Каталитический крекинг

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Марта 2012 в 06:37, дипломная работа

Краткое описание

Основной целью назначения каталитического крекинга является производство с максимально высоким выходом(до 50% и более) высокоактивного бензина и ценных сжиженных газов-сырья для последующих производств высокоактивных компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метилтретбутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получившиеся в процессе лёгкий газойль с высоким содержанием полициклической ароматики - как сырьё для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса(игольчатого).

Содержание работы

Введение……………………………………………………………………........3 1. Установка каталитического крекинга……………………………………….4
Выбор метода производства……………………………………………..5
1.2 Физико-химические основы процесса……………………………………..5
1.3 Описание технологической схемы………………………………………....7
1.4 Характеристика сырья, готовой продукции и
вспомогательных материалов………………………………………………....10
2.1 Расчёт основного аппарата………………………………………………....12
2.1.2 Расчет реактора …………………………………………………………...14
2.1.3 Расчет регенератора…………………………………………………..….15
2.1.4 Материальный баланс установки ………..……………………………..16
2.1.5 Расчёт теплового баланса……………………………………………..…18
2.1.6 Механический расчёт………………………………………………….....19
2.1.7 Гидравлический расчёт………………………………………………..…20
2.2. Расчёт вспомогательного аппарата «Кожухотрубный теплообменник».22
3. Экономический расчёт…………………………………………………….….31
4. Автоматизация процессов…………………………………………………... 41
5. Охрана труда………………………………………………………………… 50
5.1 Вредности и опасности на производстве………………………………....50
5.2 Охрана окружающей среды………………………………………………..52
5.3 Меры борьбы с загрязнением атмосферы………………………………..54
5.4 Меры борьбы с загрязнением естественных водоемов………………..…56
Заключение……………………………………………………………………….57
Список используемых источников……………………………………………..58

Скачать целиком (1.03 Мб) Сколько стоит заказать работу?

Содержимое работы - 1 файл

диплом 750000тонн в год.docx

— 1.05 Мб (Скачать файл)

Pr1= С1·µ1 = 1878·436 · 10ˉ6 = 5,93; Pr2= С2·µ2 = 4180·801·10ˉ6 = 5,45

λ1 0,138 λ2 0,614

Для сырья 50°С

P1= 858-11°С= 847 кг/м³ (разница между температур 22 половина 11°С)

µ1= 436·10ˉ6Па·с

С1= 0,46-0,436=0,024/2 = 0,012; 0,46-0,012= 0,448 ·4190= 1878 Дж/кг·К

λ1= 0,117-0,121=0,004/2= 0,002; 0,117+0,002=0,119·1,16= 0,138 Вт/м·К

Для воды 30 °С

P2= 998-992=6/2= 3; 992+3=995 кг/м³

µ2= 801·10ˉ6Па·с

С2=0,999-0,998=0,001/2=0,0005; 0,998-0,0005=0,9975·4190=4180 Дж/кг·К

λ2=0,515-0,545=0,03/2=0,015; 0,515+0,015=0,53 ·1,16=0,614 Вт/м·К

Расчёт теплообменного аппарата:

Расчёт теплообменного аппарата проводим последовательно с общей блок схемой.

Определение тепловой нагрузки и расхода охлаждающего теплоносителя:

Так как агрегатное состояние горячего теплоносителя не меняется, то тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями находим из уравнения теплового баланса для горячего теплоносителя – сырья:

Q = Gб · Сб · (tн + tк )

где Gб ,Gв – массовый расход теплоносителя, кг/с

Сб, Св - средняя массовая теплоёмкость, λ Дж/кг · °С

tн , tк - конечная и начальная температура сырья, °С

Q = 6,7 ·1878 · (75-25)= 629130Вт

Массовый расход воды:

Gв = Q = 629130 = 7,52кг/с

Cв · (tкв - tнв ) 4180 · (40-20)

Объёмный расход сырья:

Vб = Gб = 6,7 = 7,9 ·10ˉ³м³/с

Pб 847

Объёмный расход воды:

Vв = Gв = 7,52 = 7,5 ·10ˉ³м³/с

Pв 995

Vв , Vб- объёмный расход воды и сырья

Pв ,Pб – тепловая эффективность

Температурная схема процесса:

75→25

20←40

∆tб = 55C°

∆tм = 15C°

Принимая для рассчитываемого аппарата противоточное движение теплоносителей, среднюю разность температур потоков определяем как среднелогарифмическую между большей и меньшей разностями температур на концах аппарата:

∆tср.лог. = ∆tб- ∆tм - (t1н –t2н)- (t1к–t2н)

ln ∆tб ln(t1н –t2н)

∆tм (t1к–t2н)

где tiн – начальное значение температуры;

tiн – конечное значение температуры.

∆tср.лог. = (75-40)- (25-20) = 15,4 °С

ln (75-40)

(25-20)

Ориентировочный выбор теплообменника.

Расчёт ориентировочной поверхности теплообменника

Можно выбрать кожухотрубчатый теплообменник. Решение вопроса о том, какой теплообменник направить в трубное пространство, обусловлено его температурой, давлением, коррозионной активностью, способностью загрязнять поверхности теплообмена, расход и др.

В этом случае в трубное пространство с меньшим проходным сечением целесообразно направить теплоноситель с меньшим расходом, т.е. холодную воду. Это позволит выровнять сроки движения теплоносителей и

соответствующие коэффициенты теплоотдачи, увеличивая, таким образом, коэффициенты теплопередачи.

Примем коэффициент теплопередачи равным Кор = 250 Вт/м² · К. Требуемая поверхность для теплообмена равна :

При τ = 1 Fор = Q

Кор · ∆tср.лог

где Fор – требуемая ориентировочная поверхность теплообменника;

∆tср.лог – средняя разность температур;

Fор = 629130 = 163м²

250 · 15,4

Более чистый теплоноситель – нитробензол направляем в межтрубное пространство, а воду – в трубы.

По таблице (2) подбираем теплообменник обеспечивающий противоток теплоносителей, с поверхностью Fор = 163м²

По ГОСТ 15120-79 выбираем теплообменник.

Диаметр кожуха Dкож. = 800м

Диаметр трубок d = 20х2мм

Длина трубок L = 4м

Поверхность теплообмена F = 160м²

Количество труб n = 638

Количество ходов z = 4

Сечение труб Smp = 3.0·10ˉ²м²

Сечение межтрубного пространства Smp = 6,9 ·10ˉ²м²

Расположение труб шахматное

Уточнённый расчёт теплообменника

Расчёт коэффициентов теплоотдачи холодного теплоносителя

Скорость сырья:

Wб= Vб = 7,9 · 10ˉ³ = 0,114м/с

Sмеж. 6.9·10ˉ²м²

Скорость охлаждающей воды:

Wв = Vв = 7,5 · 10ˉ³ = 0,25м/с

Sмеж. 3,0 ·10ˉ²м²

Критерий Рейнольдса для трубного пространства:

Re2= Wв·Dвн · Pв = 0.25 ·0,016 ·995 = 4969

µв 801 ·10ˉ6

Dвн = 20-4=16/1000= 0,016мм (d=20х2мм)

Имеет переходный режим (2300‹ Re‹ 10000)

где Rе1, Re2 – переходный режим в трубном пространстве

Критерий Нуссельта для трубного пространства[3] :

0,8 0.4 0,8 0.4

Nu2 = 0.023·Re2 · Pr2 = 0.023· 4969 · 5,16 =0,023·906·1,97=41

Коэффициент теплоотдачи к воде:

α2 = λ2 · Nu2 = 0,614 · 41 =1573 Вm/м² · К

d вн 0,016

Расчёт коэффициентов теплоотдачи горячего теплоносителя

Re1 = Wб ·Dвн · Pб = 0,46·0,016·847 = 3543

µб 436·10ˉ6Па·с

Имеет переходный режим (2300‹ Re ≤10000).

Критерий Прандтля для межтрубного пространства.

Pr = Cб · µб = 1878 ·436 ·10ˉ6 = 59,3

λб 0.138

Критерии Нуссельта для межтрубного пространства, приняв Pr/Prст= 1.

0.6 0.36 0.6 0.36

Nu1 = 0.24 ·Re1 ·Pr1 = 0.24 ·3543 · 5,93= 0,24·135·1,89=61,2

Коэффициент теплоотдачи для межтрубного пространства.

α1 = λ1 · Nu1 = 0.138 · 61,2= 0,138/0,020·61,2=422,2 Вm/м² · К

Dнар 0,020

Dнар = 20/1000=0,020мм

Расчёт коэффициента и поверхности теплопередачи.

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:

-4 -4 -4

∑δ = δcm + R1+ R2 = 0.002+ 1,5 ·10 · 4 · 10 = 6,75 · 10 м² · К/Вm

λ λcm 16

-4

где R1= 4 · 10 м² · К/Вm термическое сопротивление загрязнений со стороны

-4

воды, R2= 1,5 ·10 К/Вm термическое сопротивление загрязнений со стороны сырья, λcm = 16 Вm/м · К 1Х18Н9Т.

Коэффициент теплопередачи.

_________1_________

К = 1 = -4 = 328 Вm/мˉ² · К

1 + ∑δ+1 1 + 6,75 ·10 + 1 .

α1 λ α2 422,2 1573

Определяем температуры стенки со стороны бензола tст1 и со стороны воды tст2 , исходя из равенства удельных тепловых нагрузок:

К∆tср = α1(tср1- tсm1) = α2(tсm2 – tср2)

tсm1= tср1 - К∆tср = 50 – 328 · 15,4 = 35°С

α1 422,2

tсm2= tср2 + К∆tср = 30 + 17,64 · 15,4 = 30°С

α2 1573

Prст1 = Ссm · µcm = 1345·0,526∙10ˉ6 = 1345·0,000000526 = 4,94

λcm 0,143 0,000143

где: µст1= 0,56-0,034=0,526·10ˉ6Па·с (разн. темп. 056-0,492=0,068/2=0,034)

Сст1=0,436-0,413=0,023/2=0,0115;

0,436-0,0115=0,321·4190=1345 Дж/кг·К

λст1=0,121-0,126=-0,005/2=-0,0025;

0,121+(-0,0025)=0,1235 ·1,16=0,143Вт/м·К

для сырья при tст1.

0,11 0,11 0,11

Поправка (Pr1/ Prст1) = (5,93/ 4,94) = (1,2004048) = 1,02

Уточнённый коэффициент теплоотдачи для межтрубного пространства:

α1 = 422,2 · 1,02 = 430,6Вm/м²·К

Prст2 = Ссm · µcm = 384,8 · 0,65∙10ˉ6 = 384,8·0,00000065 = 0,167

λcm 0,149 0,149

где: µст2= 0,65·10ˉ6Па·с

Сст2=0,436-0,413=1,05569/2=0,527845;

0,436-0,527845=0,091845·4190=384,8 Дж/кг·К

λст2=0,121-0,126=-0,005/2=-0,0025;

0,126+(-0,0025)=0,1285 ·1,16=0,149 Вт/м·К

0,11 0,11 0,11

Поправка (Pr2/ Prст2) = (5,16/0,167 ) = (30,89) = 1,45

Уточнённый коэффициент теплоотдачи к воде:

α2 = 1573 ·1,45 =2280 Вm/м²·К

Уточнённый коэффициент теплоотдачи:

_________1________

К = 1 = -4 = 291 Вm/мˉ² · К

1 + ∑δ+1 1 + 6,75 ·10 + 1 .

α1 λ α2 430,6 2280

Необходимая поверхность теплообмена:

F = Q = 629130 = 140м²

K ·∆ tср 291 ·15,4

Вывод: в результате уточнённого расчёта, окончательно выбираем кожухотрубный теплообменник со следующими параметрами:

По ГОСТ 15120-79 выбираем теплообменник.

Диаметр кожуха Dкож. = 800м

Диаметр трубок d = 20х2мм

Длина трубок L = 4м

Поверхность теплообмена F = 160м²

Количество ходов z = 4

Количество труб n = 638

Расположение труб шахматное

Расчёт гидравлического сопротивления.

Гидравлическое сопротивление трубного пространства

∆Ртр = λmp(1mp+∑ξмс) ·W2² ·Pв = 0,037( 3 + 2 ·1,5+2 ·1+ 0,5+1) ·0,025² ·995 =

dвн 2 0,016 2

Информация о работе Каталитический крекинг