Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
зо го 10 і
Номер труды отвоїхода. из змеевика.
Рис. 41. Схема трубчатого реактора с потолочным экраном на наклонном вводе.
Поверхность радиации. Поверхность радиации
Огнеупорная насадка Поверхность радидрии.
ние на выходе из змеевика 1,05 кг/см2; выход непредельных углеводородов C2 — C4 до 58% вес. Продолжительность пробега между операциями удаления кокса составляет около шести месяцев.
На рис. 41 изображена обычная печь для переработки нефти и нефтепродуктов, приспособленная для высокотемпературного пиролиза. Работа печи характеризуется высокой тепловой нагрузкой при нагреве сырья до температуры реакции в начальном периоде превращения. В последней секции змеевика, где степень превращения реагента достаточно высока, необходима умеренная интенсивность теплопередачи. Поэтому последние пять-шесть радиантных
труб печи, изображенной на рис. 41, частично экранируют от интенсивного теплового облучения огнеупорной кладкой с отверстиями. При ПОМОЩИ этого экрана уменьшается количество переданного тепла до величины, лишь незначительно превышающей теплоту пиролиза. Для сжигания топлива имеется большое число небольших горелок, равномерно распределенных по всей длине печи. Печи, приведенные на рис. 39, 40 и 41, предназначены для определенной тепловой нагрузки и распределения температур в соответствии с особенностями пиролиза данного вида сырья. Температуру на выходе из змеевика можно изменять для получения оптимальной или желательной степени превращения, но общее распределение тепловой нагрузки между отдельными элементами реактора не может быть существенно изменено путем изменения условий работы при эксплуатации печи на сырье, значительно отличающемся от сырья, для которого печь была предназначена. Работа реактора на переменном режиме также не может быть удовлетворительной в отношении выходов и продолжительности пробегов.
Наиболее современной является трубчатая печь градиентного типа. Конструктивно реактор выполняется в виде двухрядного змеевика, расположенного в печи с двухсторонним облучением. На обеих стенках печи расположено большое количество небольших горелок. Изменяя количество подаваемого в горелку топливного газа, можно изменять количество тепла, передаваемого к каждому участку реакторного змеевика в достаточно широких пределах. Следовательно, для трубчатой печи градиентного типа тепловая нагрузка вдоль змеевика регулируется в достаточно широких пре-54
а
Рис. 42. Распределение тепла при использовании одной и двух поверхностей радиации.
одностороннее облучение; б ¦ облучение.
¦ двухстороннее
делах. Другой особенностью этой печи является равномерное распределение тепловой нагрузки по периметру радиантных труб; при этом допускается более высокая средняя интенсивность теплопередачи для такой же максимальной местной тепловой нагрузки, как и в трубах, расположенных по своду или по стенам обычной печи камерного типа (рис. 42). При таком равномерном распределении тепловых нагрузок достигается более высокое превращение сырья и большее приближение к равновесию при пиролизе.
Расчет и конструирование трубчатого реактора1
Приведенная ниже методика разработана специально для печей градиентного типа [37 ]. Расчет трубчатого реактора сводится к определению поверхностей подогревательной части и реакционного змеевика. Температуру в конце подогревателя сырья, т. е. перед реакционным змеевиком, выбирают так, чтобы в подогревателе не начинались реакции пиролиза.
Уравнения, выражающие кинетические закономерности пиролиза выведены на основании экспериментов, произведенных при постоянных температуре и давлении. В реальном промышленном реакторе и температура и давление меняются вдоль реактора. Если не учитывать этого, то результаты расчета будут неточными. При расчете вначале принимают в виде графика закон изменения температуры вдоль реактора. Затем реакторный змеевик делят на отдельные секции, длина каждой из которых не превышает длину одной трубы. Для каждой секции принимается среднее значение температуры пирогаза в секции и определяется состав пирогаза. По уравнению теплового баланса процесса нагрева и разложения определяется необходимый тепловой поток. Так как все кинетические уравнения включают степень увеличения объема (расширения) пирогаза и давление в секции, то в начале расчета приходится задаваться этими величинами, проверяя их значения после определения состава пирогаза за секцией. Расчет ведут последовательно (секция за секцией) до тех пор, пока не будет достигнута необходимая конверсия исходного сырья. В результате расчета определяют количество секций и поверхность реакторного змеевика. Если численные значения теплового потока в некоторых точках превосходят допускаемые (табл. 8), то в этом месте необходимо изменить температурную кривую.
Исходные данные для расчета2. Данные, необходимые для расчета трубчатого реактора, можно разделить на следующие группы.
Данные, полученные из задания на проектирование. К ним относятся: производительность установки по перерабатываемому
