Поверочный расчёт теплообменника Т-3А

Сырьевые теплообменники предназначены для нагрева газосырьевой смеси продуктами реакции, выходящими из реактора.

Исходные данные для расчета:

- Расход ГСС – 213500 кг/ч,

в том числе:

сырье – 199005 кг/ч

ЦВСГ – 13499 кг/ч

СВСГ – 996 кг/ч

- Расход ГПС – 213500 кг/ч

в том числе:

дизельное топливо – 192179 кг/ч

бензин-отгон – 5016 кг/ч

УВГ – 756 кг/ч

сероводород – 2050кг/ч

ЦВСГ – 13499 кг/ч

- Температура ГСС на входе в теплообменник - 50°С

- Температура ГПС на входе в теплообменник - 375°С

- Темпераутура ГПС на выходе из теплообменника - 180°С

Схема теплообмена:

380°С 180°С

tx °С

Температуру нагрева ГСС определяем из теплового баланса теплообменника: Qпр = Qрасх. (2.1.1) [6c 27]

Рассчитываем с помощью ПВЭМ мольную долю отгона для ГПС при 6, 8 МПа и 150°С. Принимаем, что сырье при 50°С находится полностью в жидкой фазе. Результаты расчета приведены в табл.2.1.1 Материальный баланс ГПС на выходе из теплообменника дан в табл.2.1.2. Принимаем, что при 375°С ГПС находится в паровой фазе.

Количество принятого и переданного в теплообменнике тепла найдем поформулам: (2.1.2) [6c28]

Энтальпия жидкого нефтепродукта вычисляем по формуле:

, (2.1.3) [6c29]

где -количество принятого тепла, кДж/кг;

- расход дизельного топлива при 375°С

=192179кг/ч

- энтальпия дизельного топлива при 375°С

=1133 кДж/кг

- расход дизельного топлива при 150°С

=3104 кг/ч

=448 кДж/кг

- расход дизельного топлива в жидкой фазе, кг/ч;

=189075 кг/ч

- энтальпия дизельного топлива в жидкой фазе, кДж/кг;

=318, 3 кДж/кг;

- расход бензин-отгона в парах при 375°С

=5016 кг/ч

- энтальпия бензин-отгона в парах при 375°С

=1208 кДж/кг

- расход бензин-отгона в парах при 180°С;

- энтальпия бензин-отгона в парах при 180°С;

=537 кДж/кг;

- расход бензин-отгона в жидкой фазе при 180°С;

=115 кг/ч;

- энтальпия бензин-отгона в жидкой фазе, кДж/кг;

= 335, 2 кДж/кг;

- расход сероводорода топлива при 375°С;

= 2050 кг/ч;

- энтальпия сероводорода при 375°С

= 406 кДж/кг

- энтальпия сероводорода топлива при 180°С;

= 152 кДж/кг;

- расход ЦВСГ топлива при 375°С;

= 13499 кг/ч;

- энтальпия ЦВСГ при 375°С

= 5062 кДж/кг

- энтальпия ЦВСГ при 150°С;

= 2024 кДж/кг;

- расход УВГ топлива при 375°С;

= 756 кг/ч;

- энтальпия УВГ при 375°С

= 2170 кДж/кг

- энтальпия УВГ при 180°С;

= 1042 кДж/кг;

- расход сырья при температуре tx, кг/ч;

- энтальпия сырья при температуре tx, кДж/кг;

- расход сырья в жидкой фазе при температуре tx, кг/ч;

- энтальпия сырья в жидкой фазе при температуре tx, кДж/ч;

- расход сырья в жидкой фазе при 50°С, кг/ч;

= 199005 кг/ч;

- энтальпия сырья в жидкой фазе при 50°С, кДж/кг;

= 96, 8 кДж/кг;

- энтальпия ЦВСГ при температуре tx

- энтальпия ЦВСГ при 50°С;

= 484, 8 кДж/кг

- расход СВСГ, кг/ч;

= 996 кг/ч;

- энтальпия СВСГ при температуре tx

- энтальпия СВСГ при 50°С;

= 273, 6 кДж/кг

h - КПД теплообменника;

h=0, 95

 

 

Таблица 2.1.1

Определение состава паровой и жидкой фаз газопродуктовой смеси на выходе из теплообменника при 180°С и 6, 8 МПа

Наименова-ние	Расход, кг/ч	Мi, кмоль/кг	Ni, кмоль/ч	Xoi=Ni/Σ Ni	Кi	Кi-1	Xi=X0i/1+е (Кi-1)	Yi=Ki-Xi
Водород		2, 00	2301, 46	0, 64	17, 00	16, 00	0, 05	0, 89
Сероводород		34, 00	60, 29	0, 02	1, 70	0, 70	0, 01	0, 02
Метан		16, 00	96, 78	0, 03	12, 00	11, 00	0, 00	0, 04
Этан		30, 00	70, 86	0, 02	2, 80	1, 80	0, 01	0, 02
Пропан		44, 00	50, 67	0, 01	1, 60	0, 60	0, 01	0, 02
Бутаны		58, 00	13, 93	0, 00	0, 95	-0, 05	0, 00	0, 00
изо-бутан		59, 00	13, 69	0, 00	0, 80	-0, 20	0, 00	0, 00
изо-пентан		72, 00	9, 02	0, 00	0, 08	-0, 92	0, 01	0, 00
Пентан		72, 00	13, 50	0, 00	0, 04	-0, 96	0, 01	0, 00
н-гексан		86, 00	5, 95	0, 00	0, 03	-0, 97	0, 01	0, 00
Бензин-отгон		106, 77	46, 98	0, 01	0, 01	-0, 99	0, 04	0, 00
Гидрогенизат		209, 15	918, 86	0, 26	0, 01	-0, 99	0, 84	0, 01
Итого			3601, 98	1, 00			1, 00	1, 00

мольная доля отгона равна 0, 701

Таблица 2.1.2

Материальный баланс однократного испарения газопродуктовой смеси на выходе из теплообменника при 180°С и 6, 8 МПа

Компоненты	Мi, кг/ кмоль	Приход	Расход
Парожидкостная смесь	Паровая фаза	Жидкая фаза
Расход, кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля
Водород	2, 00		0, 02	2301, 46	0, 64		0, 29	2245, 14	0, 89		0, 00	56, 31	0, 05
Сероводород	34, 00		0, 01	60, 29	0, 02		0, 10	48, 20	0, 02		0, 00	12, 09	0, 01
Метан	16, 00		0, 01	96, 78	0, 03		0, 09	93, 46	0, 04		0, 00	3, 32	0, 00
Этан	30, 00		0, 01	70, 86	0, 02		0, 12	61, 49	0, 02		0, 00	9, 36	0, 01
Пропан	44, 00		0, 01	50, 67	0, 01		0, 11	40, 01	0, 02		0, 00	10, 66	0, 01
Бутаны	58, 00		0, 00	13, 93	0, 00		0, 04	9, 61	0, 00		0, 00	4, 31	0, 00
изо-бутан	59, 00		0, 00	13, 69	0, 00		0, 03	8, 93	0, 00		0, 00	4, 76	0, 00
изо-пентан	72, 00		0, 00	9, 02	0, 00		0, 01	1, 42	0, 00		0, 00	7, 59	0, 01
Пентан	72, 00		0, 00	13, 50	0, 00		0, 01	1, 16	0, 00		0, 00	12, 34	0, 01
н-гексан	86, 00		0, 00	5, 95	0, 00		0, 00	0, 35	0, 00		0, 00	5, 59	0, 01
Бензин-отгон	106, 77		0, 02	46, 98	0, 01		0, 01	1, 08	0, 00		0, 02	45, 90	0, 04
Гидрогенизат	209, 15		0, 90	918, 86	0, 26		0, 20	14, 84	0, 01		0, 96	904, 02	0, 84
Итого			1, 00	3601, 98	1, 00		1, 00	2525, 20	1, 00		1, 00	1076, 77	1, 00

 

Температуру нагрева ГСС в теплообменнике найдем методом подбора с помощью уравнения: (2.1.4) [6c30]

где - количество тепла ГСС при температуре tx, кДж/ч;

Для нахождения температуры tx построим зависимость (рис. 2.1). Задаемся tx=200°С и tx=300°С и рассчитываем долю отгона ГСС при этих температурах и давлении 7, 0 МПа с помощью ПВЭМ. Результаты расчетов даны в табл. 2.1.3- 2.1.5

Рассчитаем количество переданного тепла при 200°С по формуле: (2.1.5) [6c31]

где - расход сырья при температуре 200°С, кг/ч;

=13072 кг/ч;

- энтальпия сырья при температуре 200°С, кДж/кг;

=591, 3 кДж/кг;

- расход сырья в жидкой фазе при температуре 200°С, кг/ч;

=185933 кг/ч;

- энтальпия сырья в жидкой фазе при температуре 200°С, кДж/ч;

=466, 9 кДж/кг;

- расход сырья в жидкой фазе при 50°С, кг/ч;

= 199005 кг/ч;

- энтальпия сырья в жидкой фазе при 50°С, кДж/кг;

= 96, 8 кДж/кг;

- энтальпия ЦВСГ при температуре 200°С, кДж/ч;

=1278, 2 кДж/кг;

- энтальпия ЦВСГ при 50°С;

= 484, 8 кДж/кг

- расход СВСГ, кг/ч;

= 996 кг/ч;

- энтальпия СВСГ при температуре 200°С, кДж/ч;

=1455, 4 кДж/кг;

- энтальпия СВСГ при 50°С;

= 273, 6 кДж/кг

Рассчитаем количество переданного тепла при 300°С по формуле: (2.1.6)[6c32]

где - расход сырья при температуре 300°С, кг/ч;

=60537 кг/ч;

- энтальпия сырья при температуре 200°С, кДж/кг;

=955, 3 кДж/кг;

- расход сырья в жидкой фазе при температуре 300°С, кг/ч;

=138468 кг/ч;

- энтальпия сырья в жидкой фазе при температуре 300°С, кДж/ч;

=759 кДж/кг;

- расход сырья в жидкой фазе при 50°С, кг/ч;

= 199005 кг/ч;

- энтальпия сырья в жидкой фазе при 50°С, кДж/кг;

= 96, 8 кДж/кг;

- энтальпия ЦВСГ при температуре 300°С, кДж/ч;

=1776, 8 кДж/кг;

- энтальпия ЦВСГ при 50°С;

= 484, 8 кДж/кг

- расход СВСГ, кг/ч;

= 996 кг/ч;

- энтальпия СВСГ при температуре 300°С, кДж/ч;

=2063 кДж/кг;

- энтальпия СВСГ при 50°С;

= 273, 6 кДж/кг

Рис. 2.1.1

По рис. 2.1 tx =265°С

Определяем поверхность теплообмена по формуле: (2.1.7) [7c25]

F= ,

где F – поверхность теплообмена, м2;

Q – тепловая нагрузка, кДж/ч;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/м × К;

Tср. – средняя логарифмическая разность температур.

Дальнейший расчёт поверхности теплообмена ведём по Qгпс.

Схема теплообмена

375°С 180°С

265°С °С

Dtmin = 110°C Dtmax = 130°C

Определяем среднюю разность температур из уравнения: (2.1.8) [7c26]

tср = ,

где tср – средняя разность температур, °С.

tср = = 120°С.

Определяем поверхность теплообмена по формуле: (2.1.9) [7c27]

F = ,

где F – поверхность теплообмена, м2;

Q – тепловая нагрузка ГПС, Q = 133, 5× 10 кДж/ч;

К – коэффициент теплопередачи, К = 211 Вm/м2× К;

tср – средняя разность температур, tср = 120°С.

F = = 1 464 м .

 

 

Таблица 2.1.3

Материальный баланс однократного испарения газосырьевой смеси на входе в теплообменника при 200°С и 6, 8 МПа

Компоненты	Мi, кг/ кмоль	Приход	Расход
Парожидкостная смесь	Паровая фаза	Жидкая фаза
Расход, кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля
Водород	2, 00		0, 03	2730, 91	0, 69		0, 21	2652, 18	0, 91		0, 00	78, 73	0, 08
Метан	16, 00		0, 01	78, 68	0, 02		0, 05	75, 64	0, 03		0, 00	3, 04	0, 00
Этан	30, 00		0, 01	66, 77	0, 02		0, 07	60, 51	0, 02		0, 00	6, 26	0, 01
Пропан	44, 00		0, 01	47, 65	0, 01		0, 07	40, 98	0, 01		0, 00	6, 66	0, 01
Бутаны	58, 00		0, 00	13, 41	0, 00		0, 02	10, 44	0, 00		0, 00	2, 97	0, 00
изо-бутан	59, 00		0, 00	13, 18	0, 00		0, 02	10, 72	0, 00		0, 00	2, 46	0, 00
изо-пентан	72, 00		0, 00	8, 92	0, 00		0, 02	6, 00	0, 00		0, 00	2, 93	0, 00
Пентан	72, 00		0, 00	13, 41	0, 00		0, 02	7, 97	0, 00		0, 00	5, 44	0, 01
н-гексан	86, 00		0, 00	5, 95	0, 00		0, 01	3, 21	0, 00		0, 00	2, 74	0, 00
Сырье	209, 15		0, 93	951, 49	0, 24		0, 51	62, 50	0, 02		0, 99	888, 99	0, 89
Итого			1, 00	3930, 37	1, 00		1, 00	2930, 10	1, 00		1, 00	1000, 27	1, 00

 

Таблица 2.1.4

Определение состава паровой и жидкой фаз газосырьевой смеси на входе в теплообменник при 300°С и 6, 8 МПа

Наименование	Расход, кг/ч	Мi, кмоль/кг	Ni, кмоль/ч	Xoi=Ni/Σ Ni	Кi	Кi-1	Xi=X0i/1+е (Кi-1)	Yi=Ki-Xi
Водород		2, 00	2730, 91	0, 69	12, 00	11, 00	0, 07	0, 84
Метан		16, 00	78, 68	0, 02	7, 20	6, 20	0, 00	0, 02
Этан		30, 00	66, 77	0, 02	3, 66	2, 66	0, 01	0, 02
Пропан		44, 00	47, 65	0, 01	2, 60	1, 60	0, 01	0, 01
Бутаны		58, 00	13, 41	0, 00	2, 10	1, 10	0, 00	0, 00
изо-бутан		59, 00	13, 18	0, 00	1, 90	0, 90	0, 00	0, 00
изо-пентан		72, 00	8, 92	0, 00	1, 30	0, 30	0, 00	0, 00
Пентан		72, 00	13, 41	0, 00	1, 10	0, 10	0, 00	0, 00
н-гексан		86, 00	5, 95	0, 00	0, 60	-0, 40	0, 00	0, 00
сырье		209, 15	951, 49	0, 24	0, 10	-0, 90	0, 90	0, 09
Итого			3930, 37	1, 00			1, 00	1, 00

мольная доля отгона равна 0, 814

Таблица 2.1.5

Материальный баланс однократного испарения газосырьевой смеси на входе в теплообменник при 300°С и 6, 8 МПа

Компоненты	Мi, кг/ кмоль	Приход	Расход
Парожидкостная смесь	Паровая фаза	Жидкая фаза
Расход, кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля
Водород	2, 00		0, 03	2730, 91	0, 69		0, 07	2679, 83	0, 84		0, 00	51, 08	0, 07
Метан	16, 00		0, 01	78, 68	0, 02		0, 02	76, 26	0, 02		0, 00	2, 42	0, 00
Этан	30, 00		0, 01	66, 77	0, 02		0, 03	62, 85	0, 02		0, 00	3, 93	0, 01
Пропан	44, 00		0, 01	47, 65	0, 01		0, 03	43, 79	0, 01		0, 00	3, 85	0, 01
Бутаны	58, 00		0, 00	13, 41	0, 00		0, 01	12, 09	0, 00		0, 00	1, 32	0, 00
изо-бутан	59, 00		0, 00	13, 18	0, 00		0, 01	11, 76	0, 00		0, 00	1, 42	0, 00
изо-пентан	72, 00		0, 00	8, 92	0, 00		0, 01	7, 59	0, 00		0, 00	1, 34	0, 00
Пентан	72, 00		0, 00	13, 41	0, 00		0, 01	11, 10	0, 00		0, 00	2, 31	0, 00
н-гексан	86, 00		0, 00	5, 95	0, 00		0, 01	4, 31	0, 00		0, 00	1, 64	0, 00
Сырье	209, 15		0, 93	951, 49	0, 24		0, 82	289, 44	0, 09		0, 99	662, 05	0, 90
Итого			1, 00	3930, 37	1, 00		1, 00	3198, 72	1, 00		1, 00	731, 65	1, 00

Полный расчёт реактора Р-3

Исходные данные для расчёта

Годовая производительность установки по сырью с учетом увеличения производительности на 11% Gг= 2 220 000 т/год;

производительность одного потока G= 1 110 000 т/год

плотность сырья ρ с=870 кг/м3;

продолжительность сырьевого цикла τ р=327 суток;

продолжительность регенерации и планово-предупредительного ремонта tрег.=5;

продолжительность капитального ремонта tрем.=30;

продолжительность смены катализатора tсм.=2

кратность циркуляции водородсодержащего газа Кц= 243 нм3/м3.

Давление 4, 5 МПа

Температура в реакторе 363-383оС

Объёмная скорость подачи сырья 1, 67 ч-1

В качестве свежего водородсодержащего газа будет использоваться водород с концентрацией 99, 99% об, поступающий с блока КЦА-2 после очистки от примесей.

Состав СВСГ представлен в таблице 2.2.1

Таблица 2.2.1

Состав СВСГ

Компонент	% об.	% мас	% моль
Водород	99, 99	99, 92	99, 99
Метан	0, 01	0, 08	0, 01
Итого	100, 00		100, 00

 

Качество циркулирующего водородсодержащего газа представлено в таблице 2.2.2

 

 

Таблица 2.2.2

Качество ЦВСГ

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I.Расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения при отсутствии циркуляции.
2. V. Поэлементный расчет фонда заработной платы.
3. X Расчет стоимости партии сырья
4. А.РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
5. Алгоритм расчета разветвленных цепей переменного тока методом проводимости
6. Анализ расчетов по налогам и сборам в ООО «Спорт-Энерджи».
7. Аудит расчетов с подотчетными лицами
8. Аудит расчетов с разными дебиторами и кредиторами
9. Безналичные расчеты, их виды.
10. Безналичный денежный оборот и принципы организации безналичных расчетов
11. Блок 1. Тема: Расчет издержек производства
12. В зависимости от объема банковских операций, предоставляемых клиенту, банковские счета подразделяются на следующие виды: расчетные, текущие и специальные (бюджетные, ссудные и т.д.).