Энерго- и ресурсосбережение в переработке топлив

При расчете площади поверхности теплообмена в установках для нагрева жидкого топлива пользуются среднелогарифмической разностью температур, которая вычисляется по формуле:

где Δt_ср - среднелогарифмическая разность темпера­тур, К;

Δt₁ —разность температур теплоносителя (на входе) и нагреваемого вещества (на выходе);

Δt₂ — разность температур теплоносителя (на выходе) и на­греваемого вещества (на входе).

Относительное движение теплоносителя и нагревае­мого вещества рассматривается здесь и далее только противоточное, ибо это наиболее распространенный слу­чай в процессах химической переработки топлива. Ана­логично рассчитывается движущая сила адсорбции при улавливании продуктов химической переработки топлив.

В промышленности данные материального баланса процессов химической переработки топлив принято при­водить в массовых долях, а состав образующейся при этом газовой фазы в объемных долях. Для того чтобы эти данные были сопоставимы, надо сначала найти среднюю молярную массу, газа (по аддитивности, с уче­том доли каждого компонента), затем условное число молей газовой смеси.

М=∑ω_i* М_i

где М— молярная масса газа, выраженная в кг/кмоль;

ω_i - массовая доля компонента в газе, выраженная в долях единицы;

М_i - молярная масса компонента, выраженная в кг/кмоль.

где п — условное число молей;

т — масса вещества, из которого получается газ, кг;

ω— массовая доля газа, выраженная в долях единицы;

М — средняя молярная масса газа (выраженная в кг/кмоль).

Природный и по­путный нефтяной газы широко используются как топли­во. Для расчетов в этом случае пользуются правилом аддитивности:

q_н = ω_i*q_i

где ω_i — массовая или объемная доля газа от исходного сырья, выраженная в долях единицы;

q_i — удельная или объемная теплота сгорания компонента газа, выражен­ная в кДж/кг или кДж/м³.

Зная теплоту сгорания топлива, можно рассчитать нужную его массу или объем для обеспечения того или иного процесса по формуле:

где т — масса или объем топлива, кг или м³;

q — необ­ходимое количество теплоты для обеспечения процесса, кДж;

η — коэффициент полезного действия установки, в долях от единицы;

q_i — удельная или объемная теп­лота сгорания топлива, кДж/кг или кДж/м³.

Пример 1. Определите среднелогарифмическую раз­ность температур для второй ступени АВТ, где нефть нагревается от 380 К до 630 К дымовыми газами, имею­щими на входе температуру 1200 К, а на выходе 620 К. Решение.

; Δt₁=1200 К - 630 К = 570 К

; Δt₂=620 К - 380 К = 240 К

Пример 2. При каталитическом крекинге керосина массовая доля газа равна 18 % от сырья. Определите массу метана, которая получится из 1 т керосина, если объемные доли компонентов газа крекинга: H₂=9; CH₄=27; C₂H₆=12 C₃H₈=3,5; C₂H₄=25; C₃H₆=15; C₄H₈=8,5%.

Решение. Среднюю молярную массу смеси опреде­ляют по формуле:

М=0,09*2+0,27*16+0,12*30+0,035*44+0,25*28+0,15*42+0,085*56 =27,7кг/кмоль

Условное число молей смеси:

Масса метана в смеси:

m(СН₄)=6,5 кмоль*16 кг/кмоль*0,27 = 28,08 (кг).