1.2.1 Расчет печи висбрекинга

Расчеты трубчатой печи установки крекинга включают:

- определение общей полезной тепловой мощности печи Q_пол;

- расчет поверхности Н_р, длины L_p труб реакционного змеевика и выбор типоразмеров печи;

- составление теплового баланса топки печи;

- гидравлический расчет трубного змеевика.

Методика расчетов зависит от принятой технологической схемы установки крекинга. Для установок с реакционной камерой, когда крекинг начинается в трубах печи, но заканчивается только в реакционной камере, трубчатая печь висбрекинга рассчитывается следующим образом.

На основании литературных данных при заданных условиях крекинга сырья принимаются глубина крекинга X₁ и температура начала разложения сырья.

Для висбрекинга гудрона при температурах 470-500 ⁰С можно принять, что в трубах печи разложение сырья осуществляется на 70-80 % от общей глубины крекинга X.

Температуру начала разложения гудрона можно принять равной 420-430⁰С. Эта температура достигается обычно на начальных участках радиантной камеры.

Принимается: температура на входе в печь 250⁰С, температура на выходе из печи 500⁰С, температура начала разложения гудрона 420⁰С. Глубина крекинга в трубах 30 %, так как по [1] в трубах разложение сырья осуществляется на 70-80 % от общей глубины крекинга X.

Массовая доля отгона е₁ рассчитывается по количеству продуктов, способных переходить в паровую фазу при заданных температуре и давлении на выходе из печи.

Расчет доли отгона выполнен с помощью программы «Расчет однократного испарения и дросселирования» на ЭВМ (или задается). Полученные результаты сводятся в таблицу 1.3.

Так как в печи крекингу подвергается 30 % от исходного сырья, то на выходе из печи предположительный состав смеси представлен в таблице 1.3. Количество углеводородного сырья 14,47 кг/с.

Таблица 1.3 – Исходные данные для расчета однократного испарения сырья

Компонент	Массовая доля компонента в смеси	Молекулярная масса	Плотность	Температура кипения, °C
Газ	0,0510	22,00	0,2	-50
Бензин	0,0798	101,53	0,712	205
Крекинг-остаток	0,8692	460,00	1,03	500
Сумма	1,00000

Таблица 1.4 – Результаты расчета однократного испарения

Показатель	Значение	Единица измерения
Массовая доля отгона	0,1889
Мольная доля отгона	0,6232
Давление	2,000	МПа
Температура	500,0	°C
Критическая температура	454,8	K
Критическое давление	8,469	МПа
Плотность жидкости	1,020	кг/м3
Плотность пара	0,454	кг/м3
Энтальпия жидкости	1210,0	кДж/кг
Энтальпия пара	3465,4	кДж/кг

Таблица 1.5 – Расчеты мольного и массового составов смеси

Компонент	Мольный состав исходной смеси	Мольный состав жидкой фазы	Мольный состав паровой фазы	Массовый состав жидкой фазы	Массовый состав паровой фазы
Газ	0,4643	0,0175	0,7343	0,0009	0,2662
Бензин	0,1573	0,0592	0,2166	0,0139	0,3624
Крекинг-остаток	0,3784	0,9233	0,0490	0,9852	0,3715
Сумма	1,0000	1,0000	1,0000	1,0000	1,0000

Таблица 1.6 – Исходные данные для расчета печи

Показатель								Значение	Единица измерения
Температура на входе сырья в радиантный змеевик								250	0С
Температура на выходе из печи								500	0С
Давление на выходе из печи								2	МПа
Воздух на сжигание топлива:
Начальная температура								10	0С
Плотность воздуха при нормальных условиях								1,293	кг/м3
Коэффициент избытка воздуха в топке								1,4
Потери тепла:
от химической неполноты сгорания					q3 =	0
от механической неполноты сгорания					q4 =	0
	излучением			q5 =		5,00 %

1.2.1.1 Определение полезной тепловой нагрузки:

Общая тепловая нагрузка печи Q_пол состоит из расхода тепла на нагрев Q_н сырья, испарения Q_и части сырья и тепла, расходуемого на крекинг Q_р:

(1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

где G_c – количество сырья, G_c = 52083,3 кг/ч; Q_к , q_к - энтальпия паров и жидкого сырья при температуре выхода из печи, Q_к = 3465,4 кДж/кг q_к = 1210 кДж/кг ; Q_н – энтальпия жидкого сырья на входе в печь, кДж/кг; Q_р – тепловой эффект крекинга, кДж/кг.

Тепловой эффект процесса висбрекинга гудронов в зависимости от условий крекинга и свойств сырья изменяется в пределах 120-230 кДж/кг превращенного сырья. Тепловой эффект процесса принимается равным q_р = 175 кДж/кг.

Энтальпия жидкого сырья на входе в печь:

(1.5)

где t_в – температура на входе в печь, t_в = 250⁰С; - плотность сырья,

,

Общая полезная тепловая нагрузка печи

.