На установках с подвижным слоем твердого теплоносителя

Пи­ролиз мазута и гудрона осуществляют при 580-680°С. Кратность циркуляции теплоносителя на этих установках 20-30 кг/кг. В ка­честве теплоносителя применяют оксид алюминия, оксид кремния, углеродистый кальций, кокс, шамот, базальт, кварцевый песок и силикагель. Песок имеет истинную плотность 2500-2800 кг/м³ и насыпную плотность 1400-1600 кг/м³. В нагревателе теплоноситель подогревается при помощи дымовых газов до 900-950°С и затем поступает в реактор. Тепловая напряженность на­гревателя достигает 10,5 млн. кДж/(м³∙ч). Сырье - тяжелые неф­тяные остатки - нагревают в печи до 350-500°С и подают в реактор. К сырью добавляют 40-45% масс, водяного пара.

На этих же установках пиролизу можно подвергать этан и пролан при следующих условиях: температура 760-815°С; давле­ние 0,132-0,30 МПа; продолжительность контакта 1-2 с. При пи­ролизе этана и пропана в подогревателе твердый теплоноситель может нагреваться до 1370 °С.

На установках с кипящим слоем твердого теплоносителя

Источником тепла служат коксовые частицы размером 0,25-1,0 мм. Коксовый теплоноситель нагревают в подогревателе до 900 °С. Скорость движения дымовых газов в подогревателе 0,2-0,5 м/с. При пиролизе этана на установке с кипящим слоем тепло­носителя смесь сырья и теплоносителя поступает в реактор с тем­пературой 815 °С. Продукты реакции покидают реактор с темпера­турой 805 °С. В сырье добавляют водяной пар - 0,2 кг/кг. Про­должительность контакта сырья с теплоносителем 0,1-0,6 с. Крат­ность циркуляции теплоносителя 20-30 кг/кг сырья.

При пиролизе прямогонного бензина 45-140 °С темпера­тура равна 820 °С, продолжительность контакта 0,5 с, расход во­дяного пара 0,55 кг/кг сырья. Теплота процесса пиролиза на 1 кг сырья для н-бутана+1257 кДж, для бензина +1466-+2095 кДж.

Пиролиз нефти проводят при 750°С и кратности циркуля­ции теплоносителя 10-15 кг/кг. Продолжительность реакции не превышает 1 с. Массовая скорость подачи сырья 0,05-0,1 ч^-1, расход водяного пара 50-75% масс, на сырье.

Задачи

№1. Определить фактор жесткости (μ) процесса пиролиза бензина при: t₁ = 780 °С; и τ=0,5 с; t₂=780 °С и τ₂=1,0 с; t₃=800 °С и τ₃=0,5 с.

№2. Определить среднюю тепловую напряженность труб и максимальную температуру стенки трубы змеевика-реактора печи пиролиза бензина, если

известно: температура смеси в зоне реакции 860 °С; тепловая напряженность труб диаметром 133X9 мм составляет 282555 кДж/(м²∙ч); трубы диаметром 102X8 мм расположены в виде однорядного экрана двухсветного облучения (φ₂=0,84); коэффициент теплоотдачи от стенки труб к потоку а =7268 Вт/|(м²∙К); коэффициент теплопроводности λ=20,9 Вт/(м²∙К).

№3. Определить полезную тепловую нагрузку (Q) печи трубчатой уста­новки пиролиза н-бутана, если известно: производительность установки по сырью 10000 кг/ч; температура сырья на входе и продуктов пиролиза на выходе из печи соответственно 300 и 800 °С; к сырью добавляют водяного пара 20% масс.; параметры водяного пара- температура 179 С, давление 0,30 МПа; теплота реакции q_р=1255 кДж/кг сырья.

№4. Определить число потоков (n)и продолжительность пребывания τ сырья и продуктов пиролиза в радиантных трубах печи, если известно: сырь­ем служит пропан; производительность установки по сырью 40000 кг/ч; тем­пература на входе в радиантные трубы и выходе из печи 550 и 815 С соот­ветственно; выход продуктов (в % масс.): Н₂ -2,8; СН₄ -17,8; С₂Н₂-0,8; С₂Н₄ -29,5; С₂Н₆- 9,2; С₃Н_б -14,0; С₃Н₈ -24,7; кокс 1,2; в трубы печи подают водяной пар 15% масс, на сырье; давление на входе в секцию 0,13 МПа и на вы­ходе из нее 0,13 МПа, тепло, передаваемое радиантными трубами, 25,5 млн. Вт. Принять массовую скорость подачи сырья 130 кг/(м²∙с), d_втрубы=102мм, d_нар=114 мм, l =12 м, напряженность труб 23841 Вт/м².

№5. Определить объем реакционной зоны в трубчатой печи пиролиза бен­зина, если известно: нагрузка печи по сырью - бензину ( d²⁰₄ =0,740; М=110) 12000 кг/ч и продолжительность реакции 0,55 с; температура и давление в реакционном змеевике соответственно 850 °С и 0,232 МПа; расход водяного пара 50% масс.; глубина превращения 65%; молекулярная масса газов пиро­лиза 25.

№6. Определить массу охлаждающей воды (G) для закалки пиролизного газа если известно; температура газа в закалочном аппарате снижается с 800 до 200 °С; масса газа составляет 10000 кг/ч и водяного пара 2000 кг/ч; моле­кулярная масса продуктов пиролиза 30.

№7. Определить размеры реактора на установке пиролиза с движущимся слоем коксового теплоносителя, если известно: сырьем служит пропан; про­изводительность реактора G_с=4500 кг/ч по сырью; насыпная и истинная плотности теплоносителя 800 и 1700 кг/м^а соответственно; условия процесса: температура 825 °С, давление 0,18 МПа и продолжительность пребывания сырья в реакторе 1,2 с; водяного пара подается 80% масс, на сырье; отно­шение высоты реактора к диаметру 2,5: 1.

№8. Определить продолжительность контакта и размеры реактора уста­новки пиролиза в кипящем слое песка, если известно: сырьем служит пропан, которого подается 3200 кг/ч; в реактор поступает 70% масс, на сырье водя­ного пара; выход продуктов (в % масс.): газа 89,9, бензина с к.к. 200 С 9,5, кокса и потери 0,6; условия процесса: температура 800 С; давление 0,2 МПа; массовая скорость подачи сырья ω=0,1 ч^-1; плотность кипящего слоя ρ_к.с=1200 кг/м³ насыпная и истинная плотности песка 1600 и 2500 кг/м³ соот­ветственно; линейная скорость движения паров в реакторе u =0,6 м/с; плот­ность газа ρ=1 кг/м³.

№9. Определить продолжительность контакта и размеры реактора уста­новки пиролиза с кипящим слоем коксового теплоносителя, если известно: сырье -гудрон плотностью d²⁰₄=0,9960; производительность установки G_с =55000 кг/ч по сырью; условия процесса: температура 780⁰С, давление 0,18 МПа объемная скорость подачи сырья 6,0 ч^-1 и продолжительность контакта 9,6 с; выход продуктов (в % масс.): газа 37,2, жидких углеводоро­дов 35,5, кокса и потери 27,3; молекулярная масса газа и жидких углеводо­родов соответственно 21,5 и 200; в реактор подается водяного пара 45% масс на сырье; отношение высоты реактора к его диаметру 0,6: 1.

№10. Определить размеры нагревателя коксового теплоносителя на уста­новке пиролиза с кипящим слоем, если известно: сырьем процесса служит пропан; производительность установки по сырью G_с =3500 кг/ч; кратность циркуляции теплоносителя 20; температура и давление в нагревателе 900 С, и 0,15 МПа; коксовый теплоноситель поступает в нагреватель с температурой 800°С; топливом служит газ с теплотой сгорания (Q^н_р=50232 кДж/кг, удельный расход воздуха 15 кг/кг кокса; скорость движения дымовых газов в на­гревателе u =0,4 м/с; продолжительность пребывания теплоносителя в нагре­вателе τ=80 мин; высота отстойной зоны h_о.з.=4,6 м.