3.5mta長慶原油常壓蒸餾裝置工藝設(shè)計(jì)學(xué)位論文

I[6]故初選89×8的爐管(釘頭管)。管內(nèi)介質(zhì)流速在30~50m/s范圍內(nèi)，故選管徑合適。=1.89=假設(shè)Lc=5.3m，代入得：2.09kg/（m2s）2<<4,滿足要求。管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速GF===129.5kg/(m2s)=5＝5=413.03kCal/(m2h℃)（3）管外膜傳熱系數(shù)a.管外對流傳熱系數(shù)hs=＝43.7kcal/(m2h℃)hs*==35.9kcal/(m2h℃)b.釘頭效率，所采用的釘頭為12標(biāo)準(zhǔn)釘頭，釘頭高0.025m，當(dāng)＝43.7時(shí)，查圖4-12[5]有c.釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù)＝22.42kcal/（m2h℃）包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=kcal/(m2·h·℃)d.釘頭外膜傳熱系數(shù)每米管長光管的表面面積：=0.089×3.14=0.279m2每米管長釘頭部分表面面積：×（0.012×0.025×3.14+0.785×0.0122）=0.791m2每米管長釘頭外的光管部分表面面積：0.279－0.785×0.0122×12/0.016＝0.194m2=108.5kcal/（m2h℃）（4）總傳熱系數(shù)Kc285.9kcal/（m2h℃）(5)對流管表面積及管排數(shù)=30.4m2=1.03（排），取2排（6）對流管表面熱強(qiáng)度對流室上段（冷原油）對流傳熱計(jì)算（采用4管程）（1）傳熱溫差及熱負(fù)荷冷原油吸收熱量:Qc3=7.7×106kJ/h=1.84×106kcal/h。進(jìn)口溫度120℃，出口溫度200℃，煙氣進(jìn)入該段溫度t2=480℃，其焓值為Ht2=129.2kcal/kg煙氣，假設(shè)煙氣出該段溫度為t3，其比焓為Ht3，根據(jù)熱平衡有（假設(shè)熱損失為0.1％）Qc3＝Wg（Ht2－Ht3）（1-0.1%）代入數(shù)據(jù)得Ht3＝56.5kcalkg，查煙焓圖5-1得t3=219.0℃，即：煙氣與冷原油換熱后的溫度為219.0℃。傳熱溫差：煙氣480℃219.0℃冷原油200℃120℃溫差280℃99.0℃T=(280-99.0)/㏑(280/99.0)=174.09℃煙氣平均溫度Tg=(480-219)/㏑(480/219)=332.6℃（2）管內(nèi)膜傳熱系數(shù)選用89×6標(biāo)準(zhǔn)釘頭管，Sc=0.178m，取nw=12b=(nw-0.5)Sc+dc+2(+0.03)=(12-0.5)×0.178+0.089+2×(0.025+0.03)=2.246=(0.089+1000/16×0.012×0.025×2)Lc=0.1265Lc取Lc=4.8m==2.01kg/m2s因?yàn)?<<4滿足條件Lc，b合理。管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速GF===489.8kg/(m2s)=1.5＝1.5×=355.53kcal/(m2h℃)（3）對流段采用釘頭管時(shí)外膜傳熱系數(shù)a.釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=＝37.53kcal/(m2h℃)包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=31.6kcal/(m2h℃)b.釘頭效率所采用的釘頭為12標(biāo)準(zhǔn)釘頭，釘頭高0.025m，當(dāng)＝37.53kcal/(m2h℃)時(shí)，查圖4-12[5]有=0.940c.釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù)==19.26kcal/(m2h℃)包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=17.57kcal/(m2h℃)d.釘頭外膜傳熱系數(shù)每米管長光管的表面面積：=0.089=0.279m2每米管長釘頭部分表面面積：×(0.012×0.025+0.0122)=0.791m2每米管長釘頭外的光管部分表面面積：0.279－×0.0122×＝0.195m2=96.49kcal/(m2h℃)（4）總傳熱系數(shù)Kc3kcal/(m2h℃)（5）對流管表面積及管排數(shù)＝141.04m2=8.76(排)，取9排（6）對流管表面熱強(qiáng)度kW/m25.7.3對流室高度對流室設(shè)置一排遮蔽管（152×10）總排數(shù)為N＝Nc1+Nc2+Nc3+1=5+2+9+1=17排Hc=(5×0.304+2×0.178+9×0.178+1×0.304)=3.78m=3.8m對流室爐管總根數(shù)＝5×8+2×10+9×12+1×8＝176根5.7.4全爐熱效率已知當(dāng)煙氣出口溫度為219.0℃時(shí)，=56.5kcal/kg煙氣,則假設(shè)全爐熱損失為3%，則：5.8爐管內(nèi)壓力降5.8.1確定汽化段的當(dāng)量長度閃底油焦點(diǎn)溫度588.9℃，焦點(diǎn)壓力4.465MPa假設(shè)汽化點(diǎn)的壓力為0.4MPa，由閃底油的P-T-e相圖4-2查得Pe=0.4Mpa與10%點(diǎn)線相交，此即為汽化點(diǎn)溫度329℃，又查得液相比焓為Ie=200kcal/kg油品在出爐溫度下的混相比焓為I0=0.3367×273.7+(1-0.3367)×230.2=244.85kcal/kg開始汽化時(shí)329℃液相比焓為Ie=200kcal/kg輻射管入口溫度為296℃液相比焓為Ii=176.1kcal/kg輻射管的當(dāng)量長度，根據(jù)表10-1[8]?。?0，則Le=nL/N+(n/N－1)di=60×12/4+(60/4-1)×60×0.132=290.88m==189.8m5.8.2汽化段中氣、液兩相的混合密度汽化段平均溫度TV=（329+360）/2＝344.5℃=617.65K汽化段平均壓力PV=(0.4+0.206)/2=0.303MPa取MV=190kg/kmol，則==11.22kg/m3汽化段平均條件下的液相密度ρ20-r(t-20)=0.8648-0.00065×（344.5-20）=0.6816g/cm3=(0+0.3367)/2=16.84%=61.6kg/m35.8.3汽化段中氣、液兩相的混合流速＝14.94m/s5.8.4汽化段的壓力降==1.83×105Pa5.8.5汽化點(diǎn)處的壓力Pe=(2.06+1.83)×105=3.89×105Pa，與假定Pe＝0.4MPa不符，需重復(fù)以上計(jì)算。5.8.6重復(fù)計(jì)算（1）重新假設(shè)Pe＝0.38MPa查圖4-2，得汽化點(diǎn)溫度t=323℃，爐出口處汽液兩相混合焓I0=195kcal/kg開始汽化時(shí)323℃液相比焓為Ie=195kcal/kg輻射管入口溫度為298℃液相比焓為Ii=176.1kcal/kgLR=290.88m，Le==211m（2）汽化段中氣、液兩相的混合密度汽化段平均溫度TV=(323+360)/2=341.5℃=614.65K汽化段平均壓力PV=(3.8+2.06)/2×105=2.93×105Pa取MV=190kg/kmol，則==10.9kg/m3在汽化段取平均條件下液相密度=0.886-0.00063×(323-20)=0.6951g/cm3而汽化段平均汽化率為=(0+0.3367)/2=16.84%故汽化段汽液兩相混合密度=60.1kg/m3（3）汽化段中氣、液兩相的混合流速=15.3m/s（4）汽化段的壓力降==2.03×105Pa（5）汽化點(diǎn)處的壓力Pe=(2.03+2.06)×105=4.09×105Pa，。根據(jù)（4，0.975）和（3.8，1.08）畫一條直線與橫坐標(biāo)的焦點(diǎn)壓力為0.369MPa表5-3壓力比值圖5.8.7加熱段的壓力降（1）由上面計(jì)算可知，汽化段的壓力為Pe＝3.96×105Pa時(shí)，得汽化點(diǎn)溫度為325℃，該點(diǎn)液相比焓Ie=197kcal/kg汽化段當(dāng)量長度Le=202.45m輻射管加熱段的當(dāng)量長度Lh=LR-Le=290.88-202.45=88.43m對流段（包括遮蔽管）的當(dāng)量長度：==150.7m所以汽化點(diǎn)以前的平均當(dāng)量長度Le=Lh+Lcon=88.43+150.7=239m（2）汽化點(diǎn)以前的管段的平均溫度為（325+280）/2=302.5℃管內(nèi)介質(zhì)的平均密度＝0.886-0.00063×(302.5-20)=0.708g/cm3管內(nèi)平均流速：=1.3m/s（3）汽化段的壓力降故汽化段以前爐管的壓力降==0.33×105Pa爐管的總壓力降ΔP=(0.33+1.97)×105＝2.3×105Pa故爐管入對流室處的壓力P1=(2.3+2.06)×105＝4.36×105Pa5.9煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算5.9.1煙囪的直徑取Gg=3.0kg/(m2s),Dsm（一般Gg=2.5~3.5kg/（m2.s））5.9.2煙囪和對流室產(chǎn)生的抽力爐膛高H＝13m，對流室高Hc=3.8m，輻射室煙氣的出口溫度為1066.44K，對流室煙氣的平均溫度為Tf=(1066.44+219+273.15)/2=779.3K，煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度Tm=(219+273.15)-50=442.14K，取大氣溫度為Ta=25+273.15=298.15K總的抽力為==0.387＋2.79式中為煙囪產(chǎn)生的抽力2為對流室產(chǎn)生的抽力5.9.3總壓力降（1）煙氣由輻射室至對流室的壓力降對流室截面積與輻射室截面積之比為：=0.46由表11-1[8]查得＝0.32煙氣在對流室入口的密度：ρ1＝354/1066.44＝0.332kg/m3煙氣在對流室入口的流速：=1.56m/s=0.0132mmH2O（2）煙氣流過對流室的壓力降對流室三段管徑均不一樣，應(yīng)分開求壓力降。a.對流室下段的壓力降對流室的截面積為：A2=2.562×5.3＝13.6m2每排爐管所占截面積為：Ap=0.152×8×5.3=6.4m2每排釘頭所占截面積為：As=0.012×0.025×2/0.016×5.3×8=1.59m2每排自由通道的面積為：Ae=A2-Ap-As=13.6-6.4-1.59=5.61m2釘頭區(qū)域外部的流通面積為：Aso==5.3×[2.562-8×(0.152+2×0.025)]=5m2釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積為：Asi=Ae-Aso=5.61-5=0.61m2釘頭與釘頭之間的間隙為：＝0.016－0.012＝0.004m兩臨管釘頭端間的間隙為：＝0.152－2×0.025＝0.102m由式有∴＝1.38kg/(m2s)當(dāng)=654.4℃=927.55K，由圖4-16[6]得煙氣粘度：0.0392m.pa.s，=5排==0.5864mmH2O柱b.對流室中段的壓力降對流室的截面積為：A2=1.89×5.3＝10m2每排爐管所占截面積為：Ap=0.089×10×5.3=4.72m2每排釘頭所占截面積為：As=0.012×0.025×2/0.016×5.3×10=1.988m2每排自由通道的面積為：Ae=A2-Ap-As=10-4.72-1.988=3.292m2釘頭區(qū)域外部的流通面積為：Aso==5.3×[1.89-10×(0.089+2×0.025)]=2.65m2釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積為：Asi=Ae-Aso=3.292-2.65=0.642m2釘頭與釘頭之間的間隙為：＝0.016－0.012＝0.004m兩臨管釘頭端間的間隙為：＝0.089－2×0.025＝0.039m由式有∴＝2.61kg/(m2s)當(dāng)=506.04℃=779.19K，由圖4-16[6]得煙氣粘度：0.036m.pa.s，=2排==0.5904mmH2O柱c.對流室上段的壓力降對流室的截面積為：A2=2.246×4.8＝10.8m2每排爐管所占截面積為：Ap=0.089×12×4.8=5.1m2每排釘頭所占截面積為：As=0.012×0.025×2/0.016×4.8×12=2.16m2每排自由通道的面積為：Ae=A2-Ap-As=10.8-5.1-2.16=3.54m2釘頭區(qū)域外部的流通面積為：Aso==4.8×[2.246-12×(0.089+2×0.025)]=2.77m2釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積為：Asi=Ae-Aso=3.54-2.77=0.766m2釘頭與釘頭之間的間隙為：＝0.016－0.012＝0.004m兩臨管釘頭端間的間隙為：＝0.089－2×0.025＝0.039m由式有∴＝2.51kg/(m2s)當(dāng)=332.6℃=605.75K，由圖4-16[5]得煙氣粘度：0.0296m.pa.s，=12排==1.16mmH2O柱＝＋＋＝0.5864+0.5904+1.16=2.3368mmH2O柱（3）煙氣由對流室到煙囪的壓力降煙囪截面積與對流室截面積之比：0.17表11-1[6]得＝0.44煙氣的密度為=354/442.14=0.8kg/m3=0.2523mmH2O柱（4）煙囪的摩擦損失煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度為Tm=460.15K，由圖4-16[5]得煙氣粘度，=0.024mPa·sRe=2.2×查圖4-14[6]，得0.8kg/m3。=0.0025HsmmH2O柱（5）煙氣通過煙囪擋板的壓力降假設(shè)擋板在操作時(shí)打開50％，查表11-2[6]有＝4.0=2.2936mmH2O柱（6）煙氣在煙囪出口的動(dòng)能損失0.5734mmH2O柱（7）總壓力降＝0.0132+2.3368+0.2523＋0.0025Hs＋2.2936+0.5734+2＝7.4693＋0.0025Hs5.9.4煙囪的最低高度＝＝0.0025＋7.4693=2.79＋0.387Hs∴Hs＝12.1m為了能吊起輻射管，煙囪必須有如下最低高度：Hs＝2/3×12＋2.1＝10.1m按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996中大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，最低煙囪高度為15m，因此煙囪的最低高度為三者最大值15m。將加熱爐工藝計(jì)算結(jié)果列于表（見表5-5）表5-5加熱爐計(jì)算結(jié)果匯總介質(zhì)冷原油飽和水蒸汽閃底油加熱爐部位對流室上段對流室中段對流室下段輻射段入口出口入口出口入口出口入口出口操作溫度，℃120200180420280296296360操作壓力，MPa——1.00.3———0.206過?？諝庀禂?shù)α1.1爐效率，%86.89燃料氣用量，Nm3/h2018爐管表面熱強(qiáng)度，kW/m211.119.6223.132.17爐管型式釘頭管光管每排管數(shù)×管程×管排數(shù)12×4×910×2×28×4×560×4規(guī)格89×689×8152×10152×10爐管長度，mm330012000加熱爐結(jié)構(gòu)尺寸，m輻射室煙囪對流室直徑m高度m直徑m高度m長度(外形