Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 [ 185 ] 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

диаметр трубы, м; и - массовая скорость движения жидкости, кг/(мс); Рж - плотность жидкости при средней температуре в пределах рассчитываемого участка, кг/м.

Коэффициент гидравлических сопротивлений для участка нагрева X = = 0,030-0,035.

Давление при входе в печь

Ро = р„ + Лр„ + Лр„,

где Лрст = 9,8 Ihp; - статическое давление столба жидкости в печи; h - высота печи до оси верхнего потолочного экрана, м.

При нагреве в трубчатой печи дистиллятного сырья возможны случаи, когда в змеевиках происходит не только испарение сырья, но и перегрев образующихся паров. В таких условиях, например, работают печи ряда установок каталитического крекинга.

В этом случае змеевик трубчатой печи может быть разбит на три отдельных участка, соответствующих нагреву, испарению и перегреву. На участке нагрева находится только жидкая фаза и температура потока возрастает от (, до („ (рис. XXI-25).

На участке испарения в змеевике присутствуют жидкость и пар, температура меняется от („ до („; на участке перегрева в трубах нагревается только паровая фаза и ее температура меняется от („ до (з-

Потерю напора в подобных печах рассчитывают раздельно для каждого участка, начиная с участка перегрева.

Потерю напора на участке перегрева, где имеется только одна фаза и где изменение скорости движения паров связано с изменениями температуры и давления по длине змеевика, рассчитывают также по уравнению Дарси - Вейсбаха:

Ар„=, (XXI.26)

где X - коэффициент гидравлического сопротивления; - расчетная длина участка перегрева, м; и - массовая скорость движения паров на участке перегрева, кг/(м-с); р„ - средняя плотность паров на участке перегрева, кг/м1

Длину участка перегрева следует находить так же, как это сделано выше для участка испарения, исходя из предпосылки, что приращение энтальпии потока сырья пропорционально длине змеевика. В этом случае

L= (XXI.27)

2 к

где Н , Н и h - соответственно энтальпия при температурах (j. и

2 п к

t, кДж/кг; 7р - расчетная длина одного потока радиантных труб, м.

Так же, как и в случае расчета потери напора на участке испарения, задачу приходится решать методом последовательного приближения. С этой целью для данного сырья устанавливается зависимость между температурой ( и давлением р„ насыщенных паров данного сырья.

Рис. XXI-24. Кривые для определения температуры начала (t) и полного (t„) однократного испарения

П(е=1,1„,р)

H(e=0,t,pj

Рис. XXI-25. Схема, поясняющая обозначения к гидравлическому расчету трубчатой печи, работающей с перегревом паров

По закону Рауля - Дальтона давление, соответствующее температуре полного однократного испарения многокомпонентной смеси, определяется по уравнению

Рп =

i « 1

где Хр и Р, - соответственно молекулярная концентрация компонентов в

2043

исходном сырье и давление их насыщенных паров при данной температуре.

Обычно принято, задавшись тремя произвольно выбранными температурами, в пределах которых ожидается получить значение („. строить график зависимости давления Рп от температуры при помощи приведенного выше уравнения для данного сырья. Затем, задавшись давлением в начале участка перегрева р„, по графику (см. рис. XXI-24) определяют температуру („ и вычисляют плотность потока р в этом сечении и при этих параметрах. Определив далее энтальпию насыщенных паров Н, при температуре („. вычисляют по уравнению (XXI.27) длину участка перегрева 1„. Найдя плотность сырья pi на выходе из печи при температуре (2 и давлении р, определяют среднюю плотность паров

рп=(р:+р:)/2

и по уравнению (XXI.26) - потерю напора на участке перегрева Лрп и расчетное давление в начале участка перегрева

Рп = Р. + Ар„.

Совпадение полученного расчетного значения р„ с ранее принятым значением свидетельствует о правильности расчета; в противном случае необходим пересчет при вновь принятом значении р„.

Потерю напора на участке испарения для этих печей рассчитывают по ранее изложенной методике, учитывая при этом, что давление и температура в конце участка испарения соответственно равны („ и Рд, а доля отгона = 1. Потерю напора на участке нагрева рассчитывают аналогично ранее рассмотренному случаю. Если в результате проведенного гидравлического расчета значение потери напора не лежит в желательных пределах, следует изменить либо диаметр труб, либо число потоков.

Для обеспечения необходимого гидравлического режима в печах иногда применяют трубы различного диаметра; в частности, для печей вакуумных установок используются радиантные трубы большего диаметра, в которых интенсивно испаряется сырье. Это позволяет иметь необходимые скорости движения потока как на участке нагрева, так и на участке испарения при допустимой потере напора во всей печи.

В ряде случаев в радиантные трубы печей вводят водяной пар, который, увеличивая объем потока, позволяет повысить скорость движения потока и в связи с этим улучшает теплоотдачу от стенок труб к нагреваемому сырью, уменьшает отложение кокса и солей на внутренней поверхности труб.

Увеличение числа параллельных потоков в печи за счет одновременного уменьшения скорости потока и длины пути нагреваемого сырья позволяет резко сократить потерю напора; применение параллельных потоков позволяет при необходимости уменьшить диаметр труб.

Для ряда технологических установок и обслуживающих их печей