Показатели печей при нагреве газойля различного состава

Вестник технологического университета. 2016. Т.19, №7

УДК 665.6

М. А. Таймаров, Д. А. Ефремов, А. Р. Хаертдинова, И. Ю. Мазаров

ПОКАЗАТЕЛИ ПЕЧЕЙ ПРИ НАГРЕВЕ ГАЗОЙЛЯ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА

Ключевые слова: КПД печи, углеводородное сырье, водородсодержащий газ, температура, уходящие газы, доля отгона, фракционный состав, энтальпия, коэффициент избытка воздуха.

В статье отражены результаты обследования и расчета теплотехнических показателей по режимам работы печей нагрева для гидроочистки вакуумного газойля с различным составом по температурам кипения фракций.

Keywords: Furnace efficiency, hydrocarbonic raw materials, hydrogenous gas, temperature, the leaving gases, a share of an otgon,

fractional structure, an enthalpy, coefficient of excess of air.

Results of inspection and calculation of heattechnical indicators for operating modes of furnaces of heating for hydrotreating of vacuum gasoil with various structure on temperatures of boiling offractions are reflected in article.

В настоящее время на установках гидроочистки вакуумного газойля эксплуатируются

технологические печи типа ОН-1000/1 для нагрева сырья и водородсодержащего газа (ВСГ) в цехе №2 ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая

компания». Установка гидроочистки вакуумного газойля служит для переработки смешанного сырья, состоящего из прямогонного вакуумного газойля (ВГО), получаемого из сырой нефти Западной Сибири, легкого каталитического газойля с установки каталитического крекинга и бензина установки висбрекинга (или бензина-отгона с установки ЛЧ-24/7) в присутствии водорода. На установке производится гидроочищенный вакуумный газойль с содержанием серы до 0,05^0,2 % масс. Схема печи приведена на рис. 1.

Рис. 1 - Схема печи для нагрева газойля: 1 -газовые горелки (40 шт.); 2 - радиантные змеевики; 3 - перевальная стенка; 4 - вход сырья для нагрева; 5 - вход котловой воды в конвективную часть для получения насыщенного пара

Установка гидроочистки вакуумного газойля предназначена для гидрообессеривания сырья установки каталитического крекинга, снижения в нем сернистых и азотистых соединений, тяжелых металлов, ароматических углеводородов.

Проблемой является повышенная температура продуктов сгорания на перевале печей. Печь имеет габариты: 8,6x6,66x5,48 м. Площадь нагрева радиантных змеевиков 96,6 м2. Диаметр радиантных труб 168x11 мм. Материал труб сталь 08Х18Н12Б. Количество труб в радиантной части 24 шт. при длине каждой трубы 7150 мм. Высота дымовой трубы 28,68 м. Толщина обмуровки печи 120 мм. Схема расположения 40 шт. горелок подовая плоскопламенная с естественной вентиляцией. Предварительно подогретая смесь вакуумного газойля с водородсодержащим газом при давлении 8 МПа поступает на вход 4 (рис. 1) сырья для нагрева и затем двумя потоками распределяется по радиантным змеевикам 2. Нагрев осуществляется за счет тепла, выделяющегося при сжигании топливного газа в горелках 1, и за счет обратного инфракрасного излучения от перевальной стенки 3 и внутренней футеровки печи. Продукты горения из радиантной части печи поступают в конвективную часть, в которой происходит нагрев котловой воды 5 до состояния насыщенного пара. Площадь поверхности нагрева конвективной части 496,3 м2. Диаметр труб в конвективной части 114 мм, число труб 36 шт.

Основное количество теплоты от сжигания топливного газа в горелках воспринимается жидкой фазой сырья и зависит от доли отгона - части сырья превратившейся в пар при прохождении сырья через радиантный змеевик. Доля отгона зависит от фракционного состава по температурам кипения сырьевых фракций. В табл. 1 приведены исходные данные и результаты расчета по программе в Mathcad показателей работы печи по методикам [1-7].

Повышение доли отгона паровой фазы сырья на выходе на 0,1 при увеличенных расходах топливного газа до 1375 м3/час приводит к увеличению температуры продуктов сгорания на перевале на 72°С.

Вестник технологического университета. 2016. Т.19, №7 Таблица 1 - Показатели работы печи ОН-1000/1

Параметр Обозначение Единица измерения Значение параметра по вариантам

летний зимний

Температура начала кипения сырья 1-нк °С 205 224

Температура 50 %-го кипения t50 °С 444 450

Температура конца кипения tioí °С 546 540

Доля отгона сырья на выходе е 0,19 0,29

Расход сырья через печь Ve м3/час 192,76 200

Расход ВСГ через печь VBCr м3/час 94683,6 105675

Температура смеси сырье-ВСГ на входе в печь tBX °С 322 325

Температура смеси сырье-ВСГ на выходе из печи tBHX °С 346 356

Давление сырья на выходе Рвых МПа 7,92 8,14

Относительная плотность сырья di5 - 0,92 0,92

Теплоемкость ВСГ С ^всг кДж/кгхК 20,6 20,6

Энтальпия сырья на входе Нвх кДж/кг 751 761

Энтальпия сырья на выходе НВЫХ кДж/кг 823 849

Расход топливного газа на печь Bg м3/ч 1128 1375

Температура топливного газа перед горелками tr °С 109 108

Низшая теплота сгорания топливного газа QPH МДж/м3 25,43 26,68

Теплоемкость топливного газа Сг кДж/м3 1,7 1,7

Температура на перевале печи tn °С 809 881

Температура уходящих дымовых газов за печью tyx °С 297 305

Коэффициент избытка воздуха за печью ayx - 1,3 1,084

Теплонапряженность радиантных змеевиков qf кВт/м2 27,9 53,6

Потери тепла с уходящими газами q2 % 14,16 15,68

Потери тепла через кладку q5 % 4,55 5

КПД печи Лп % 80,9 79,32

Литература

1. Таймаров М.А Повышение эффективности работы энерготехнологических агрегатов. Научное издание. Казань, КГЭУ, 2010. 108 с.

2.Танатаров М.А., Ахметшина М.Н., Фасхутдинов Р.А. Технологические расчеты установок переработки нефти. М., Химия, 1987. 352 с.

3. Сарданашвили А. Г. Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. М., Химия, 1980. 256 с.

4.Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. М., Химия, 201. 568 с.

5.Сафин Р.Г. Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: Учебное пособие. Ч.1. - М.: МГУЛ, 2002. 688 с.

6. Таймаров М.А., Лавирко Ю.В., Хаертдинова А.Р. Повышение эффективности работы радиантных топок. Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2014. - Т.17, N 21. - С.136-138.

7.Таймаров М.А., Додов И. Р. Установка для производства синтетического моторного топлива. Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2015. - Т.18, N 8. - С.162-166.

8. Таймаров М.А., Додов И.Р., Степанова Т.О. Сжигание сбросных газов для теплофикации в нефтехимии. Вестник технол. ун-та. 2015. Т. 18. № 24. С. 95-98.

9. Таймаров М.А., Кувшинов Н.Е., Степанова Т.О. Технология воспламенения топлива Вестник технол. унта. 2015. Т. 18. № 24. С. 41-44.

10. Сафин Р.Г., Зиатдинова Д.Ф., Сафина А.В., Степанова Т.О., Крайнов А.А. Современные направления переработки лесных ресурсов. // Вестник технол. ун-та. -2015. -Т. 18. №15. - С. 144-148.

11. Сафин Р.Г., Галиев И.М., Степанова Т.О., Разработка террасных досок и плит из древесины-полимерных композиционных материалов / Деревообрабатывающая промышленность. 2015, в.3, С.56-60.

© М. А. Таймаров - д-р техн наук, профессор каф. КУПГ КГЭУ, Taimarovma@yandex.ru; Д. А. Ефремов - ст. лаборант каф. КУПГ, КГЭУ; А. Р. Хаертдинова - студент каф. ПТЭ, КГЭУ; И. Ю. Мазаров - магистрант каф. ПДМ КНИТУ, ivanmazarov92@mail.ru.

© M. A. Taymarov - Doctor of Engineering, professor of chair of processing of wood materials, KGEU, Taimarovma@yandex.ru; D. A. Efremov - senior laboratory assistant of the Department. KUPG, KGEU; A. R. Hayertdinova - student of PTE, KGEU department; I. Yu. Mazarov - undergraduate of chair of processing of wood materials, KNRTU, ivanmazarov92@mail.ru.