Технологический расчет установки атмосферной перегонки производительностью 8млн т./год по переработке Ножовской нефти с получением максимального количества топливных дистиллятов
5. Расчет трубчатой печи
Температурный режим печи
Температура сырья (полуотбензиненной нефти) на входе в печь соответствует температуре низа отбензинивающей колонны установки атмосферной перегонки нефти и составляет tвх = 2400C.
Температура сырья на выходе из печи соответствует температуре его на входе в колонну К-2, равной tвых = 3050C.
Температура насыщенного водяного пара на входе в пароперегреватель печи соответствует температуре насыщения его при выбранном давлении низа К-1 в 4,57атм = 4,57 кг/см2. Согласно справочных данных этому давлению соответствует теплосодержание iнас = 2745,7 кДж/кг [5], температура насыщенного пара tнасыщ. = 147,80С [16].
Температура перегретого водяного пара на выходе из пароперегревателя соответствует температуре поступления его в колонну и составляет tперегр. = 350 0С, откуда теплосодержание перегретого водяного пара iпер = 3 171,4 кДж/кг [13].
Температура дымовых газов на входе в конвекционную секцию печи составляет по заводским данным 800-850 0С [4], примем tдым.газ. = 850 0С.
Температура уходящих из печи дымовых газов на 120-150 0С выше температуры сырья, подаваемого в печь: tух.дым.газ. = 240 + 150 = 390 0С.
Полезная тепловая нагрузка печи
Полезная тепловая нагрузка печи (кДж/ч):
Qпол = + или
Qпол = Gсыр [е + (1 - е) -] + Gвод.пара [(iпер - iнас) + хl],где
Gсыр - количество полуотбензиненной нефти, кг/ч;
Gвод.пара- суммарное количество водяного пара (G1 + G2 + G3 = 9618 + 3584 + 3832 = 17034 кг/ч);
е = 0,415 - весовая доля отгона (доля светлых нефтепродуктов);
= 907,86 кДж/кг и = 682,57 кДж/кг - теплосодержание паровой и жидкой фазы полуотбензиненной нефти на выходе из печи (при tвых = 3050C, плотность полуотбензиненной нефти: 928 - 0,607 (305 - 20) = 755 кг/м3;
= 510,25 кДж/кг - теплосодержание полуотбензиненной нефти на входе в печь (при tвх = 2400C, плотность полуотбензиненной нефти: 928 - 0,607 (240- 20) = 794,46 кг/м3,;
iпер = 3171,4 - теплосодержание перегретого водяного пара, кДж/кг;
iнас = 2745,7- теплосодержание насыщенного водяного пара, кДж/кг;
х - доля влаги в насыщенном водяном паре (0,03 0,05, примем х = 0,03);
l = 2257,2 - скрытая теплота парообразования воды, кДж/кг [13].
Qпол = 961765 [0,415907,86 + (1 - 0,415) 682,57- 510,25] + 17034 [(3171,4 - 2745,7) + 0,03 2 257,2] = 264056748кДж/ч
Коэффициент полезного действия печи и расход топлива
Потери тепла в окружающую среду составляют 4-8 % от низшей теплотворной способности . Низшая теплотворная способность газообразного топлива определяется по формуле (кДж/кг):
= Qixi,где
Qi - низшая теплотворная способность компонентов топлива,
xi - весовые доли компонентов топлива.
Пересчитаем состав топлива [6] на массовые проценты, используя следующую формулу:
i = 100 %, где
i - массовая концентрация i-ого компонента топлива, % масс.;
i - объемная доля i-ого компонента топлива, % об.;
Мi - молекулярная масса i-ого компонента топлива, г/моль.
Результаты пересчета для удобства сведем в таблицу: Таблица 15
Компнент |
|
Мi, г/моль |
Мi |
|
Qi,ккал/кг |
Qi |
|
Метан СН4 |
43,3 |
16 |
692,8 |
19,7 |
11 900 |
2 345,33 |
|
Этан С2Н6 |
12,4 |
30 |
372 |
10,6 |
11 300 |
1 195,84 |
|
Пропан С3Н8 |
8,5 |
44 |
374 |
10,6 |
11 050 |
1 175,67 |
|
|
35,8 |
58 |
2076,4 |
59,1 |
10900 |
6 438,54 |
|
100 |
- |
3 515 |
100 |
- |
11 155,38 |
Получим: = 11 155,38ккал/кг = 11 155,38 4,187= 46707,56кДж/кг
Тогда потери тепла в окружающую среду (примем 4 % от) составят:
qокр.ср.=0,0446707,56= 1868,30кДж/кг
Потери тепла с уходящими дымовыми газами qух.д.г. устанавливаются по графику [5] в соответствии с выбранной температурой уходящих газов (tух.дым.газ. = 3900С). Получили qух.д.г. ? 9000 кДж/кг.
Коэффициент полезного действия печи рассчитывается по формуле:
= == 0,767
Коэффициент полезного действия современных печей составляет = 0,65 0,85.
Расход топлива:
В = == 7370,8 кг/ч