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
|
Компонент |
Удельная теплоемкость, кДж/кг∙град |
|
Н2 |
14,3 |
|
СО |
1,05 |
|
СО2 |
0,838 |
|
Н2S |
1,06 |
|
CH4 |
2,23 |
|
C2H2 |
1,68 |
|
C2H4 |
1,53 |
|
C2H6 |
1,73 |
|
C3H4 |
1,64 |
|
C3H6 |
1,64 |
|
C3H8 |
1,87 |
|
C4H4 |
2,16 |
|
C4H6 |
2,16 |
|
C4H8 |
2,27 |
|
C4H10 |
1,98 |
|
бензол |
1,70 |
|
толуол |
1,71 |
|
ксилол |
1,70 |
|
С5 |
2,27 |
|
С6 |
2,22 |
|
Циклогексан |
2,16 |
|
С7 |
2,15 |
|
С8 |
2,03 |
|
С9 |
2,17 |
|
С10 |
2,17 |
|
Масло |
1,67 |
|
Вода |
1,80 |
|
Топливный газ |
1,87 |
|
Воздух |
1,005 |
|
Дымовые газы |
1,424 |
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
|
Компоненты |
% мас |
м3/час |
|
С2Н6 |
4,00 |
57,6 |
|
С3Н8 |
93,00 |
1339,2 |
|
С4Н10 |
3,00 |
43,2 |
|
Итого: |
100,00 |
1440, 00 |
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