Пиролиз углеводородов жидких углеводородных фракций (стр. 11 из 19)

8. Число труб, обеспечивающих такой режим, должно быть:

т.е. число труб n < 245.

9. Рассчитываем проточное сечение в межтрубном пространстве: [1,176]:

F₂ = 397

;

где:

f₂ – проточное сечение; м²

d₂ – диаметр трубопровода, м²

f₂ = 397

= 199,45 м²

10. Скорость движения в межтрубном пространстве: [1,175]:

С₂ =

;

где V₂ – объемный масла при средней температуре, м³/час

f₂ – проточное сечение; м²

с₂ – скорость движения в трубках, м/с

с =

= 0,2 м/с

Выберем вариант теплообменника

Теплообменник «кожухотрубный» D = 600; d = 25*2; z=4; n/z = 206; L = 6 м.

Скорость течения в трубах, для обеспечения турбулентного режима, должна быть более 41,7 м/с.

а) Трубное пространство. Определим критерии Рейнольдса и Прандтля для масла:

9. Критерий Рейнольдса:

Re₁ = G₁/[0,785d_вн(n/z)m₁

где Re₁ – критерий Рейнольдса,

G₁ – расход нагревающего масла, м³/час,

d_вн–диаметр трубок = 0,03,

m₁– вязкость масла, 1,2·10^-3 Па·с

Re₁= 30 024,55 /[0,785×0,025(52/2) 1,2 ×10^-3 = 40 863,07

10. Режим движения турбулентный в этом случае критерий Нуссельта:

Nu₁ = 0,021Re₁^0,8Pr₁^0,42(Pr₁/Pr_ст₂)^0,25,

где Рr₂ = 10,02 – критерий Прандтля для бензина при 20 °С

Принимаем в первом приближении отношение (Pr₂/Pr_ст2)^0,25 = 1, тогда

Nu = 0,021×40 863,07^0,8×101,72^0,43 = 0,021·987·7,3=605,24

б) Межтрубное пространство. Определим критерии Рейнольдса и Прандтля для масла:

11. Критерий Рейнольдса:

Re₂ = G₂/[0,785d_вн(n/z)m₂

где Re₂ – критерий Рейнольдса,

G₂ – расход бензина м³/час, d_вн– внутренний диаметр трубок, м

Re₂= 13000/[0,785×0,8(206/4) 0,22 ×10^-3 = 18 270,64

12. Режим движения турбулентный в этом случае критерий Нуссельта:

Nu₂ = 0,021Re₂^0,8Pr₂^0,42(Pr₂/Pr_ст₂)^0,25,

где Рr₂ = 10,02 – критерий Прандтля для бензина при 20 °С

Принимаем в первом приближении отношение (Pr₂/Pr_ст2)^0,25 = 1, тогда

Nu = 0,021×18 270,64^,8×10,02^0,43 = 0,021·2130,68·2,69=120,36

Расчет закалочно-испарительного аппарата:

Рассчитываем закалочно-испарительный аппарат для охлаждения пирогаза объемом 21 558,67 от температуры 840°С до температуры 370°С. Далее расчет ведем по примеру из [3, 205]

1. Температурная схема для противотока:

840 370

220 25

Δt_м=620 Δt_б=345

2. Средняя разность температур:

Δt_ср = Δt_м- Δt_б / ln Δt_б/ Δt_м = 620 - 345/ln1,8 = 275/0,58 = 474°С

3. Средняя температура пирогаза:

Δt_{пирогаза}= 840+370/2=605°С

4. Средняя температура воды:

Δt_воды= 25+220/2=122,5°С

5. Подсчет тепла, выделяемого при охлаждении пирогаза от 840°С до 370°С, ведется по отдельным компонентам:

Н₂	169,01
CH₄	2591,37
C₂H₄	3061,55
C₃H₆	3 061,55
Ароматические УВ	2 756,04
С₇	764,85
Вода	7002,77

6. Весовое количество газов:

Н₂	169,01·0,0898= 15,18 кг/час
CH₄	2 591,37·0,717= 1 858,01 кг/час
C₂H₄	5 213,08·1,26= 6 568,48 кг/час
C₃H₆	3 061,55·1,91= 5 847,56 кг/час
Ароматические УВ	2 756,04·2,01= 5 539,64 кг/час
С₇	764,85·2,51= 1 919,77 кг/час
Вода	7 002,77·0,52= 3 641,44 кг/час
∑G_т= 25 390,08кг/час

7. Количество теплоты, необходимое для охлаждения компонентов определяем по формуле:

q=G(c_s) · Δt _{пирогаза}

где

q - количество теплоты, необходимое для охлаждения компонентов, кДж/час

G – количество вещества, кг/час

c_s – теплоемкость компонента, кДж/кг · °С

Δt _{пирогаза} – средняя температура конечной и начальной температуры пирогаза, равная 195°С

Охлаждение водорода:

q_Н2=169,01·14,3·605= 1 462 190, 01 кДж/час

Охлаждение метана:

q_CH₄=2 591,37·2,23·605= 3 496 146,84 кДж/час

Охлаждение этилена:

q_С2Н4=5 213,08·1,53·605= 7 033 226,88 кДж/час

Охлаждение пропилена:

q_С3Н6=3 061,55·1,64·605= 3 037 669,91 кДж/час

Охлаждение ароматических УВ:

q_{аром.УВ}=2 756,04·1,7·605= 2 834 587,14 кДж/час

Охлаждение фракции С₇

q_С7 =764,85·2,2·605= 1 018 015,35 кДж/час

Охлаждение воды:

Q_воды =7 002,77·1,8·605= 7 626 016,53 кДж/час

8. Общее количество тепла, передаваемое в ЗИА:

Q_общ= q_Н2+ q_CH₄+ q_С2Н4+ q_С3Н6+ q_{аром.УВ}+ q_С7+ Q_воды = 1 462 190, 01 + 3 496 146,84 + 7 033 226,88 + 3 037 669,91 + 2 834 587,14 + 1 018 015,35 + 7 626 016,53 = 26 507 852, 66 кДж/час

Полученный данные сводим в таблицу теплового баланса

9. Находим расход воды для охлаждения пирогаза:

M_s=Q/c_s·Δt

где:

M_s – расход воды, кг/час

Q – общее количество теплоты, передаваемое ЗИА, ккал/час

c_s – теплоемкость воды, кДж/кг · °С

Δt - температура конечной и начальной температуры пирогаза, равная 605°С

M_s = 26 507 852, 66 /1,8·605= 24 341,46 кг/час

Полученный данные сводим в таблицу материального баланса

10. Рассчитываем проточное сечение [1,176]:

f = 397

;

где:

f – проточное сечение; м²

d – диаметр трубопровода, м²

f = 397

= 0,5 м²

13. Скорость движения в трубках [1,175]:

с =

;

где V – объемный расход воды при средней температуре, м³/час

f – проточное сечение; м²

с – скорость движения в трубках, м/с

с =

= 10,55 м/с

14. Рассчитываем поверхность теплообмена:

F=Q/Δt·k

Где К – коэффициент теплопередачи для данного типа оборудования, выбирается по таблице [1,180], К = 600 кДж/м²∙ час ∙ град;

– разность температур; °С

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

F = 26 507 852, 66 /605 · 600 = 73,02 м²

15. Отсюда длина труб:

L = F/πd_c_р

L = 73,02/3,14·0,0275 = 845,63 м

15. При длине труб, равной 8 м получаем количество труб:

n = 845,63 : 6 = 140,94 трубка

Исходя из этих расчетов выбираем 4-х ходовой теплообменник с поверхностью теплообмена 97 м² и количеством трубок 206

16. Критерий Рейнольдса [1,175]:

Re = G/[0,785d_вн(n/z)m₂

Re=25 390,08/0,785·0,03·206/4·2,8·10^-3=34 766,67

Значение Re =14 093,71 соответствует турбулентному типу течения

9. Контроль производства

9.1 Контроль производства и управление технологическим процессом

Для контроля за нормальным течением технологического процесса создается нормативный документ, называемый технологическим регламентом, в котором обозначены основные технические требования. Контроль производства и управление технологическим процесса пиролиза бензина сведем в таблицу 25. [19]

Контроль производства и управление технологическим процессом

Таблица 25

№ n/n	Что контролируется	Позиция прибора	Нормы и технические показатели	Частота и способ контроля	Кто контро-лирует
1	Давление бензина на входе в печь F112	РI 1329	12,5-14,0 бар	-«-	-«-
2	Давление этана на входе в печь пиролиза F112	PI 1331	3,5-6,0 бар	-«-	-«-
3	Давление сырья на входе в зону конвекции печей F112	PI 1371-1378	4,0-6,0 бар	-«-	-«-
4	Давление технологического пара на входе в печь пиролиза F112	PI 1367	7,5-8,0 бар	-«-	-«-
5	Давление пирогаза перед Е112 А/В	PIA 1332, PIA 1334 PI 1386, PI 1387	0,4-1,35 бар	Постоянно на дисплее и при обходе по месту	-«-
6	Давление пирогаза после ЗИА Е112 А/В	PI 1268, PI 1368	0,4-1,0 бар	При обходе по месту	Аппаратчик пиролиза

7	Давление топливного газа на горелки печей пиролиза F112 (1-я половина)	PI 1288, PI 1388	0,9-2,0 бар	-«-	-«-
8	Давление топливного газа на горелки печей пиролиза F112 (2-я половина)	PI 1289, PI 1389	0,9-2,0 бар	-«-	-«-
9	Давление насыщенного пара в барабанах печей D 12	PI 1266, 1366	110-115 бар	Постоянно на дисплее	-«-
10	Давление перегретого пара на выходе из печи F112	PICA 1364	112 бар	-«-	-«-
11	Давление дымовых газов в печи F112	PICA 1361	-0,6-1,2 мбар	-«-	-«-
12	Давление технологического воздуха на входе в печь F112 при выжиге кокса	PI 1339	6-7 бар	Постоянно с выводом на дисплей распечатка по необходимости	-«-
13	Температура бензина на печи F112 после теплообменников Е162 А/В	TI 16362	118-124 ⁰С	При обходе по месту	-«-
14	Температура пирогаза на входе в радиантную зону печи F112	ТI 1311 ÷ 1318	550-680 ⁰С	-«-	-«-
15	Температура пирогаза на выходе из печей F112	ТICA 1234 1334	845-855 ⁰С	-«-	-«-
16	Температура пирогаза после ЗИА Е112A/B	ТI 1333, 1335	350-470 ⁰С	-«-	-«-
17	Температура пирогаза после впрыска закалочного масла на печи F112	TICA 1336	200 – 210 ⁰С	-«-	-«-
18	Температура дымовых газов на перевале печи F112	ТI 1361	890-1100 ⁰С	Постоянно на дисплее	Аппаратчик пиролиза
19	Температура дымовых газов на выходе из печи F112	TI 1363	155-210⁰С	-«-	-«-
20	Температура стенки пирозмеевиков печей F112	переносной пирометр	920-1100 ⁰С	-«-	-«-
21	Температура паровоздушной смеси на входе в радиантную зону печей F112 при выжиге кокса	ТI 1311 ÷ 1318	500 – 650 ⁰С	-«-	-«-
22	Температура паровоздушной смеси на выходе из радиантной зоны печей F112 при выжиге кокса	ТICA 1234 1334	750-850 ⁰С	-«-	-«-
23	Температура пара высо-кого давления на выходе из печи F112	TICA 1354	510 –515 ⁰С	Постоянно на дисплее	Аппаратчик пиролиза
24	Перепад температуры пара высокого давления до и после впрыска питательной воды	TDICA 1355	20 – 45 ⁰С	-«-	-«-
25	Расход бензина на печи F112	FICA 1311-1318	12000 кг/час	-«-	-«-
26	Расход технологического пара на печи F112	FICA 1321-1328	5750-6900 кг/час	-«-	-«-
27	Расход технологического пара на печи F112 во время выжига кокса	FICA 1321-1328	7200-13000 кг/час	-«-	-«-
28	Расход воздуха во время выжига кокса на печи F112	FI 8570	3240-8000 кг/час	-«-	-«-
29	Уровень котловой воды в барабанах печей D12	LICA 1351	45 – 55 %	Постоянно на дисплее	Аппаратчик пиролиза
30	Содержание кислорода в дымовом газе на выходе из печи F112	AI 1361	2 –5 %	-«-	-«-

9.2 План аналитического контроля