124570 (Технология пиролиза углеводородного сырья в трубчатых печах), страница 6

Производительность одной печи по олефинам, кг/ч:

G₁ = G/n, где n – количество печей

G₁=7882,50/2=3941,025;

по этилену, кг/ч: 3941,0250,6568 = 2588,46

по пропилену, кг/ч: 3941,0250,3432 = 1352,56, где

0,6568 – массовая доля чистого этилена в целевом потоке;

0,3432 – массовая доля чистого пропилена в целевом потоке

Производительность по сырью, кг/ч:

F = G₁ ,

где 0,3052 – массовая доля этилена в пирогазе

, принимаем F=8500 кг/ч

Материальный баланс одной печи представлен в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Материальный баланс одной печи

4.2 Тепловой баланс печи

4.2.1 Узел смешения. Определение температуры сырья на входе в печь

Тепловой баланс узла смешения:

Q_подв = Q_с,

где Q_подв – подводимое тепло, кДж/ч;

Q_с – тепло паросырьевой смеси на входе в печь, КДж/ч

N_ct_cC_pic_i + G_ппi_пп + G_нпi _нп = N_ct₁C_pic_i + G_пi_пп,

где N_c – молекулярнйй расход сырья, кг/кмоль;

t_c – температура сырья, t_с = 35^оС;

C_pi – мольные теплоемкости компонентов сырья, кДж/кмоль;

c_i – объемные доли компонентов сырья;

G_пп – массовый расход перегретого пара, кг/ч;

t_пп - температура перегретого пара, t_пп = 850 ^оС;

i_пп – энтальпия перегретого пара, кДж/кг;

G_нп – массовый расход насыщенного пара, кг/ч;

Р_нп – давление насыщенного пара, Р_нп = 8ат;

i _нп – энтальпия насыщенного пара, i _нп = 2776кДж/кг [10,табл.LVII];

t₁ – температура смеси сырья и водяного пара на входе в печь, ^оС;

G_п - массовый расход водяного пара, кг/ч.

Принимаем, что разбавление водяным паром ведется при соотношении перегретого пара к насыщенному G_пп : G_нп = 3:1, тогда

G_нп = G_п / 4 = кг/ч.

G_пп = 3G_п / 4 = кг/ч.

Мольная теплоемкость компонента смеси рассчитывается в зависимости от температуры по формуле: С_рi = а_i + b_iT + c_iT², где а_i, b_i, c_i – коэффициенты для данного вещества, кДж/кмольК, Т – температура, К.

Мольная теплоемкость смеси рассчитывается по правилу аддитивности:

С_рс = С_рiс_i.

Коэффициенты и расчет теплоемкости для компонентов сырья приведены в таблице 4.5. энтальпия перегретого пара приведена в таблице 4.6.

Таблица 4.5 -Коэффициенты компонентов сырья и результаты расчета теплоемкости

Таблица 4.6 - Энтальпия перегретого пара i_пп (P=5ат) [11, с.49-55]

Температура паросырьевой смеси t₁ определяется итерационным методом. Допустим t₁ = 250^оС, тогда:

Q_подв=151,553596,948+3187,51021,34,186+1062,52776 = 17090814,67 кДж/ч

Q_отв = 151,55250143,013 + 4250704,14,186 = 17944696,09 кДж/ч

Q_подв = Q_отв

17,09010⁶ = 17,94410⁶

Погрешность

= .

Погрешность расчета невелика, поэтому принимаем t₁ = 250^оС.

1. Определение полезной тепловой нагрузки печи

Тепловой баланс печи:

Q_с + Q_пол = Q_р + Q_пир,

где Q_пол – полезная тепловая нагрузка печи, кДж/ч;

Q_р – расход тепла на реакцию пиролиза, кДж/ч;

Q_пир – тепло пирогаза, кДж/ч.

Расход тепла на реакцию пиролиза

Q_р = N_пир(H^o_f,ic_i)_прод – N_с(H^o_f,ic_i)_исх,

где N_пир – мольный расход пирогаза (без водяного пара), кмоль/ч:

N_пир = N_пир+вп – N_вп = 539,22 – 236,11 = 303,11.

H^o_f,i – теплоты образования компонентов сырья (пирогаза) при температуре реакции Т_р = 1103К, кДж/кмоль, приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Теплоты образования компонентов сырья и пирогаза при 1103 К [12, табл.3.8]

Q_р = 303,11 (-32842,5) – 151,55(-153113,5) = 13,24910⁶ кДж/ч.

Тепло пирогаза:

Q_пир = N_пирt_рС_рic_i + G_пi_пп,

где t_р – температура реакции, t_р = 830^оС;

i_пп – энтальпия перегретого пара при t_р (табл.4.6).

Таблица 4.8 - Коэффициенты для расчета мольных теплоемкостей компонентов пирогаза при Т_р = 1103К

Q_пир = 303,483084,157 + 4250998,34,186 = 38,95210⁶ кДж/ч.

Полезная тепловая нагрузка печи

Из теплового баланса: