Пиролиз углеводородов жидких углеводородных фракций

6. Тепловой баланс

В основе уравнения теплового баланса любого процесса или аппарата лежит закон сохранения энергии, согласно которому количество теплоты (ΣQ1), поступающей в данный процесс, если в последнем нет превращение ее в другой вид энергии, равно количеству теплоты, выделяющейся в процессе (ΣQ2).

ΣQ<

b>1 = ΣQ2

ΣQ1 - ΣQ2 = 0 [2]

При сопоставлении теплового баланса необходимо учитывать:

1. теплоту, которую несут с собой входящие и выходящие продукты;

2. теплоту, образующуюся за счет физических и химических превращений, если таковы имеют место в данном процессе;

3. теплоту, теряемую аппаратом в окружающую среду.

В уравнение теплового баланса входят главным образом следующие величины:

В приход:

а) теплота (Q1) входящих в аппарат продуктов;

б) теплота (Q2) физических и химических превращений;

в) теплота (Q3), вносимая за счет посторонних продуктов, не принимающих непосредственного участия в процессе (подогрев извне).

В расход:

г) теплота (Q4) выходящих из аппарата продуктов;

д) потери тепла (Q5) в окружающую среду.

Таким образом, уравнение теплового баланса примет вид:

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5, [2]

где

Q1 – теплота входящих в аппарат продуктов;

Q2 – теплота химических и физических превращений, протекающих в данном процессе;

Q3– теплота, подающаяся к аппарату извне через его стенки продуктами, непринимает непосредственного участия в процессе;

Q4– теплота уходящих из аппарата продуктов;

Q5– тепловые потери в окружающую среду.

Расчет

В печь пиролиза входят следующие тепловые потоки: бензина, водяного пара, природного газа, воздуха. Из печи выходят тепловые потоки пирогаза и дымовых газов. См. схему тепловых потоков. Приложение №2.

По справочным данным определяем удельные теплоемкости компонентов и сводим их в табл. 22 [2,4,7,8]:

Удельные теплоемкости компонентов

Таблица 22

Рассчитываем теплоту, входящих в аппарат компонентов по формуле:

Q1= t∙(m1c1+m2c2+…+mncn) [2]

где:

Q1 – теплота, входящих в аппарат продуктов, кДж/час;

t – температура продуктов, водящих в процесс, ºС;

m – количество продукта, входящего в процесс, кг;

c – удельная теплоемкость, кДж/кг∙град.

Рассчитываем Q1, входящих в аппарат продуктов:

Q1 бензина = 120 ∙ (598,01 ∙1,70+4 064,73∙2,16+8 337,46∙2,22)= 3 396 672,00 кДж/час

Q1 вод.пара = 120 ∙ (8 666,80 ∙ 1,80)= 1 872 028,80 кДж/час

На горелки печи пиролиза поступает топливный газ со скоростью подачи– 1440 м3/час. [Мухина]. Состав топливного газа приведен в табл. 23

Состав топливного газа

Таблица 23

Отсюда:

Q1 топл.газа = 60 ∙ (57,6∙1,73+1339,2∙1,87+43,2∙1,92) = 161 213,4 кДж/час

Для сгорания топливного газа необходима подача воздуха (кислорода воздуха).

Рассчитываем необходимое количество кислорода:

V=1440 V=x

С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4 Н2О

M=0,0224 M=5∙0,0224=0,112

x= 1440 ∙ 0,112/0,0224 = 7 200 м3/час

Следовательно, необходимое количество воздуха:

21% - 7 200 м3/час

100% - х м3/час

 Скачать реферат