диплом. Интенсификация работы установки висбрекинга гудрона
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
{Теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1 кг газа} Lo:=(0.0267*C+0.08*H+0.01*S)/0.23; {кг/кг} Writeln('Теор. кол-во воздуха для сжигания 1 кг газа, кг/кг=',Lo:4:2); {коэффициент избытка воздуха} alfa:=1.1; {Действительное количество воздуха необходимое для сжигания 1 кг газа} Ld:=alfa*Lo; {кг/кг} Ld1:=Ld/roVOZD; {м3/кг} Writeln('Действ. кол-во воздуха для сжигания 1 кг газа, кг/кг=',Ld:4:2); {Количество продуктов сгорания (кг/кг) } Write ('Кол-во продуктов сгорания, кг/кг топлива:'); m1:=0.0367*C; Write ('CO2=',m1:4:4); {оксид углерода} m2:=0.09*H; Write (' H2O=',m2:4:4); {вода} m3:=0.23*Lo*(alfa-1); Write (' O2=',m3:4:4); {кислород} m4:=0.77*Lo*alfa; Writeln (' N2=',m4:4:4); {азот} sumM1:=m1+m2+m3+m4; {Проверка} sumM2:=1+alfa*Lo; Writeln ('Суммарное количество продуктов сгорания, кг/кг топлива:',sumM1:4:4); {Объемное количество продуктов сгорания (м3/кг) }; Write ('Объемное кол-во продуктов сгорания, м3/кг топлива:'); V1:=m1*22.4/44; Write ('CO2=',V1:4:4); {оксид углерода} V2:=m2*22.4/18; Write (' H2O=',V2:4:4); {вода} V3:=m3*22.4/32; Write (' O2=',V3:4:4); {кислород} V4:=m4*22.4/28; Write(' N2=',V4:4:4); {азот} V:=V1+V2+V3+V4; Writeln ('Суммарный объем продуктов сгорания, м3/кг топлива:',V:4:4); {Плотность продуктов сгорания при н.у.(кг/м3)} ro0:=sumM1/V; Writeln ('Плотность продуктов сгорания при н.у., кг/м3:',ro0:4:4); {Энтальпия продуктов сгорания на 1 кг топлива при различных температурах, кДж/кг} for i:=1 to 7 do begin q[i]:=(razlT[i]-273)*(m1*C1[i]+m2*C2[i]+m3*C3[i]+m4*C4[i]); Write ('Энтальпия продуктов сгорания при ',razlT[i]:4:4,'='); Writeln (q[i]:4:4); end; {----КПД печи, тепловая нагрузка, расход топлива----} S1:=0.06; {Потери тепла в окр. среду в долях от низшей теплоты сгорания топлива} Tyx:=Tn+120; qyx:=8500; {Потери тепла с уходящими газами} S2:=qyx/Qnr; {Потери тепла с уходящими газами в долях от низшей теплоты сгорания топлива} {КПД печи} nu:=1-(S1+S2); Writeln('КПД печи=',nu:2:2); {Энтальпия сырья при Tn} qTn:=605; {Энтальпия отгона при Tk} qTk1:=1448; {Энтальпия остатка при Tk} qTk2:=1198; {Полезное тепло печи (кДж/ч) } Qpol:=(G*1000/24)*(e*qTk1+(1-e)*qTk2-qTn); Writeln('Полезное тепло печи,кДж/ч=',Qpol:4:2); {Полная тепловая нагрузка печи (кДж/ч) } Qt:=Qpol/nu; Writeln('Полная тепловая нагрузка печи,кДж/ч=',Qt:4:2); {Часовой расход топлива } B:=Qpol/(Qnr*nu); {кг/ч} B1:=B/roGAZA; {м3/ч} Writeln('Часовой расход топлива,кг/ч=',B:4:2); {----Камера радиации----} {Коэффициент эффективности топки} nuT:=0.96; {Количество тепла, переданного сырью в камере радиации (кВт) } Qr:=(Qnr*nuT-17000)*B/3600; Writeln ('Количество тепла, переданного сырью в камере рад, кВт=', Qr:4:4); {Теплонапряжение радиантных труб=25кВт/м2} {Поверхность нагрева радиантных труб (м2) } Hr:=Qr/25; Writeln('Поверхность нагрева радиантных труб, м2=',Hr:4:1); {Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы} qg:=e*qTk1+(1-e)*qTk2-Qr*24/(G*1000); Writeln('Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы=',qg:4:1); dr:=0.127; {Диаметр труб(м)} lr:=22; {Длина труб} {Число радиантных труб} Nr:=round(Hr/(pi*dr*lr)); Writeln('Число радиантных труб=',Nr:2:0); {Расчет числа горелок} {теплопроизводительность горелки = 1,7 МВт} Ngor:=Qt/(3600*1700); Writeln('Число горелок=',Ngor:2:0); {----Камера конвекции----} Qpol:=Qpol/3600; {Количество тепла, передаваемого сырью в конвекционных трубах} Qk:=(Qpol-Qr); Qkonv:=Qk; Writeln ('Количество тепла, переданного сырью в камере конвекции, кВт=', Qk:4:4); Qk:=Qk*1000; {Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов} alfa1:=18; {Коэфф. теплоотдачи излучением от трехатомных газов к трубам} alfa2:=9; {Коэффициент теплопередачи} k1:=1.1*(alfa1+alfa2); dTmax:=1023-563; dTmin:=Tyx-Tn; dTcp:=(dTmax-dTmin)/(2.3*ln(dTmax/dTmin)/ln(10)); {Поверхность нагрева конвекционных труб} Hk:=Qk/(k1*dTcp); Writeln('Поверхность нагрева конвекционных труб,м2=',Hk:4:1); dk:=0.114; {Диаметр труб(м)} lk:=18; {Длина труб} {Число труб в конвекционной камере} Nk:=round(Hk/(pi*dk*lk)); Writeln('Число труб в конвекционной кaмере=',Nk:2:0); {Проверка скорости на входе в змеевик} G:=G*1000/24; w:=4*G/(3600*1018*3.14*dk*dk*4); Writeln ('Скорость сырья на входе в змеевик, м/с=', w:4:2); {Скорость продуктов на выходе} w1:=4*G/(3600*462*3.14*dr*dr*2); Writeln ('Скорость продуктов на выходе из змеевика, м/с=', w1:4:2); {Время пребывания в реакционной зоне, c} tau:=Hr/(2*2*3.14*dr*w1); {Время пребывания в реакционной зоне, мин.} tau:=tau/60; Writeln ('Время пребывания в реакционной зоне, мин. =', tau:4:2); {----Гидравлический расчет змеевика печи----} ksi:=50; Pk:=1600000; drvn:=0.105; Le:=(Nr/2)*lr+ksi*drvn*(Nr/2-1); qi:=1190; Li:=((e*qTk1+(1-e)*qTk2-qi)/(e*qTk1+(1-e)*qTk2-qg)); L1:=G/(2*3600); roOI:=780; A:=0.815*0.024*sqr(L1)/(roOI*exp(5*ln(drvn))); Bb:=9.81*A*(e*roOI)/(Li*0.0005); Pn:=sqrt(Pk*Pk+A*Li*Pk+Bb*Li*Li); dPi:=Pn-Pk; Writeln ('Потери напора на участке испарения, МПа ', (dPi/1000000):3:2); ur:=G*4/(2*3600*3.14*drvn*drvn); ror:=820; dPn:=0.031*(Le-Li)*ur*ur/(drvn*2*ror); Writeln ('Потери напора в радиантном змеевике, МПа ', (dPn/1000000):3:2); dkvn:=0.098; lke:=(Nk/4)*lk+ksi*dkvn*(Nk/4-1); uk:=G*4/(4*3600*3.14*dkvn*dkvn); rok:=890; dPk:=0.031*lke*uk*uk/(dkvn*2*rok); Writeln ('Потери напора в конвекционом змеевике, МПа ', (dPk/1000000):3:2); Hht:=10; Hhk:=3.5; rosr:=900; dPst:=(Hht+Hhk)*rosr*9.81; Writeln ('Статический напор в змеевике печи, МПа ', (dPst/1000000):3:2); Pvh:=Pk+dPi+dPn+dPk+dPst; Writeln ('Давление сырья на входе в змеевик, МПа ', (Pvh/1000000):3:2); {*проектный расчет*} Writeln; Write('Начальная температура сырья, К='); read(Tn); Write('Конечная температура сырья, К='); read(Tk); Write('Производительность печи по сырью(проектная), т/сутки='); read(G); {Массовая доля отгона сырья при Тk} e:=0.05; {Энтальпия сырья при Tn} qTn:=605; {Энтальпия отгона при Tk} qTk1:=1228; {Энтальпия остатка при Tk} qTk2:=1036; {Полезное тепло печи (кДж/ч) } Qpol:=(G*1000/24)*(e*qTk1+(1-e)*qTk2-qTn); Writeln('Полезное тепло печи,кДж/ч=',Qpol:4:2); {Полная тепловая нагрузка печи (кДж/ч) } Qt:=Qpol/nu; Writeln('Полная тепловая нагрузка печи,кДж/ч=',Qt:4:2); {Часовой расход топлива } B:=Qpol/(Qnr*nu); {кг/ч} B1:=B/roGAZA; {м3/ч} Writeln('Часовой расход топлива,кг/ч=',B:4:2); {----Камера радиации----} {Количество тепла, переданного сырью в камере радиации (кВт) } Qpol:=Qpol/3600; Qr:=(Qpol-Qkonv); Writeln ('Количество тепла, переданного сырью в камере рад, кВт=', Qr:4:4); {Теплонапряжение радиантных труб=25кВт/м2} {Поверхность нагрева радиантных труб (м2) } Hr:=Qr/25; Writeln('Поверхность нагрева радиантных труб, м2=',Hr:4:1); {Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы} qg:=e*qTk1+(1-e)*qTk2-Qr*24/(G*1000); Writeln('Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы=',qg:4:1); dr:=0.127; {Диаметр труб(м)} lr:=22; {Длина труб} {Число радиантных труб} Nr:=round(Hr/(pi*dr*lr)); Writeln('Число радиантных труб=',Nr:2:0); {Расчет числа горелок} {теплопроизводительность горелки = 1,7 МВт} Ngor:=Qt/(3600*1700); Writeln('Число горелок=',Ngor:2:0); {----Камера конвекции----} {Количество тепла, передаваемого сырью в конвекционных трубах} Qk:=Qkonv; Writeln ('Количество тепла, переданного сырью в камере конвекции, кВт=', Qk:4:4); Qk:=Qk*1000; {Коэффициент теплопередачи} k1:=1.1*(alfa1+alfa2); dTmax:=1023-563; dTmin:=Tyx-Tn; dTcp:=(dTmax-dTmin)/(2.3*ln(dTmax/dTmin)/ln(10)); {Поверхность нагрева конвекционных труб} Hk:=Qk/(k1*dTcp); Writeln('Поверхность нагрева конвекционных труб,м2=',Hk:4:1); dk:=0.114; {Диаметр труб(м)} lk:=18; {Длина труб} {Число труб в конвекционной камере} Nk:=round(Hk/(pi*dk*lk)); Writeln('Число труб в конвекционной кaмере=',Nk:2:0); {Проверка скорости на входе в змеевик} G:=G*1000/24; w:=4*G/(3600*1018*3.14*dk*dk*4); Writeln ('Скорость сырья на входе в змеевик, м/с=', w:4:2); {Скорость продуктов на выходе} w1:=4*G/(3600*462*3.14*dr*dr*2); Writeln ('Скорость продуктов на выходе из змеевика, м/с=', w1:4:2); {Время пребывания в реакционной зоне, c} tau:=Hr/(2*2*3.14*dr*w1); {Время пребывания в реакционной зоне, мин.} tau:=tau/60; Writeln ('Время пребывания в реакционной зоне, мин. =', tau:4:2); {гидравлический расчет} ksi:=50; Pk:=1600000; drvn:=0.105; Le:=(Nr/2)*lr+ksi*drvn*(Nr/2-1); qi:=1190; Li:=(e*qTk1+(1-e)*qTk2-qi)/(e*qTk1+(1-e)*qTk2-qg); L1:=G/(2*3600); roOI:=780; A:=0.815*0.024*sqr(L1)/(roOI*exp(5*ln(drvn))); Bb:=9.81*A*e*roOI/(Li*0.0005); Pn:=sqrt(Pk*Pk+A*Li*Pk+Bb*Li*Li); dPi:=Pn-Pk; Writeln ('Потери напора на участке испарения, МПа ', (dPi/1000000):3:2); ur:=G*4/(2*3600*3.14*drvn*drvn);ror:=820; dPn:=0.031*(Le-Li)*ur*ur/(drvn*2*ror); Writeln ('Потери напора в радиантном змеевике, МПа ', (dPn/1000000):3:2); dkvn:=0.098; lke:=(Nk/4)*lk+ksi*dkvn*(Nk/4-1); uk:=G*4/(4*3600*3.14*dkvn*dkvn); rok:=890;dPk:=0.031*lke*uk*uk/(dkvn*2*rok); Writeln ('Потери напора в конвекционом змеевике, МПа ', (dPk/1000000):3:2); Hht:=10; Hhk:=3.5; rosr:=900; dPst:=(Hht+Hhk)*rosr*9.81; Writeln ('Статический напор в змеевике печи, МПа ', (dPst/1000000):3:2); Pvh:=Pk+dPi+dPn+dPk+dPst; Writeln ('Давление сырья на входе в змеевик, МПа ', (Pvh/1000000):3:2); end. end. Приложение Б Начальная температура сырья, К=573 Конечная температура сырья, К=743 Производительность печи по сырью(базовая), т/сутки=2650 Плотность топливного газа, кг/м3=1.6433 Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг=46933.73 Теор. кол-во воздуха для сжигания 1 кг газа, кг/кг=15.72 Действ. кол-во воздуха для сжигания 1 кг газа, кг/кг=17.29 Кол-во продуктов сгорания, кг/кг топлива:CO2=3.0185 H2O=1.5970 O2=0.3616 N2=13.3150 Суммарное количество продуктов сгорания, кг/кг топлива:18.2920 Объемное кол-во продуктов сгорания, м3/кг топлива:CO2=1.5367 H2O=1.9874 O2=0.2531 N2=10.6520Суммарный объем продуктов сгорания, м3/кг топлива:14.4291 Плотность продуктов сгорания при н.у., кг/м3:1.2677 Энтальпия продуктов сгорания при 273.0000=0.0000 Энтальпия продуктов сгорания при 300.0000=527.3971 Энтальпия продуктов сгорания при 500.0000=4528.7778 Энтальпия продуктов сгорания при 700.0000=8729.7386 Энтальпия продуктов сгорания при 1100.0000=17766.2954 Энтальпия продуктов сгорания при 1500.0000=27526.2517 Энтальпия продуктов сгорания при 1900.0000=37710.6960 КПД печи=0.76 Полезное тепло печи,кДж/ч=68237500.00 Полная тепловая нагрузка печи,кДж/ч=89917086.87 Часовой расход топлива,кг/ч=1915.83 Количество тепла, переданного сырью в камере рад, кВт=14930.9111 Поверхность нагрева радиантных труб, м2=597.2 Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы=1222.9 Число радиантных труб=68 Число горелок=15 Количество тепла, переданного сырью в камере конвекции, кВт=4023.9500 Поверхность нагрева конвекционных труб,м2=534.9 Число труб в конвекционной кaмере=83 Скорость сырья на входе в змеевик, м/с=0.74 Скорость продуктов на выходе из змеевика, м/с=2.62 Время пребывания в реакционной зоне, мин. =2.38 Потери напора на участке испарения, МПа 0.11 Потери напора в радиантном змеевике, МПа 0.38 Потери напора в конвекционом змеевике, МПа 0.09 Статический напор в змеевике печи, МПа 0.12 Давление сырья на входе в змеевик, МПа 2.30 Начальная температура сырья, К=573 Конечная температура сырья, К=723 Производительность печи по сырью(проектная), т/сутки=3400 Полезное тепло печи,кДж/ч=62418333.33 Полная тепловая нагрузка печи,кДж/ч=82249125.49 Часовой расход топлива,кг/ч=1752.45 Количество тепла, переданного сырью в камере рад, кВт=13314.4759 Поверхность нагрева радиантных труб, м2=532.6 Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы=1045.5 Число радиантных труб=61 Число горелок=13 Количество тепла, переданного сырью в камере конвекции, кВт=4023.9500 Поверхность нагрева конвекционных труб,м2=534.9 Число труб в конвекционной кaмере=83 Скорость сырья на входе в змеевик, м/с=0.95 Скорость продуктов на выходе из змеевика, м/с=3.36 Время пребывания в реакционной зоне, мин. =1.65 Потери напора на участке испарения, МПа 0.11 Потери напора в радиантном змеевике, МПа 1.67 Потери напора в конвекционом змеевике, МПа 0.13 Статический напор в змеевике печи, МПа 0.12 Давление сырья на входе в змеевик, МПа 2.70 Приложение В program RK; CONST {Критические параметры и молекулярная масса продуктов крекинга} Tkr: array [1..3] of real=(370,558,721); {K} Pkr: array [1..3] of real=(4.21,2.98,1.94);{МПа} M: array [1..3] of real=(44,110.4,218); {удельнаятеплоемкосьть продуктов крекинга кДж/(кг*К)} C=2.51; {теплота реакции крекинга} qr=1255; {коэффициентсжимаемости} Z1: array [1..3] of real=(1.0,0.97,0.73); Z2: array [1..3] of real=(1,0.95,0.71); {скорость движения паров} u=0.1; {температурный градиент} a=3; {скорость крекинга газойля при 450С пр.бензина в 1 мин} x1=0.25; VAR Tpr, Ppr, G1,G2: array [1..3] of real; t1,t2, P, Gg,Gb,Glg,Gtg,Go,Gs, dx, Grb,Grg, dxb, v1,sum1,sum2,v2, F,D, x2,Tsr, H,tau, V: real; i: integer; begin Write('ТемпературанавходевРК, К='); read(t1); Write('Давлениевкамере, P='); read(P); Write('Количество газа, кг/ч='); read(Gg); Write('Количество бензина, кг/ч='); read(Gb); Write('Количество л.г., кг/ч='); read(Glg); Write('Количество остатка, кг/ч='); read(Go); Write('Расход сырья, кг/ч='); read(Gs); Write('Углубление реакции, ='); read(dx); G1[1]:=Gg; G1[2]:=Gb; G1[3]:=Glg; {кол-во образовавшегося газа и бензина} Grb:=Gb*dx; dxb:=Grb*100/Gs; Grg:=Gg*dx; G2[1]:=Grg+Gg; G2[2]:=Grb+Gb; G2[3]:=Glg-Grg-Grb; {из теплового баланса температура внизу камеры} t2:=(Gs*C*t1-Grb*qr-Grg*qr)/Gs/C; for i:=1 to 3 do begin Tpr[i]:=t1/Tkr[i]; Ppr[i]:=P/Pkr[i]; end; {объем паров на входе в камеру} sum1:=0; for i:=1 to 3 do begin sum1:=sum1+G1[i]*Z1[i]/M[i]; end; v1:=sum1*t1*22.4*0.1/273/3600/P; {объем паров на выходе} sum2:=0; for i:=1 to 3 do begin sum2:=sum2+G2[i]*Z2[i]/M[i]; end; v2:=sum2*t2*22.4*0.1/273/3600/P; {средний объем паров} V:=(v1+v2)/2; {сечение и диаметр РК} F:=V/u; D:=sqrt(4*F/3.14); {линейная скорость по жидкости} {скорость крекинга при средней температуре в камере} Tsr:=(t1+t2)/2; x2:=x1*exp(((723-Tsr)/a)*ln(2)); tau:=dxb*60/x2; H:=u*tau; Writeln ('Количество газа на выходе, т/сутки ', (G2[1])*24/1000:3:2); Writeln ('Количество бензина на выходе, т/сутки ', (G2[2])*24/1000:3:2); Writeln ('Температура на выходе, К ', (t2):3:2); Writeln ('Объем паров на входе, м3/с ', (V1):3:3); Writeln ('Объем паров на выходе, м3/с ', (V2):3:2); Writeln ('Средний объем паров, м3/с ', (V):3:2); Writeln ('Сечение, м2 ', (F):3:2); Writeln ('Диаметр РК, м ', (D):3:3); Writeln ('Скорость крекинга, ', (x2):3:3); Writeln ('Время пребывания, c ', (tau):3:3); Writeln ('Высота камеры, м ', (H):3:3); end. Приложение Г ТемпературанавходевРК, К=723 Давлениевкамере, P=1.2 Количество газа, кг/ч=4123 Количество бензина, кг/ч=9336 Количество л.г., кг/ч=35587 Количество остатка, кг/ч=92622 Расход сырья, кг/ч=141668 Углубление реакции, =0.25 Количество газа на выходе, т/сутки 43.05 Количество бензина на выходе, т/сутки 280.08 Температура на выходе, К 708.12 Объем паров на входе, м3/с 0.405 Объем паров на выходе, м3/с 0.44 Средний объем паров, м3/с 0.42 Сечение, м2 4.20 Диаметр РК, м 2.314 Скорость крекинга, 0.986 Время пребывания, c 662.283 Высота камеры, м 10.028 |