6. Расчет теплообменника
Выбор потоков, отдающих тепло для нагрева сырья
Для нагрева сырья обычно используется тепло боковых погонов и остатка колонны в тех случаях, когда массовые количества и температуры их достаточно велики. Тепло остальных потоков используется лишь в том случае, когда не удается достигнуть желаемой конечной температуры нагрева сырья.
Для дистиллятных продуктов рекомендуется использовать кожухотрубчатые теплообменники, для остаточных - теплообменники типа "труба в трубе". Дистилляты надлежит посылать в межтрубное пространство, нефть и остатки (более загрязненные продукты) - в трубы.[4]
Температурный режим
Рассчитаем теплообменник, в котором в качестве теплоносителя используется дизельное топливо. Начальная температура теплоносителя на входе его в теплообменник соответствует температуре на выходе его из отпарной колонны (0С), конечная температура теплоносителя на выходе из теплообменника на 50-70 0Сниже начальной, примем tкон = 239 - 69 = 1700С. Начальная температура сырья, поступающего в первый теплообменник составляет 17-20 0С, примем = 200С, конечная температура сырья , воспринимающего тепла, определяется из уравнения теплового баланса теплообменника.
Тепловой баланс теплообменника
Тепловой баланс теплообменника рассчитывается на основе следующего уравнения [4]:
- к. п. д. теплообменника; потери тепла теплоносителем в окружающую среду обычно составляют 2-10 %, примем их равными 5 %, тогда = 100 - 5 = 95 %;
Gтепл = 191584 - вес теплоносителя (ДФ), кг/ч;
Gcыр = 980392 - вес нефти, кг/ч;
=- теплосодержание теплоносителя на входе в теплообменник, кДж/кг;
=- теплосодержание теплоносителя на выходе из теплообменника, кДж/кг;
=- теплосодержание сырья (нефти) на выходе из теплообменника, кДж/кг; =- теплосодержание сырья (нефти) на выходе из теплообменника, кДж/кг, плотность нефти при 20 0С равна 904,1 кг/м3;
=0,9041 + 5*0,000633 = 0,9073
=
Подставив значения получим следующее выражение:
0,95 191584 (534,02 - 358,58) = 980392 (- 36,16), откуда
= 68,73 кДж/кг
Рассчитанному значению теплоемкости согласно справочных таблиц [5] соответствует значение температуры = 37,50С.
Поверхность теплообмена и подбор типовых теплообменников
Поверхность теплообмена определяется из уравнения:
Q = Fktср, где
Q - количество передаваемого тепла, кДж/ч;
F - поверхность теплообмена, м2;
k - коэффициент теплопередачи, кДж/(м2ч0С);
tср- средняя разность температур, 0С.
Количество подаваемого тепла вычисляется, как было показано в п. 6.3. при расчете теплового баланса:
Q = 0,95191584 (534,02 - 358,58) = 31930922кДж/ч
Подбор коэффициента теплопередачи осуществляется согласно заводских данных [4] в пределах 150 250 кДж/(м2ч0С), примемk = 200 кДж/(м2ч0С).
При противотоке среднюю разность температур определяют, пользуясь следующей условной схемой:
tнач = 2390Ctкон = 1700C (горячий теплоноситель - ДФ)
tкон= 37,50Ctнач= 20 0C (холодный теплоноситель - нефть)
tн= 239 - 37,5 = 201,5 0Ctк= 170 - 20 = 1500C, где
tн, tк- большая и меньшая разности температур между теплоносителями.
Если 2, то среднюю разность температур с погрешностью не более 4 % можно вычислить как среднеарифметическую [3]. Поскольку в нашем случае это отношение составляет 1,34, то воспользуемся формулой:
tср = == 175,80C
Подставляя установленные величины Q, k и tср, получим значение поверхности теплообмена:
F = = = 908,2 м2
Принимаем типовой кожухотрубчатый теплообменник со стандартной рекомендуемой поверхностью Fстанд = 464 м2в количестве2 шт. [6]
- 1.3. Перегонка нефти на топливные фракции и мазут
- 3.2. Классификация установок первичной перегонки нефти
- 4.3.3 Добыча нефти, подготовка ее к переработке, способы переработки нефти и нефтепродуктов
- Первичная переработка нефти.
- 2.1. Первичные процессы переработки нефти
- Продукты первичной перегонки нефти
- Классификация установок первичной перегонки нефти
- 1.2.1. Прямая перегонка нефти
- 4.1. Атмосферная и вакуумная перегонка нефти