Нефтеперерабатывающая промышленность

 

Таблица 2.4 Материальный баланс колонны  К-4

 
 

Таблица 2.5Материальный баланс колонны  К-5

Таблица 2.6Сводный материальный баланс

 
 

2.2 Расчет теплового баланса.

Тепловой  баланс реакционной камеры рассчитываем на основании данных материального баланса.

    Q_{тепл.эф}=130^кДж_/кг

    ρ =0,95

    У_с = 500°C- энтальпия

    Q_прих=G_гудрон · У_с⁵⁰⁰= 102564,10·1300,0=37037,04^кВт_/час                          (9)

    Q_пот =0,1· Q_прих =0,1·37037,04= 1,0288^кВт_/час                                                             (10)

    Q_реак = Q_{тепл.эф} ·   G_гудрон = 130·102564,10=3703,70^кВт_/час                                    (11)

    Q_С1-С2 = G·с·t_x= 1538,46·15,15· t_x=6,47^кВт_/час                                                           (12)

       Q_С3-С4 = G·с·t_x= 1538,46·15,15· t_x=6,47^кВт_/час

       Q_С1-С2 = G·с·t_x= 3610,26·14,24· t_x=14,28^кВт_/час

    Q_{бенз.фр} = G·с·t_x= 20410,25·2,34· t_x=13,26^кВт_/час

    Q_кокса = G·с·t_x= 30769,23·2,1· t_x=17,94^кВт_/час

    Q_{лег.газ} = G·с·t_x= 24615,38·2,2· t_x=15,04^кВт_/час

    Q_{тяж.газ} = G·с·t_x= 21107,69·2,2· t_x=12,89^кВт_/час

    ΔQ= Q_{гудрона}- Q_реак - Q_пот =37037,04-3703,70-1,0288=9,2589^кВт_/час                (13)

    ΔQ=( G_к·с_к+ G_с1-с2·с_с1-с2+ G_с3-с4·с_с3-с4+ G_бен.фр·с_б.фр+ G_л.г·с_л.г+ G_т.г·с_т.г) · t_x=(30769,23·2,1+1538,46·15,15+3610,25·14,24+20410,25·2,34+24615,38·2,2+21107,69·2,2) · t_x= 287683,8                                                                              (14)

Q_пот + Q_реак/ ΔQ =1,0128+3703.70/287683,8=0,0128                                     (15)

t_x = У_с-0,0128=500-0,0128=499,98                                                               (16)

Данные расчета сведем в таблицу 2.1

 

2.3 Конструктивный расчет камер коксования

   Этот процесс проводят при  475-480⁰С и 0,29-0,49 МПА. Исходное сырье нагревают в трубчатой печи до 490-510⁰С. При движении сырья от печи до камеры температура его снижается на 10-15⁰С. Объемная скорость подачи сырья в коксовые камеры для гудрона 0,12-0,13 ч^-1, а для крекинг- остатков 0,08-0,10 ч^-1. Коэффициент рециркуляции 0,2-0,6. Пары продуктов коксования движутся в камере со скоростью не более 0,15-0,20 м/с.     Температура продуктов на выходе из камеры на 30-60⁰С ниже, чем поступающего сырья. Обычно коксовые камеры рассчитывают на цикл работы 48 ч, из которых 24 ч в камере идет реакция, остальное тратится на выгрузку кокса. С целью предотвращения попадания битуминозной пены в

ректификационную  колонну камеру заполняют коксом лишь на 70-90%.

    Подсчитываем объем кокса, образующегося в камерах за 1сутки:

υ_к=G_к/ ρ_к                                                                                                             (17)

υ_к=30769,2/0,950= 32388,6 (кг/час) 

где ρ_к- плотность коксового слоя, т/м³.

    Определяют  реакционный объем камер (υ_ρ,м³)

                                               υ_ρ=υ_с/ω                                           (18)

υ_ρ=30769.2·24/(24·0,950·0,13·1000)=249м²

ω=0,13^-1_час

где υ_с-объем, поступающего в камеры, м³/ч; ω-объемная скорость подачи

сырья в камеры,ч^-1.

    Принимаем  диаметр реакционных камер D=6,5м тогда сечение кпмеры составляет:

                                                F=ПD²/4                                                         (19)

F=(3,14·6,5²)/4= 33,2м²

где F- сечение  камеры, м²;

Находят объем  кокса образующегося за 1ч

                                           υ_κ=υ_κ/24                                              (20)

υ_κ = 32388,6/24=1349,5м³/ч

Определяют  приращение высоты коксового слоя в камере за 1ч, по фомуле;

                                                һ_κ=υ_κ/F                                          (21)

һ_κ = 1349,5/33,2= 40,65м/ч

Подсчитываем  высоту коксового слоя в заполненной  камере,по формуле;

                                                  h₁=һ_κτ                                            (22) 
h₁ = 40,65·24= 975,6м

Высота  цилиндрической части камеры.

                                               Һ_ц= υ_ρ/F                                              (23)

һ_ц= 249/40,65= 6 м

Применяем 2 камеры по 6м.

Общая высота камеры ( с учетом высоты полушаровых  днищ)

                                      Н= Һ_ц +2d/2=6+6,5=12,5м                              (24)

            2.4 Механический расчет реакционной камеры.

  Основной  материал, для которого будут  вести расчеты на прочность  Сталь 16ГС+0Х13 для которого σ  = 128 МПа. Поправочный коэффициент  η= 0,95 при данной температуре.

Тогда ; σ_доп= 128 ·0,95= 122 МПа                                                                   (25)

 Исполнительная  толщина обечайки находится по  формуле:

Ѕ= Р_р·D/2σ_доп·φ-Р_р +(С₁+С₂);                                                                             (26)

С₁=0,005

С₂=0,004   ,а допускаемое давление :

               Р_доп=2φ·σ_доп·(Ѕ-С₁)/D+(Ѕ-С₂),                                                            (27)

                    где Р_р- расчетное давление, МПа;

                           D- внутренний диаметр аппарата, м;

                       σ_доп - допускаемое напряжение, МПа;

                                           φ- коэффициент прочности продольного сварного шва;

          С₁- прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии, м;  С₂- дополнительная прибавка, м.