1.2.1.7 Гидравлический расчет змеевика печи

Целью расчета является определение потери напора в трубах печи, которая складывается из потерь напора в нагревательных трубах и в реакционных трубах.

Потеря напора на участке нагрева определяется по известным уравнениям Дарси-Вейсбаха

, (1.40)

Массовая скорость сырья , (1.41)

Усредненные характеристики потока:

Температура

, (1.42)

_.

Плотность жидкости

, (1.43)

, (1.44)

,

.

Эквивалентная длина труб в камере радиации

, (1.45)

.

Но для висбрекинга требуется Lp = 97,4 м, тогда остальная часть змеевика будет нагревательной и составит Lн = 1890,4 м.

Тогда потеря напора равна

Потерю напора в реакционном змеевике при небольших глубинах крекинга можно приближено оценить по эмпирической формуле

, (1.46)

где - потеря напора в реакционном змеевике, МПа;P_к – давление на выходе из реакционного змеевика печи, МПа.

.

Потери напора в змеевике трубчатой печи будут составлять:

, (1.47)

.

1.2.3 Расчет реакционной камеры

Реакционная камера установки висбрекинга представляет собой вертикальный пустотелый аппарат, предназначенный для углубления крекинга сырья после трубчатой печи.

1.2.3.1 Материальный баланс

Таблица 1.12 - Материальный баланс реакционной камеры

Приход	% масс	кг/ч	кг/с
Газ до С4	5,10	2656,3	0,74
Бензин С4-2050С	7,98	4153,7	1,15
Крекинг-остаток	86,92	45273,4	12,58
Итого	100	52083,33	14,47
Расход	% масс	кг/ч	кг/с
Газ до С4	6,80	3541,7	0,98
Бензин С4-2050С	33,00	17187,5	4,77
Крекинг-остаток	60,20	31354,2	8,71
Итого	100	52083,33	14,47

1.2.3.2 Тепловой баланс реакционной камеры

Из расчета теплового баланса реакционной камеры необходимо определить температуру продуктов на выходе. Из расчета материального баланса известно количество и состав потока на входе в камеру из печи. Температура на входе в камеру принимается равной 490 ⁰С, среднее давление в реакционной камере равно 1,75 МПа.

Уравнение теплового баланса запишется в виде

, (1.48)

где - количество тепла, входящее и выходящее из камеры, кДж/ч;- теплота реакции углубления крекинга, кДж/ч;- потери тепла в окружающую среду, можно принять равными в среднем 5% от количества вносимого в камеру тепла,= 3331126,2 кДж/ч.

Количество тепла на входе и выходе из реакционной камеры рассчитывается как сумма теплот составляющих эти потоки газа, бензина, газойлевой фракции и крекинг-остатка при соответствующих температурах. Расчет представлен в таблице 1.13. Энтальпию продуктов определяется для жидкости по уравнению (1.5), а для пара по формуле (1.49). Чтобы рассчитать, удобно предварительно задаться температурой на выходе из камеры:

. (1.49)

Правильность принятой температуры проверяется дальнейшими расчетами, когда уравнение (1.48) превращается в тождество.

Теплота реакции углубления крекинга в камере

, (1.50)

где G_c – количество исходного сырья , кг/ч; q_p – тепловой эффект реакции крекинга, кДж/кг.

.

Необходимо задаться температурой на выходе из камеры (t_вых = 433,3 ⁰С). Определяются для этой температуры энтальпии уходящих продуктов.

Далее проверяется правильность подобранной температуры:

Следовательно, температура на выходе из камеры подобрана правильно.