|
354 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Принимаем количество водяных холодильников равным 2. |
|
|
|
|
|
|
|||||
2.4.9. Расчет колонны стабилизации Колонна К-1 предназначена для отделения от нестабильного гидрогенизата воды, сероводорода и
углеводородного газа и легкого бензина.
117
консорциум « Н е д р а».
Исходные данные для расчета приняты следующие:
-температура сырья на входе в колонну 180 ºС;
-давление сырья на входе в колонну 0,3 МПа.
Сырьем колонны К-1 является жидкая фаз из С-1 и С-3. Состав сырья на входе в колонну указан в таблице 2.58.
Материальный баланс колонны представлен в таблице 2.59. Фракционные составы сырья, кубового продукта колонны и верхнего продукта представленны в таблице 2.60-2.62. Графики ИТК представлены на рисунке 2.8-2.9. Объединяем фракции, имеющие одинаковые молярные массы.
Таблица 2.59
Материальный баланс отпарной колонны К-1
Статьи баланса |
|
Расход |
|
|
%масс. |
кг/ч |
т/сут |
||
|
||||
Взято: |
|
|
|
|
Нестабильный гидрогенизат |
100,0 |
184516 |
4428,4 |
|
Итого |
100,0 |
184516 |
4428,4 |
|
Получено: |
|
|
|
|
Стабильный гидрогенизат |
0,991 |
182854 |
4388,5 |
|
Легкий бензин |
0,002 |
321 |
7,7 |
|
Углеводородный газ |
0,005 |
970 |
23,3 |
|
Сероводород |
0,002 |
371 |
8,9 |
|
Итого |
100,0 |
184516 |
4428,4 |
Таблица 2.58
Состав продуктов на входе в колонну К-1
118
консорциум « Н е д р а».