Расчет теплообменников подогрева сырья

базе уравнения:

  – количество переданного тепла, Вт; К – коэффициент теплопередачи, Вт/м2×К; DТ - средняя разность температур между теплообменивающимися пото-ками, °К

Для того, чтобы применить данное уравнение приводят исходные дан-ные такие, как схема работы теплообменника, название потоков, их расход и температуры. При этом из четырех температур потоков принимаются три температуры, а четвертая, например, температура нагреваемого потока на выходе из теплообменника определяется расчетным методом на основе теп-лового баланса теплообменника.

Далее в исходных данных представляются технические характеристики теплообменника, т.е. поверхность нагрева, диаметр труб, их длина, число хо-дов, площадь сечения для прохода потоков в трубном и межтрубном про-странстве.

В зависимости от обстоятельств (наличие или отсутствие методики расчета, физических свойств потока, количества состава фаз потока и т.п.) коэффициент теплопередачи определяется расчетным путем или принимает-ся по литературным данным, но при этом обязательно проводится расчет скорости потоков в трубном и межтрубном пространстве теплообменника /22, 29/. Скорость потока позволяет судить о правильности выбора теплооб-менника.

На установках гидроочистки бензина и каталитического риформинга можно применять пластинчатые теплообменники системы "Packinox", кото-рые обеспечивают высокий коэффициент теплопередачи (~300 Вт/м2×К) и не-большую разность температур на уровне 40°С на выходе из реактора и на входе в печь /30/.

Расчет реактора

Расчет реактора заключается в том, чтобы определить состав продуктов реакции и их количество, температуру продуктов на выходе из реактора, количество катализатора и размеры реактора, расход теплоносителя или хладо-генты для поддержания соответствующей температуры в реакторе в зависимости от величины теплового эффекта реакции. Перед началом расчета дается схема работы реактора с указанием всех потоков входящих и выходящих из него и представляются исходные данные такие, как расход сырья и его со-став, температура входящих в реактор потоков, давление, объемная скорость подачи сырья в реактор, тип катализатора и его характеристика. Примеры расчета реакторов даны в учебных пособиях /14, 15, 22, 23, 26-33/.

Расчет регенератора

Расчет регенератора заключается в том, чтобы доказать получение катализатора с допустимым остаточным содержанием кокса, определить состав и количество дымовых газов, получаемых при сжигании кокса, расход воздуха на сжигание кокса и его размеры. Начинают расчет регенератора с представления схемы его работы с указанием количества и температур всех потоков (кокс, водяной пар, воздух).

Далее указывают исходные данные: расход закоксованного катализатора, содержание в нем кокса, температура катализатора, температура регенерации, давление в регенераторе.

Конструкции регенераторов катализатора и методы их расчета представлены в литературе /10, 23, 29, 31-33/.

Расчет холодильников

На установках нефтехимического блока НПЗ в основном применяются холодильники водяные и воздушные. С точки зрения энергопотребления и охраны окружающей среды необходимо полнее использовать тепло охлаждающих потоков для подогрева сырья, производства водяного пара, подогрева колонн и т.п. Таким образом, чтобы охлаждаемые потоки поступали в холодильники с температурой не выше 130-140°С. Целесообразно хладогент (воду) применять последовательно сначала для охлаждения легких продуктов, потом тяжелых, т.к. тяжелые продукты можно выводить с установки с более высокой температурой, чем легкие. Методика расчета холодильников близка к методике расчета теплообменников

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи

Полезная тепловая нагрузка трубчатой печи, в змеевиках которой имеют место химические реакции (пиролиз, висбрекинг и др.) складывается из затрат тепла на нагрев сырья, его испарение и компенсацию эндотермического эффекта реакции.

Тепловой эффект реакции принимается или рассчитывается по литературным данным /10, 15, 19, 23, 24/. Перед началом расчета приводится схема работы печи с указанием расхода и температур потоков на входе в змеевик. Далее указываются исходные данные: производительность печи по сырью, характеристика сырья, температуры продуктов на входе и выходе.

Кроме полезной тепловой нагрузки трубчатой печи определяется расход топлива. Общая методика расчета полезной тепловой нагрузки трубчатой печи дана в литературе /8, 15, 22, 23, 31, 32/.

Расчет сепаратора

Сепараторы широко применяются для отделения паровой фазы от жид-кой, когда не требуется высокая четкость разделения.

Расчет сепаратора заключается в том, что при выбранных температуре и давлении необходимо определить количество и состав паровой и жидкой фаз и на их основе определить размеры сепаратора ( диаметр и высоту или диаметр и длину).

При выбранных давлении и температуре в сепараторе необходимо по-лучать паровую фазу определенного состава. Например, при выделении ВСГ

содержание водорода в паровой фазе должно быть ³80% об., при выделении С1-С2 или С3-С4 содержание суммы С1-С2 или С3-С4 в паровой фазе должно быть не менее 70% об. соответственно. При этом содержание бензиновой фракции С5 не должно превышать 5-7% об.

В сепараторе происходит процесс однократного испарения (конденсации), что позволяет определять состав фаз по изотерме парожидкостного потока /23/. Для ускорения расчета состава и количества фаз применяется кафедральная программа для ЭВМ "Oil".

Размеры сепаратора определяются по уравнению:

для прохода паровой фазы, м2; V – расход паровой фазы через сепаратор, м3/с; U – допустимая скорость паров в свободном сечении сепаратора, м/с.

Свободное сечение сепаратора позволяет определить диаметр и высоту (длину) сепаратора по уравнению /34/:

, м2; d – диаметр сепаратора, м; Н – высота (длина) сепаратора, м.

Уравнение 2.2 применяется для вертикального сепаратора, а 2.3 – для горизонтального.

Допустимая скорость паров в свободном сечении сепаратора должна быть ниже скорости витания /22, стр.188/ частиц жидкой фазы диаметром порядка 5×10-3 м. Примеры расчета сепаратора даны в литературе /22, 23, 29/.