Рассчитывают расходные коэффициенты:
по этановой фракции: 51743/25000 = 2,070 кг/кг;
по водяному пару: 20697/25000 = 0,828 кг/кг.
что соответствует показателям эксплуатации промышленных установок.
Образуется дополнительно на 1 т этилена, кг:
пропилена: 2138/25,00 = 85,5;
бутадиена -1,3: 885/25,00 = 35,4;
бензола: 392/25,00 = 15,7.
2.3.2 Тепловой расчет аппарата
Исходные данные: в трубном пространстве ЗИА охлаждается пирогаз, который содержит: сухого газа - 58758/(9 - 3600) = 1,813 м3/с; водяного пара - 25537/(9 - 3600) = 0,788 м3/с;
компонентный состав пирогаза см. табл. 2; температура пирогаза, °С: на входе — 845; на выходе — 420; давление пирогаза 0,45 МПа;
в межтрубное пространство подают умягченную воду при температуре 323 °С, соответствующей температуре кипения при давлении 12 МПа.
Цель расчета - определение паропроизводительности и тепловой нагрузки (теплового потока) аппарата.
Уравнение теплового баланса аппарата в общем виде:
Ф1 + Ф2 = Ф3 + Ф4 + Фпот,
где Ф1,Ф2,Фз, Ф4 - тепловые потоки поступающего пирогаза, умягченной воды, уходящего пирогаза и получаемого насыщенного водяного пара соответственно, кВт; Фпот - теплопотери в окружающую среду, кВт.
Для определения значений Ф1 и Ф3 рассчитывают средние объемные теплоемкости пирогаза при температуре Т1 = 845 + 273=1118 К и Т3 = 420 + 273 = 693 К соответственно (см. табл. 4).
Объемная теплоемкость водяного пара:
при Т1 = 1118 К с = 42,00/22,4 =1,8750 кДж/(м3-К); при Т3 = 693 К с = 37,49/22,4 = 1,6737 кДж/(м3-К).
Тепловой поток пирогаза на входе в ЗИА (поток 6): Ф1 = (1,813 · 3,7634 + 0,788 · 1,8750) · 845 = 7013,96 кВт.
Таблица 4. Расчет средних объемных теплоемкостей
| Т1 =1118 К | Т3=693 К | ||||
| Компонент | φi,,% | СI, Дж/ /(моль·К) | СIφi, /(100·22,4), кДж/(м3·К) | СI, Дж/ /(моль·К) | СIφi,/(100·22,4), кДж/(м3· К) |
| СН4 С2Н2 С2Н4 С2Н6 С3Н6 С3Н8 С4Н6 С4Н8 С4Н10 С5Н10 С6Н6 Н 2 СО | 13,97 0,25 34,46 18,55 1,94 0,09 0,62 0,14 0,15 0,13 0,19 29,14 0,37 | 76,00 67,85 100,36 129,21 163,55 186,33 173,92 209,32 241,80 260,83 213,92 30,96 32,95 | 0,4740 0,0076 1,5439 1,0700 0,1416 0,0075 0,0481 0,0131 0,0162 0,0151 0,0181 0,4028 0,0054 | 57,69 59,91 77,67 99,32 120,13 143,98 139,51 161,72 184,10 199,39 174,61 29,64 31,15 | 0,3598 0,0067 1,1949 0,8225 0,1040 0,0058 0,0386 0,0101 0,0123 0,0116 0,0148 0,3856 0,0051 |
| Сумма | 100,00 | — | 3,7634 | — | 2,9718 |
Тепловой поток пирогаза на выходе из ЗИА (поток 7) :
Ф3 = (1,813 · 2,9718 + 0,788 · 1,6737) · 420 = 2816,83 кВт.
Тепловой поток умягченной воды (поток 8):
Ф2= mх ·1455 кВт,
где mх - массовый расход умягченной воды (паропроизводительность), кг/с; 1455 - удельная энтальпия кипящей воды при р =12 МПа, кДж/кг.
Общий приход теплоты:
Ф1 + Ф2 = 7013,96 + 1455 mх кВт.
Принимаем, что теплопотери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода теплоты, тогда
Фпот = 0,05· (7013,96 + 1455mх) = 350,69 + 72,75mх кВт.
Тепловой поток насыщенного пара (поток 8):
Ф4 = / mх · 2638 кВт,
где 2638 — удельная энтальпия насыщенного пара при р= 12 МПа, кДж/кг.
Паропроизводительность аппарата (поток 10) находят из уравнения теплового баланса:
7013,96 + 1455 mх = 2816,83 + 2638,00 mх + 350,69 + 72,75mх mх = 3846,44/1255,75 = 3,06306 кг/с или 3,06306 · 3600 = 11027 кг/ч.
Таблица 5. Тепловой баланс ЗИА
| Приход | кВт | % | Расход | кВт | % |
| Тепловой поток поступающего пирогаза Тепловой поток умягченной воды | 7013,96 4456,75 | 61,1 38,9 | Тепловой поток уходящего пирогаза Тепловой поток получаемого насыщенного водяного пара Теплопотери в окружающую среду | 2816,83 8080,35 573,33 | 24,6 70,4 5,0 |
| Все го... | 11470,71 | 100,0 | В с е г о... | 11470,71 | 100,0 |
Потерями воды в процессе парообразования пренебрегают. Уточняют статьи теплового баланса:
Ф2 = 3,06306 · 1455 = 4456,75 кВт;
Ф4 = 3,06306 · 2638 = 8080,35 кВт;
Фпот = 350,69 + 72,75 · 3,06306 = 573,33 кВт.
Тепловая нагрузка аппарата:
Фа = ф4 - ф2 = 8080,35 - 4456,75 = 3623,6 кВт. Составляем тепловой баланс ЗИА (табл. 5).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1) Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчёты по технологии органического синтеза. – М.: Химия, 1988.
2) Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985.
3) Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988.
4) Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа. – М.:Химия,1962
5) Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию./ Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия,1991.
6) Справочник нефтехимика./ С.К. Огородников. В 2-х т. – Л.: Химия,1978