Пиролиз углеводородов жидких углеводородных фракций

N = 276/9 = 31 труб

5. Рассчитываем время контакта τ:

τ = L / Wср[13, 104]

где

τ – время контакта, сек;

L - общая длина труб в основном потоке, м;

Wср – средняя скорость потока, м/сек.

Согласно справочным данным средняя скорость сырья для змеевиков типа SRT-II – 400-410 м/сек. Принимаем 400 м/сек, отсюда:

τ

= 276/400= 0,7 сек

6. Рассчитываем теплоту, передаваемую радиантной камере печи:

Qp= B∙ Qрn∙ ηт∙ μ [3, 286]

где

Qp – количество тепла, переданного радиантным трубам, кДж/час;

B – расход топлива. Кг/час;

Qрn – теплота сгорания топлива, кДж/кг;

ηт – к.п.д. топки

μ – коэффициент прямой отдачи

Теплота сгорания топливного газа – 32 000 кДж/кг, коэффициент прямой отдачи – 0,2 [10, 538], к.п.д. топки – 0,9

Qp = 13 000 ∙ 32 000 ∙ 0,9 ∙ 0,2 = 74 880 000 кДж/час

7. Рассчитываем поверхность нагрева радиантных труб:

Нр= Qp/ qр

где

Нр – поверхность нагрева радиантных труб, м2;

Qp - количество тепла, переданного радиантным трубам, кДж/час;

qр – средняя теплонапряженность по камере радиации, кДж/м2 ,

Cредняя теплонапряженность по камере радиации равен 130 230 кДж/м2 (10, 524)

Нр= 74 880 000 / 130 230 = 575 м2

8. Рассчитываем теплоту, передаваемую конвекционной камере печи:

Qк=Q- Qp

Qк = 134 479 250,40–74 880 000 = 59 599 250,40 кДж/час = 16 555,35 Вт/час

9. Рассчитываем поверхность нагрева конвекционных труб:

Fk = Qk/К [12, 545]

где

Fk - поверхность нагрева конвекционных труб, м2;

Qk – количество тепла, воспринимаемого концекционными трубами, кДж/кг;

K – коэффициент теплопередачи от дымовых газов к сырью (12, 545)

Находим коэффициент теплопередачи от дымовых газов к сырью:

К = α1 [12, 545]

α1 = 1,1 (αк + αр) [12, 545]

αр = 0,0256 tср – 2,33 [12, 545]

Согласно справочных данных [89] αк = 9

К = α1 = 1,1 ∙ [(0,0256 ∙260,5 – 2,33) + 9] = 14,67

Отсюда следует, что поверхность нагрева конвекционных труб:

Fk = 16 555,35 /14,67 = 1 128,52 м2

8. Выбор основного и вспомогательного оборудования

Основным оборудованием процесса пиролиза является печь пиролиза. Вспомогательным оборудованием является теплообменник, расположенный перед печью пиролиза предназначенный для нагрева бензина и закалочно-испарительный аппарат, предназначенный для закалки пирогаза с целью прекращения процессов пиролиза и предотвращения побочных реакций.

Расчет теплообменника:

Кожухотрубный теплообменник представляет собой аппарат, выполненный из пучков труб, собранных при помощи трубных решеток, и ограниченные кожухами и крышками со штуцерами. Трубное и межтрубное пространства в аппарате разобщены, а каждое из этих пространств разделено при помощи перегородок на несколько ходов. Перегородки устанавливаются с целью увеличения времени пребывания, следовательно, и интенсивности теплообмена между теплоносителями.

Бензин поступает в трубное пространство. Масло поступает в межтрубное пространство теплообменника. Наружный диаметр трубок принимаю равным 25×2 мм. Для определения характера течения в трубках ( критерий Re ) необходимо знать скорость газа. Для определения скорости предварительно вычисляю проточное сечение, определяемое количеством трубок. Далее рассчитываем:

1. Температурный режим аппарата.

Принимаем конечную температуру масла 100 ºС.

Принимаем противоточную схему движения теплоносителей

Определим расход теплоты и расход масла. Примем индекс «1» для горячего теплоносителя (масла), индекс «2» - для холодного теплоносителя (бензина).

1. Находим среднюю разность температур:

150 100 °С;

25 120° С;

tб = 125°С tм = 20°С

= 58,33°С

где - средняя разность температур

2. Найдем среднюю температуру бензина:

t2 = 0,5 (120 + 25) = 72,50 С;

3. Средняя температура масла:

= 72,50 + 58,33 =130,83 С

4. Находим количество теплоты, передаваемой бензину в теплообменнике:

Q=G2·c2(t2к – t2н)

где:

Q – тепловая нагрузка аппарата, кДж/кг

G2 - массовый расход бензина, кг/час

с2 = 2,03 кДж/кг∙град – теплоемкость бензина

Q=13000·2,03·95=2 507 050,00 кДж/час

5. Находим необходимое количество масла для нагрева бензина:

30 024,55 кг/час

где:

G – массовый расход масла, кг/час

c – удельная теплоемкость компонента, кДж/кг·°С

tн – начальная температура компонента, °С

tк – конечная температура компонента, °С

Q – тепловая нагрузка аппарата по бензину.

5. Объемный расход масла и бензина:

V=G/ρ·3600

где:

V – объемный расход веществ, м3/с

G – массовый расход веществ, кг/час

ρ – плотность веществ, кг/м3

V1= 30 024,55 /880·3600=9,48·10-3 м3/с

V2=13 000,00/720·3600=5,02·10-3 м3/с

6. Величину поверхности теплообмена определяю из уравнения [1,175]

;

где:

F – поверхность теплообмена, м2

К – коэффициент теплопередачи для данного типа оборудования, выбирается по таблице, кДж/час [1, 180],

– разность температур; °С

Q – количество теплоты, передаваемое в теплообменнике бензину, кДж/м2 ∙ час ∙ град [1,175]

Из величины F следует, что проектируемый теплообменник может быть многоходовым. Поэтому для правильности расчета нужно сделать поправку для многоходовых теплообменников.

Для обеспечения интенсивного теплообмена попытаемся подобрать аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Бензин направим в трубное пространство, так как это активная среда, масло - в межтрубное пространство.

7. В теплообменных трубах Æ25*2 мм по ГОСТ 15120-79 скорость течения смеси при Re > 10000 должна быть более. Для расчета критерия Рейнольдса:

 Скачать реферат