Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты бережливых производств. Учебно-методическое пособие
.pdf
и расчетных параметров циклонов конструкции НИИОгаза приведены
Пара-
метры
Тип циклона
ЦН-11
ЦН-15
ЦН-24
СДК-ЦН-
33
СК-ЦН-34
СК-ЦН-22
245
155
75
520
1050
2000
′
250
163
80
600
1150
–
Тип циклона
D, мм
150
200
300
450
˃500
ЦН-11
0,94
0,95
0,96
0,99
1,0
ЦН-15
ЦН-15У
ЦН-24
0,85
0,90
0,93
1,0
1,0
СДК-ЦН-33
СК-ЦН-34
1 1 1 1
1
Тип
циклона
Значения коэффициента К2 при запыленности
газа, г/м
0
10
20
40
80
120
150
ЦН-11
1
0,96
0,94
0,92
0,90
0,87
–
в табл. 2.11–2.13 (для циклонов всех типов Wц = 3 м/с).
Таблица 2.11
Значения коэффициентов сопротивления
Плотность газов при рабочих условиях, кг/м3, находят по формуле
г
Р
г
бар
Рг
, (2.7)
где – плотность газов при нормальных условиях (= 0 °С и
Ро= 101,3·103 Па);
г– температура газов на входе в циклон, °С;
P
– барометрическое давление, Па;
бар
Pг – избыточное давление (разрежение) газа при входе в циклон, Па.
Таблица 2.12
Значения коэффициента К
1
Значения коэффициента К
31
Таблица 2.13
2
Окончание табл. 2.13
ЦН-15
1
0,93
0,92
0,91
0,90
0,87
0,86
ЦН-15У
1
0,93
0,92
0,91
0,89
0,88
0,87
ЦН-24
1
0,95
0,93
0,92
0,90
0,87
0,86
СДК-ЦН-33
1
0,81
0,785
0,78
0,77
0,76
0,745
СК-ЦН-34
1
0,98
0,947
0,93
0,915
0,91
0,90
СК-ЦН-34М
1
0,99
0,97
0,95 – –
–
Если плотность сухих газов дана при нормальных условиях ρс,
то плотность влажных газов при тех же условиях:
х
=
х
(2.8)
где х – влагосодержание газа, кг/м3.
Скорость газа в циклоне равна расходу газа при рабочих условиях
(V), отнесенному к полному поперечному сечению циклона в плане (Fц):
ц
ц
г
цР
барРг
. (2.9)
Опыт показывает, что скорость газа в циклоне имеет для каждого
типа оптимальное значение
, м/с, от которого она не должна откло-
опт
няться более чем на ± 15 %:
ЦН-24 = 4,5;
ЦН-11 = 3,5;
ЦН-15= 3,5;
ЦН-15У = 3,5;
СДК-ЦН-33 = 2,0;
СК-ЦН-34 = 1,7;
При скоростях Wц, выходящих за указанные пределы в большую
сторону, возрастает расход энергии, в меньшую сторону – снижается
эффективность.
где
Расход газа при рабочих условиях рассчитывается по формуле
ρ
г
– расход газа при нормальных условиях;
– плотность газов при рабочих условиях.
г
ρ
г
(2.10)
32
Диаметр циклона рассчитывается с учетом оптимальной скорости газа
π
г
. (2.11)
опт
В России для циклонов принят стандартизированный ряд диамет-
ров (): 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1200; 1400; 1600; 1800;
2000; 2400 и 3000 мм. При этом диаметр цилиндрических циклонов
типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24 обычно не превышает 2000 мм, конических типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 – 3000 мм.
Если величина диаметра циклона превышает максимально допустимое значение, то нужно установить несколько циклонов и пе-
ресчитать расход газа (ги действительную скорость газа (
по формуле
г
. (2.12)
π
Полученное значение
ц
необходимо сравнить с требуемым для
ц
данного типа циклонов, отклонение не более чем на ± 15 %.
Пример решения задачи
Задание. Определить диаметр и гидравлическое сопротивление
циклона (или группы циклонов).
Исходные данные:
– расход газа при нормальных условиях V0 = 45000 м3/ч;
– плотность газа 0 = 0,675 кг/м3;
)
ц
– температура газа tг = 250 °C;
– барометрическое давление Р
= 101,325 кПа;
6ар
– давление газа на входе в циклон Pг = 100 Па;
– запыленность газа 20 г/м3;
– тип циклона – ЦН-15;
– тип компоновки – двухрядная;
– выхлоп с циклона – в гидравлическую сеть.
33
Решение. Плотность газа при рабочих условиях, кг/м3:
г
кгм
Расход газа при рабочих условиях, м3/с:
г
м.
Диаметр циклона при оптимальной скорости W
= 3,5 м/с, (пред-
опт.
ставлено выше для каждого вида циклона):
м.
Так как диаметр превышает 2 м, необходимо выполнить установку
из нескольких циклонов, пересчитать расход газа и уточнить диаметр.
Принимаем количество циклонов n = 4.
Расход газа на один циклон составит
г
= 5,99 м3/с .
Уточненный диаметр циклона
= 1,48 м.
Примем ближайший стандартный диаметр 1600 мм и найдем действительную скорость газа в циклоне:
ц
Отклонение действительной скорости от оптимальной
%
34
мс.
опт
Ввиду того что действительная скорость отличается от оптималь-
№
V0, м3/ч
0, кг/м3
tг, °C
Рг, Па
Р
6ар
, кПа
1
17000
0,95
110
102
102,66
2
15000
0,55
130
101
101,19
3
15000
1,122
115
103
99,86
4
26000
0,866
240
100
102,39
5
35000
0,564
230
99
100,92
6
30000
0,429
170
101
99,59
7
26000
0,825
250
103
101,99
8
50000
0,877
135
104
101,06
9
68000
0,694
145
100
102,52
10
57000
0,589
115
98
100,66
11
11000
1,156
118
103
101,59
12
16000
1,456
180
100
102,26
13
14000
1,345
180
102
100,79
ной менее чем на 15 %, остановимся на выбранном диаметре циклона.
Коэффициент сопротивления циклона:
ζ = ζ
.
Величиныζ
берем из табл. 2.9–2.11.
Для прямоугольной компоновки при организованном подводе запыленного газа циклонные элементы расположены в одной плоскости.
Отвод из общей камеры чистого газа К3 = 35.
Гидравлическое сопротивление циклонной установки из четырех
циклонов:
Па.
Вывод. Выбрана установка, состоящая из 4 циклонов, диаметром
циклона 1600 мм, гидравлическим сопротивлением установки
289,15 Па.
Варианты заданий приведены в табл. 2.14 и 2.15.
Варианты заданий
Таблица 2.14
35
Окончание табл. 2.14
14
20000
1,258
245
101
100,26
15
9000
1,745
230
99
99,33
16
22000
1,469
289
103
102,12
17
43000
0,890
150
98
100,53
18
40000
0,896
132
100
99,46
19
50000
0,645
129
102
101,72
20
32000
0,769
185
103
100,39
21
21500
0,846
160
98
99,99
22
11600
0,698
185
104
101,46
23
10500
0,663
100
99
99,73
24
10000
0,888
130
100
101,86
25
24000
0,948
120
104
100,13
26
29000
0,769
100
102
101,325
27
37000
0,469
270
99
102,66
28
31000
0,865
260
101
100,79
29
65000
0,329
195
98
101,06
№
Запылен-
ность газа,
г/м3
Тип циклона
Тип компоновки
циклонов
Выхлоп
с циклона
1
40
ЦН–24
–
сеть
2
10
СДК–ЦН–33
–
сеть
3
80
ЦН–11
–
атмосфера
4
120
СК–ЦН–34
–
атмосфера
5
150
ЦН–15
круговая
сеть
6
40
ЦН–15У
двухрядная
атмосфера
7
80
СДК–ЦН–33
–
сеть
8
10
ЦН–24
двухрядная
атмосфера
9
20
ЦН–15
круговая
атмосфера
10
40
СК–ЦН–34
–
сеть
11
120
ЦН–24
–
сеть
12
150
ЦН–15У
двухрядная
сеть
13
40
ЦН–11
–
атмосфера
14
80
СК–ЦН–34
–
сеть
15
20
СДК–ЦН–33
–
атмосфера
Таблица 2.15
Варианты заданий
36
Окончание табл. 2.15
16
150
ЦН–15У
круговая
Сеть
17
20
ЦН–15
круговая
Сеть
18
120
ЦН–15У
двухрядная
атмосфера
19
80
ЦН–24
круговая
сеть
20
10
СК–ЦН–34
–
атмосфера
21
20
ЦН–11
–
атмосфера
22
40
СДК–ЦН–33
–
сеть
23
80
ЦН–15У
двухрядная
атмосфера
24
120
СК–ЦН–34
–
атмосфера
25
80
ЦН–11
–
сеть
26
150
СДК–ЦН–33
–
атмосфера
27
40
ЦН–15
двухрядная
атмосфера
28
120
СДК–ЦН–33
–
сеть
29
10
ЦН–24
двухрядная
атмосфера
2.2.2. Расчет выбросов при регенерации катализатора установок
каталитического крекинга
Каталитический крекинг – процесс высокотемпературной переработки нефти, проводимый с целью увеличения выхода моторных топлив, протекающий с использованием катализаторов.
В процессе эксплуатации катализатора происходит снижение его
активности (отравление ядами – сернистыми соединениями и др.).
С целью повышения активности катализатора и возвращения его в технологический процесс проводят его регенерацию.
Выбросы оксида углерода при регенерации катализатора рассчитывают по формуле
273
П
= 1.25×V×
СО
×
273+
, кг/ч, (2.13)
37
где 1.25 – плотность оксида углерода при 0 °С и 760 мм рт. ст.;
V – объем выбросов образующихся газов регенерации катализатора, равный количеству подаваемого на регенерацию воздуха;
ССО – объемная концентрация оксида углерода в отходящих газах,
об. доли;
– температура газов на выходе из регенератора (уходящих га-
зов), °С.
Выбросы углеводородов и оксидов азота рассчитывают по формуле
П
= V××
кг/ч, (2.14)
где
– концентрация вредного вещества в отходящих газах, мг/м³.
Выбросы катализаторной пыли рассчитывают по формуле
Пп= G×q, кг/ч, (2.15)
где G – производительность установки по сырью, т/ч;
q – удельный выброс катализаторной пыли в килограммах на
тонну перерабатываемого на установке сырья, кг/т.
Значения ,
и q представлены в табл. 2.16.
Количество выбросов диоксида серы рассчитывают по содержа-
нию общей серы в коксе –
, масс. доли;
к
П
= 2×Вк ×к (2.16)
или по содержанию общей серы в сырье установки:
П
= 2.4 × В
×с (2.17)
к
где
В
– содержание общей серы в сырье установки, масс. доли;
с
– количество кокса, выгорающего с поверхности катализатора, кг/ч;
к
Вк= N × G × (С–С) ·103, (2.18)
где N – кратность циркуляции катализатора, т/т сырья;
G – производительность установки по сырью, т/ч;
СС
– содержание кокса на катализаторе до и после регенера-
ции соответственно, масс. доли.
38
Кратность циркуляции катализатора определяется по формуле
=Ni 1
N =
где М – масса катализатора, т.
Ущерб от сброса в атмосферу загрязняющих веществ находят по
следующей формуле:
М
(2.19)
У
атм.
= Уʹ
атм.
×
× σ,
где Уʹ
– удельный ущерб от сброса в атмосферу одной условной
атм
тонны загрязняющего вещества (80 руб./усл.т);
σ – безразмерный показатель, учитывающий относительную опасность загрязнения различных водохозяйственных участков;
приведенная масса годового выброса загрязнителей, усл. т/год.
–
Приведенная масса
годового выброса загрязнителей определя-
ется по формуле
=
(αi × Mi), усл. т/год, (2.21)
где N – общее число загрязнителей, сбрасываемых источником;
αi – показатель относительной опасности сброса i-го загрязнителя
в водоемы, усл. т/т;
(2.20)
Mi – масса годового сброса загрязнителя i-го вида, т/год.
Показатель относительной опасности сброса находится по формуле
αi= 1/ПДКвр, (2.22)
где ПДКвр – предельно допустимая концентрация i-го вредного вещества.
Масса годового сброса загрязнителя рассчитывается по формуле
П
Mi =
(2.23)
где 365 – количество дней в году, 24 – количество часов в сутках.
39
Таблица 2.16
Выбросы вредных
веществ
Вид катализатора
Шариковый
Пылевидный
Ссо, масс. доли
0,0035
0,0720**
Сув*, мг/м3
77,68
77,68
СNO, мг/м3
140,60
140,60
q, кг/т
0,53
0,81
Вещество
ПДК, мг/м
3
Вещества
ПДК, мг/м
3
СО
5,0
Пыль
0,5
NO
2
0,085
Углеводороды
1,5
SO
2
0,5
Значения величин Ссо, С
, q
i
*Содержание углеводородов в отходящих газах.
**При использовании промоторов содержание оксида углерода в отходящих газах снижается до 0,02 % об.
Таблица 2.17
ПДК для некоторых веществ
Пример решения задачи
Задание. Определить выбросы вредных веществ при регенерации
шарикового катализатора на установке каталитического крекинга
и оценить ущерб от загрязнения атмосферы.
Исходные данные:
– производительность установки G= 30 т/ч;
– объем подаваемого на регенерацию воздуха V = 20000 м3/ч;
– содержание серы в сырье установки Sс = 0,005 масс. доли;
– масса катализатора М = 60 т;
– содержание кокса на катализаторе до регенерации
С1 = 0,011 масс. доли, после регенерации – С2 = 0,0009 масс. доли;
– температура газов на выходе из регенератора Т = 190 °С;
– безразмерный показатель σ =4.
Решение. Выбросы вредных веществ при регенерации катализа-
тора рассчитывают по формулам (2.13)–(2.19).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]