ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА

Технологический расчет печи

Технологический расчет печи основан на расчете процесса горения топлива, тепловой нагрузки печи, радиантной и конвекционной секций.

Исходные данные для расчета

Мощность установки висбрекинга 294120 кг/ч. Но установка имеет две параллельно работающие печи и две выносные камеры. Массовый расход гудрона на 1 печь G = 147060 кг/ч; относительная плотность р¹⁵15 = 1,015; температура сырья на входе в печь ti = 310°С; температура сырья на выходе из печи t₂ = 460°С; компонентный состав топливного газа приведен в табл. 6.1.

Таблица 6.1 - Компонентный состав газа

Расчет процесса горения

Определяется низшая теплота сгорания топлива по формуле

Q_P^H= 360,ЗЗСН₄+631,8С₂Н₆+913,8С₃Н₈ + 1195С₄Н₁₀, [88,с.155] (6.1)

где СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀- содержание соответствующих компонентов в топливном газе, % мае.

Q_P^H = 360,33-24,61 + 631,8-23,40 + 913,8-24,12 + 1195-27,87 = 78997,34 кДж/кг.

Определяется элементарный состав топлива в массовых процентах. Содержание углерода в любом i-м компоненте топливного газа находится по соотношению

Q= lOO-Xi-12-ni/ М,, [88, с.156]

(6.2)

где X; - массовая доля компонентов топливного газа;

п, - число атомов углерода в данном компоненте топливного газа;

Mi - молекулярный вес компонентов топливного газа, кг/кмоль.

По формуле (6.2) рассчитывается С:

С = 100 (0,2461-12-1 / 16 + 0,2340 12-2 / 30+0,2412-12-3 / 44 + +0,2787-12-4 / 58) = 79,98 % мае.

Содержание водорода в любом i-м компоненте топливного газа находится по соотношению

H_i= lOO-Xi-12-nj/Mi [89, с.156] (6.3)

где Xi - массовая доля компонентов топливного газа;

п, - число атомов водорода в данном компоненте топливного газа;

Mj - молекулярный вес компонентов топливного газа, кг/кмоль.

Н = 100 (0,2461 -4 / 16 + 0,2340-6 / 30 + 0,2412-8 / 44 + 0,2787-10 / / 58) = 20,02 % мае.

Определяется теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг газа:

L_o = (0,0267-С + 0,08-Н) / 0,23, [89, с. 156] (6.4)

где С, Н - содержание в топливном газе углерода и водорода, % мае.

L_o = (0,0267-79,98 + 0,08-20,02) / 0,23 = 16,25кг/кг.

Принимается коэффициент избытка воздуха а = 1,06 [89, с. 156]. Тогда действительное количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг газа рассчитывается по формуле:

Ь_д — a-L₀,

[89, с. 156] (6.5)

где a - коэффициент избытка воздуха;

L_o - теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг газа, кг/кг.

Ь_д= 1,06-16,25 = 17,23 кг/кг.

Действительный объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг газа рассчитывается по формуле:

Хд — Ид / р_в,

[89, с. 156] (6.6)

где р_в= 1,293 кг/м³ - плотность воздуха при нормальных условиях;

Ь_д - действительное количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг газа, кг/кг.

V„ = 17,23 / 1,293 = 13,33 м³/кг.

Количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топливного газа, определяется по формулам:

тсо, = 0,0367 С,

тн, о = 0,09 Н,

то, = 0,23L_o(a-l),

ты₂ = 0,77-L_o-a + 0,01 N,

[89, с. 157] (6.7)

[89, с. 157] (6.8)

[89, с.157] (6.9)

[89, с.157] (6.10)

где тсо,, тн,о, то_2; пм - массы компонентов продуктов сгорания, кг/кг топлива;

С, Н, N - содержание в топливном газе углерода, водорода и азота.

тсо₂= 0,0367-79,98 = 2,94 кг/кг;

тн₂о = 0,09-20,02 = 1,80 кг/кг;

то,= 0,23-16,25 (1,06 - 1) = 0,224 кг/кг;

тк₂= 0,77-16,25-1,06 + 0,01 0 = 13,263 кг/кг.