Расчет теплообменного оборудования



Расчет теплообменника Т1

        Теплообменник предназначен для подогрева газопродуктовой смеси, поступающей в реактор R1. В качестве теплоносителя выступаеттяжелый бензин каталитического крекинга (126681,4кг/ч). В трубное пространство поступает газопродуктовая смесь, в межтрубное,водяной пар с параметрами: давление 0,5 Мпа и температура 152,20 °С. Холодны поток нагревается с температуры 25 оС до 122 оС. Расчет ведется по известной методике [4].

    Значения энтальпиихолодного потока при начальной и конечной температурах рассчитаны по формуле(6) и равны:

 

h25=51,14 кДж, h122=323,45 кДж

 

Расчет тепловой нагрузки:

 

=109183 (323,45 -51,14)=

=29731623 кДж/ч

 

где  - расход холодного потока, кг/ч;

 - энтальпиихолодного потока при начальной и конечной температурах, кДж/кг.

    Поверхность теплообмена рассчитывается по формуле:

 

                                     (63)

 

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(К∙м2);

    Δtср – средняя разность температур, оС.

    Среднюю разность температур определяют по формуле:

 

                      (64)

 

                   (65)

 

где Δtм, Δtб – меньшая и большая разность температур соответственно на концах теплообмена.

 

Δtм = 152 – 122 = 12оС

 

Δtб = 152 – 25= 127оС

 

Δtб/ Δtм = 125/114˃2

 

    Средняя разность температур рассчитывается по формуле (64):

 

 оС

 

    Коэффициент теплопередачи принимается К = 200 Вт/(К ∙ м2) [4]

    Ориентировочная поверхность теплообмена рассчитывается по формуле (63):

 

 м2

    По найденному значению площади теплообмена выбирается теплообменник типа ТП с плавающей головкой с параметрами [8]:

- поверхность теплообмена – 567 м2;

- число ходов – 4;

- диаметр труб – 20х2 мм;

- длина труб – 10,0 м;

- диаметр кожуха – 1000 мм

Берем два теплообменника

Выбранный теплообменники подходит с запасом 33,86 %.

 

    Расчет воздушного теплообменника ХВ1

        Теплообменник предназначен для охлаждения и конденсациипаровой смеси, поступающей из колонны К1. В качестве охлаждающего агента выступает воздух (448661,5кг/ч). Горячий поток охлаждается с температуры 111,85оС до 85,23оС. Холодны поток нагревается с температуры 18оС до 60оС. Расчет ведется по известной методике [4].

    Значения энтальпии при начальной и конечной температурах рассчитаны по формуле(6) и равны:

 

Н126=617,48кДж, h98=199,46 кДж, =565,48 кДж.

 

Расчет теплосодержания потоков:

 

Q1 =(Gп+Gж) Н126-Gж h98-Gп Н98                              (66)

 

Q2=Gвоздр tкр tн)                                     (67)

 

    По формулам (66,67) были рассчитаны теплосодержание потоков и тепловая нагрузка составила:

 

Q=49012799,52 кДж.

 

Δtм = 111,85 – 60 = 51,85оС

 

Δtб = 85,23 – 18= 67,23оС

 

Δtб/ Δtм = 67,23/51,85< 2

 

    Средняя разность температур рассчитывается по формуле (64):

 

оС

 

    Коэффициент теплопередачи принимается К = 40 Вт/(К ∙ м2) [4]

    Ориентировочная поверхность теплообмена рассчитывается по формуле (63):

 

 м2

    По найденному значению площади теплообмена выбирается теплообменник типа ХВ [8]:

- поверхность теплообмена – 4800 м2;

-количество труб в аппарате– 480;

- диаметр труб – 21х2 мм;

- коэффициент оребрения –14,6;

- количество рядов труб – 4

Выбранный теплообменник подходит с запасом 34,73 %.

 

    5. 11Расчет емкостей

 

Расчет емкости Е1

        Емкость Е1 является сырьевой емкостью, в нее поступает сырье для процесса гидроочистки с установки 1А-1М – бензин каталитического крекинга. Примем временной запас для этой емкости 1 час.

    Вместимость емкости определяется по следующей формуле:

 

V=                         (68)

 

где G – расход жидкости, кг/ч;

    t – время заполнения, ч;

     - степень заполнения, 0,8 – 0,9;

 - плотность, кг/м3.

    По формуле (68) вместимость сырьевой емкости составит:

 

V=

 

Для данного объема подбираем ёмкость со следующими характеристиками [9]

    - тип емкости - ГЭЭ

    - номинальная вместимость – 160 м3

    - диаметр – 3400 мм

    - материал исполнения – 09Г2С

 

Расчет емкости Е2

        Емкость Е2 является флегмовой емкостью, в нее поступает дистиллят из колонны К1. Примем временной запас для этой емкости 15 мин.

    По формуле (68) вместимость флегмовой емкости составит:

 

V=

 

Для данного объема подбираем ёмкость со следующими характеристиками [9]

    - тип емкости - ГЭЭ

    - номинальная вместимость – 80 м3

    - диаметр – 2800 мм

    - материал исполнения - 09Г2С

 

Расчет и подбор насосов

Расчет и подбор насоса Н1

Насос предназначен для перекачивания газосырьевой смеси из емкости Е1 в теплообменник Т1.

Полный напор, развиваемый насосом рассчитывается по следующей формуле:

 

                       (69)

 

где Н – полный напор, развиваемый насосом, м ст. ж.;

    Р2 и Р1 – давление в пространстве нагнетания и пространстве всасывания, МПа;

     - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

    g – ускорение свободного падения, м/с2;

    hп – напор, затрачиваемый на создание скорости и на преодоление трения и всех местных сопротивлений во всасывающей и нагнетательной линиях, м;

    Нг – геометрическая высота подъема жидкости, м.

    Принимаем Нг = 10 м, а hп = 35 м.

    Тогда, по формуле (69) получаем:

 

 м

 

    Объемный расход перекачиваемой жидкости рассчитывается по следующей формуле:

 

                                 (70)

 

где Q – объемный расход перекачиваемой жидкости, м3/ч;

    G – массовый расход перекачиваемой жидкости, кг/ч.

    Массовый расход перекачиваемой жидкости составляет 60738,22 кг/ч.

    Тогда, по формуле (70) получаем:

 

м3

 

    Мощность двигателя рассчитывается по следующей формуле:

 

                                 (71)

 

где n – КПД насоса, n = 0,8 [10].

    Тогда, по формуле (71) получаем:

 

 

    К установке принят центробежный насос [11] с характеристиками:

    - марка насоса – Х 90/49

    - производительность – 30м3

    - напор, развиваемый насосом – 49м ст. ж.;

    - тип электродвигателя – 4А180М2

    - мощность электродвигателя – 30 кВт

    - количество – 4шт. (в том числе два резервных).

 

Расчет и подбор насоса Н2

Насос предназначен для перекачивания кубового продукта из колонны К1 в печьП1.

    Массовый расход перекачиваемой жидкости составляет 126681,4 кг/ч.

              Тогда, по формуле (71) получаем мощность двигателя:

 

 

    К установке принят центробежный насос [9] с характеристиками:

    - марка насоса – НК280/45

    - производительность – 241,7 м3

    - напор, развиваемый насосом – 45 м ст. ж.;

    - тип электродвигателя – АО2-71-2

    - мощность электродвигателя – 19,4 кВт

    - количество – 2 шт. (в том числе один резервный).

 

 

Расчет и подбор насоса Н3

Насос предназначен для перекачивания кубового продукта из колонны К1 в печь П1.

    Массовый расход перекачиваемой жидкости составляет 541259,95 кг/ч.

    Тогда, по формуле (71) мощность равна:

 

 

    К установке принят центробежный насос [9] с характеристиками:

    - марка насоса – НК1100/45

    - производительность – 1039,9 м3

    - напор, развиваемый насосом – 45 м ст. ж.;

    - тип электродвигателя – АО2-92-4

    - мощность электродвигателя – 100 кВт

    - количество – 2 шт. (в том числе один резервный).

 

Расчет и подбор насоса Н3

Насос предназначен для подачифлегмы из емкости Е2 на орошение колонны К1.

    Массовый расход перекачиваемой жидкости составляет 117825,47кг/ч.

    Тогда, по формуле (71) получаем:

 

 

    К установке принят центробежный насос [11] с характеристиками:

    - марка насоса – Х 90/49

    - производительность – 30м3

    - напор, развиваемый насосом – 49м ст. ж.;

    - тип электродвигателя – 4А180М2

    - мощность электродвигателя – 30 кВт

    - количество – 4шт. (в том числе два резервных).

 

Подбор трубчатой печи П1

 

Так как расчет трубчатой печи достаточно сложен, подберем печь по полезной тепловой нагрузке. В процессе расчета было выявлено, что понадобиться печь, которая может обеспечить тепловую нагрузку в 16,8 МВт.

Подбирается узкокамерная трубчатая печь [10] с верхним отводом дымовых газов и горизонтальным расположением труб с настильным факелом типа ГН2  с полезной тепловой нагрузкой 18,2 МВт, что удовлетворяет расчетной.

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 223;