Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Материальный баланс установки




Установка работает 340 дней в году, ее производительность по сырью 375,4 тыс.т/год.

Таблица 8 – Материальный баланс установки

  %масс тыс.т/год т/сут кг/час
Поступило:        
Сырье на установку 375,4
Итого: 375,4
Выходы:        
Стабильный катализат 87,94 330,1 970,9
Избыток ВСГ на сероочистку 0,23 0,9 2,6
Газ в сеть очищенного топливного газа 1,4 5,2 15,4
ВСГ на КР-600 7,48 28,1 82,5
Газ сухой углев. очищ. кат. риф. 2,95 11,1 32,6
Итого: 100,0 375,4

 

2.2 Расчёт теплообменника Т-2

Расчет теплообменника для подогрева газопродуктовой смеси (нестабильный гидрогенизат) кубовым продуктом (стабильный гидрогенизат) колонны К-1.

Принимаем следующие данные:

Холодный теплоноситель – газопродуктовая смесь;

Горячий теплоноситель – стабильный гидрогенизат;

Расход газопродуктовой смеси GСМ= 42454 кг/ч; 11,79 кг/с;

Начальная температура газопродуктовой смеси tначСМ= 1500 С;

Конечная температура газопродуктовой смеси tконСМ= 2700 С;

Начальная температура стабильного гидрогенизата tначСГ=4000С;

Конечная температура стабильного гидрогенизата tконСГ=2890С;

Расход стабильного гидрогенизатаGСГ= 41095 кг/ч; 11,415 кг/с;

1.Определение тепловой нагрузки на аппарат ведем по уравнению теплового баланса:

,кВт, где (1)

Q – тепловая нагрузка на аппарат, кВт ;

G – массовый расход теплоносителя, кг/с;

С– удельная теплоемкость теплоносителя при средней температуре, кДж/кгК;

Δt – разность между конечной и начальной температурами теплоносителя,0 С.

Тепловую нагрузку на аппарат рассчитываем по газопродуктовой смеси:

, кВт (2)

По закону сохранения энергии:

QСМ=QСГ

Вт, где

– конечная температура газопродуктовой смеси;

– начальная температура газопродуктовой смеси;

Вт;

2.Ориентировочная площадь поверхности аппарата.

м2,где (3)

Δtср – средний температурный напор,0С;

К – коэффициент теплопередачи, принимаем 300 Вт/м2∙К

Определение среднего температурного напора:

стабильный гидрогенизат

4000С 2890С

газопродуктовая смесь

2700С 1500С

Рис.1.Схема движения – противоток.

Δtм = 1300С Δtб = 1390С

, 0С (4)

0С

Принимаем коэффициент теплопередачи К = 300 Вт /м2К и определяем ориентировочную поверхность теплообмена:

.

Принимаем по ГОСТ 14246 – 79 теплообменник кожухотрубный с плавающей головкой со следующими характеристиками:

поверхность теплообмена F = 131м 2;

диаметр корпуса D = 600 мм;

диаметр труб d = 20 х 2 мм;

длина труб L = 6000 мм;

число ходов по трубам Z = 2 х 2;

число труб n=370

площадь проходного сечения по трубам fтр= 34∙10-3м 2;

площадь проходных сечений по межтрубному пр-ву fмтр= 42∙10-3 м2;

3.Определение истинного коэффициента теплопередачи.

межтрубное пространство трубное пространство

(стабильный гидрогенизат) (газопродуктовая смесь)

δ
tст1 = 2680С  
tст2  

Рис.2.Схема теплопередачи тепла через плоскую стенку.

q1мтр∙(tсрСГ–tст1) q2тр∙(tст2–tСМср)

q3ст/δ∙(tст1–tст2)

;

Определим частные коэффициенты теплопередачи в трубном и межтрубном пространствах, принимая температуру стенки tст1= 2680С

Межтрубное пространство.

Коэффициент теплопередачи от стабильного гидрогенизата к стенке.

Критерий Рейнольдса, характеризует соотношение сил инерции и трения в потоке:

(5)

где ωСГ– скорость движения стабильного гидрогенизата по межтрубному пространству, м/с;

dнар – наружный диаметр труб, м;

µСГ– коэффициент динамической вязкости стабильного гидрогенизата при tср;

Скорость стабильного гидрогенизата в межтрубном пространстве:

, м/с, (6)

где GСГ – массовый расход стабильного гидрогенизата, кг/с;

fмтр – площадь проходных сечений по межтрубному пространству, м2;

ρСГ– плотность стабильного гидрогенизата при tср , кг/м3

м/с

т.кRе> 10000 для межтрубного пространства, режим движения – устойчивый турбулентный.

Коэффициент теплопередачи от стабильного гидрогенизата к стенке для устойчивого турбулентного режима в межтрубном пространстве:

, Вт/м2К , (7)

где λст – теплопроводность стабильного гидрогенизата при средней температуре, Вт/мК;

Еφ – коэффициент, учитывающий угол атаки пучка труб, принимаем Еφ=0,6;

Рr - критерий Прандтля для стабильного гидрогенизата, характеризующий отношение вязкостных и температуропроводных свойств теплоносителя при средней температуре.

Рrст1 - критерий Прандтля для стабильного гидрогенизата при tст1

Вт/м2К;

Удельная тепловая нагрузка по межтрубному пространству.

; Вт/м2, (8)

Вт/м2

Определяем температуру стенки tст2 исходя из равенства q1=q3

,0С ; (9)

где δ – толщина стенки трубки теплообменника, м;

λст– теплопроводность стали, Вт/м∙К;

0С;

Трубное пространство.

Скорость газопродуктовой смеси в трубном пространстве:

, м/с; (10)

где GСМ – расход газосырьевой смеси, кг/с;

ρ НР – плотность газосырьевой смеси, кг/м3;

fтр – площадь проходного сечения по трубному пространству, м2;

м/с,

Критерий Рейнольдса, характеризует соотношение сил инерции и трения в потоке:

, где (11)

dвн – внутренний диаметр труб, м;

µсм– динамическая вязкость газопродуктовой смеси при средней температуре, Па∙с

Режим движения – устойчивый турбулентный, т.к. Re> 10000.

Рассчитываем коэффициент теплопередачи от стенки к газопродуктовой смеси при устойчивом турбулентном движении:

, Вт/м2К; (12)

Вт/м2К;

Удельная тепловая нагрузка по трубному пространству.

,Вт/м2; (13)

Вт/м2

Полученное значение тепловой нагрузки q3большее рассчитанной ранее тепловой нагрузки q1 на:

,

, что находится в допустимых пределах (не более ±5%)

4. Рассчитываем истинный коэффициент теплопередачи.

, (14)

где r1 и r2 – термические сопротивления загрязнений со стороны теплоносителей, r1 = r2 = 0,0003Вт/м2К

Вт/м2К

5. Определение истинной поверхности теплообмена.

Необходимая поверхность теплообмена:

2; (15)

 

По ГОСТ 14246-79 принимаем кожухотрубный теплообменник с плавающей головкой с ранее выбранными характеристиками, с поверхностью теплообмена F =200 м 2

Длина 6920 мм

Диаметр 630 мм

Запас поверхности составляет:

(200-103) / 200∙100% =48,5%


2.3 Расчёт реактора Р-1

Аппарат предназначен для проведения реакций гидроочистки

Для расчёта реактора гидроочистки необходимы следующие данные:

Таблица 9.

Параметр значение источник информации
Производительность установки, т/год по сырью   на установке
Установка работает, дней в году   на установке
Количество дней на ремонт   на установке
Количество дней на регенерацию катализатора   на установке
Гидроочистка проводится: - при давлении Р, МПа - при кратности циркулирующего водородсодержащего газа ,нм33 - на алюмокобальтмолибденовом катализаторе марки     в операторной в операторной или в режимном листе на установке
Характеристика сырья: фракционный состав плотность при 20°С , кг/м3 Содержание серы в исходном сырье Sо, масс. дол., % в том числе: меркаптановой серы SМ, масс.дол.%; сульфидной серы SС, масс.дол.%; дисульфидной серы SД, масс.дол.%; тиофеновой серы SТ,масс.дол.%;     в ЦЗЛ или НТЦ в ЦЗЛ или НТЦ в ЦЗЛ или НТЦ     в ЦЗЛ или НТЦ в ЦЗЛ или НТЦ в ЦЗЛ или НТЦ в ЦЗЛ или НТЦ
Остаточное содержание серы в очищенном дизельном топливе , масс.дол., %   0,0005
Содержание непредельных углеводородов СН, масс.дол.,% на сырьё     в ЦЗЛ или НТЦ
Температура сырья на входе в реактор, °С   в режимном листе
Состав ЦВСГ, объм. дол.%,   в ЦЗЛ или НТЦ
А также справочные данные: Диаметр реактора, м Высота реактора, м Тип реактора Количество реакторов, шт   Чертёж реактора общего вида со спецификацией.     у механика установки у механика установки у механика установки из технологической схемы у механика установки

 

Исходные данные, полученные на производстве, представлены в таблице 10.

 

 

Таблица 10.

Параметр значение
Производительность установки, т/год по сырью 375,96
Установка работает, дней в году
Количество дней на ремонт
Количество дней на регенерацию катализатора
Гидроочистка проводится: - при давлении Р, МПа - при кратности циркулирующего водородсодержащего газа ,нм33 - на рений-платиновом катализаторе марки S12G  
Характеристика сырья: фракционный состав плотность при 20°С , кг/м3 Содержание серы в исходном сырье Sо, масс. дол., %   420-423°С   0,9
Остаточное содержание серы в очищенном бензине , масс. дол., %   0,2

 

Продолжение таблицы 10.

Содержание непредельных углеводородов СН, масс.дол.,% на сырьё   30,0
Температура сырья на входе в реактор, °С
Состав ЦВСГ, объм. дол.%, смотри таблицу 4.

 

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ

Производительность установки 375,96 т/год по сырью.

Процентное соотношение компонентов (масс. дол.,%) берут на производстве либо на самой установке либо в цеху.

Таблица 11.

наименование масс.дол., %. т/год т/сутки кг/ч
  Взято: Сырьё Водородсодержащий газ в том числе 100% водород   100,00 1,48 0,43   2 000 000,00 29 600,00 8 600,00   5882,35 87,06 25,29   245 098,00 3 627,00 1 053,00
  Итого: 101,48 2 029 600,00 5969,41 248 725,00
  Получено: Дизельное топливо очищенное Сероводород Сухой газ Бензин   96,11 1,91 1,66 1,80   1 922 200,00 38 200,00 33 200,00 36 000,00   5653,53 112,35 97,65 105,88   235 564,00 4 681,00 4 068,00 4 412,00
  Итого: 101,48 2 029 600,00 5969,41 248 726,00

 

СОСТАВ ЦВСГ (ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА)

На производстве состав циркулирующего водородсодержащего газа определяют в объёмных процентах. Содержание водорода в циркулирующем водородсодержащем газе (ЦВСГ) не должно быть ниже 70 - 75 объёмных процентов. Состав ЦВСГ в объемных процентах и долях приведён в таблице 12.

Таблица 12.

наименование Н2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10
молекулярная масса 2,00 16,00 30,00 44,00 58,00
объёмная доля 0,720 0,200 0,050 0,020 0,010
объёмная доля,% 72,0 20,0 5,0 2,0 1,0

 

Для расчётов необходимо знать состав ЦВСГ в мольных и массовых долях.

По формуле (8) переведём состав ЦВСГ в массовые доли:

(8)[10]

где: массовая доля i-го компонента в смеси;

мольная доля i-го компонента в смеси;

молекулярная масса i-го компонента в смеси.

(8)[10]

Данные пересчёта сводим в таблицу 13.

Таблица 13.

наименование Н2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10
мольная доля у´ 0,720 0,200 0,050 0,020 0,010
массовая доля у 0,190 0,421 0,197 0,116 0,076

 

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС РЕАКТОРА

В реактор поступает сырьё, свежий водородсодержащий газ (ВСГ) и циркулирующий водородсодержащий газ (ЦВСГ).

Определяем среднюю молекулярную массу ЦВСГ по формуле:

(9)[10]

где: средняя молекулярная масса ЦВСГ, кг/моль;

молекулярная масса i-го компонента, кг/моль (таблица 4);

мольная доля i-го компонента (таблица 5).

кг/моль (9) [10]

Расход ЦВСГ на 100 кг сырья GЦ можно найти по формуле (10):

(10)[10]

где: расход ЦВСГ на 100 кг сырья, кг;

кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм33 (таблица 2);

средняя молекулярная масса ЦВСГ, кг/моль (определена по формуле 9);

плотность сырья, кг/м3 (таблица 2).

кг (10)[10]

Среднюю молекулярную массу сырья рассчитываем по эмпирической формуле Крэга:

(11)[10]

где: М – средняя молекулярная масса сырья, кг/моль;

- плотность нефтепродукта при 15 ºС , определенная относительно плотности воды при при 15 ºС.

Абсолютной плотностью вещества называют количество массы, содержащейся в единице объёма. В системе СИ плотность выражается в кг/м3. Относительной плотностью вещества называется отношение его массы к массе чистой воды при 4°С, взятой в том же объеме. Численные значения абсолютной и относительной плотности совпа­дают, но относительная плотность — величина безразмерная.

= (12)[10]

где: относительная плотность сырья.

плотность сырья, кг/м3 (из исходных данных таблица 2).

плотность воды , кг/м3.

= (12)[10]

5 (13)[10]

где: - температурная поправка на 1°С (приложение А).

- плотность нефтепродукта при 15 ºС, определенная относительно плотности воды при при 15 ºС.

(13)[10]

(11)[10]

На основе данных материального баланса гидроочистки (таблица 3) составляем материальный баланс реактора. Материальный баланс реактора представлен в таблице 14

Материальный баланс реактора.

Таблица 14.

наименование масс. дол., %. кг/ч
  Взято: Сырьё Водородсодержащий газ Циркулирующий водородсодержащий газ   100,00 0,78 8,48   358,8 3900,8
  Итого: 109,26 50259,6
  Получено: Бензин Сероводород Сухой газ ПБФ Циркулирующий водородсодержащий газ   97,37 0,69 0,77 1,26 8,48   44790,2 317,4 354,2 579,6 3900,8
  Потери: 0,69 317,4
  Итого: 109,26 50259,6

 

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС РЕАКТОРА ГИДРООЧИСТКИ

Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки можно записать так:

(14)[10]

где: тепло, вносимое в реактор со свежим ВСГ, кДж;

тепло, вносимое в реактор с ЦВСГ, кДж;

тепло, вносимое в реактор с сырьем, кДж;

тепло, выделяемое при протекании реакций гидрогенолиза сернистых соединений, кДж;

тепло, выделяемое при протекании реакций гидрирования непредельных соединений, кДж;

тепло, отводимое из реактора реакционной смесью, кДж.

Средняя теплоёмкость реакционной смеси при гидроочистке незначительно изменяется в ходе процесса, поэтому тепловой баланс реактора можно записать в следующем виде:

(15)[10]

где: суммарное количество реакционной смеси, масс.дол.,%;

средняя теплоёмкость реакционной смеси, кДж/(кг*К)

температура на входе в реактор, °С;

температура при удалении серы, °С;

количество серы удалённой из сырья, масс.дол.,%;

количество непредельных удалённых из сырья, масс.дол.,%;

тепловой эффект гидрирования сернистых соединений, кДж/кг;

тепловой эффект гидрирования непредельных соединений, кДж/кг.

Температуру, при которой удаляется сера определяем по формуле (16):

(15)[10]

где: суммарное количество реакционной смеси, масс.дол.,%;

средняя теплоёмкость реакционной смеси, кДж/(кг*К)

температура на входе в реактор, °С;

температура при удалении серы, °С;

количество серы удалённой из сырья, масс.дол.,%;

количество непредельных удалённых из сырья, масс.дол.,%;

тепловой эффект гидрирования сернистых соединений, кДж/кг;

тепловой эффект гидрирования непредельных соединений, кДж/кг.

Суммарное количество реакционной смеси на входе в реактор составляет 117,44 кг (из таблицы 6).

Определяем количество серы, удалённой из сырья .

(16) [10]

где: количество серы удалённой из сырья, масс.дол.,%;

начальное содержание серы в сырье, масс.дол.,%;

остаточное содержание серы в очищенном дизельном топливе, масс.дол.,%.

масс.дол.,% (16)[10]

Определяем глубину гидрообессеривания.

(17)[10]

где: глубина гидрообессеривания, доли;

количество серы удалённой из сырья, масс.дол.,%;

начальное содержание серы в сырье, масс.дол.,%.

(17) [10]

т.е. глубина гидрообессеривания должна быть 90%.

Глубину гидрирования непредельных углеводородов можно принять равной глубине обессеривания.

(18) [10]

где: количество непредельных удалённых из сырья, масс.дол.,%;

СН – содержание непредельных углеводородов , масс.дол.,%;

степень (глубина) гидрообессеривания, доли.

масс. дол.,%. (19) [10]

Количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений (на 100 кг сырья) при заданной глубине обессеривания, равной 0,9 составит:

(20) [10]

где: количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений, кДж;

количество разложившихся сероорганических соединений, кг;

При расчёте на 100 кг сырья оно численно равно содержанию отдельных сероорганических соединений в масс. дол.%. (из исходных данных).

тепловые эффекты гидрогенолиза гетероорганических соединений, кДж/кг

Таким образом по формуле (20) и справочным данным приложения Б находим количество теплоты, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений.

к Дж

Количество тепла, выделяемое при гидрировании непредельных углеводородов, равно 126кДж/моль

(21) [10]

где: количество тепла, выделяемое при гидрировании непредельных соединений, кДж;

тепловой эффект гидрирования непредельных соединений, кДж/кг;

количество непредельных удалённых из сырья, масс.дол.,%;

М – средняя молекулярная масса сырья.

кДж (21) [10]

Среднюю теплоёмкость ЦВСГ находят по формуле:

(22) [10]

где: средняя теплоёмкость ЦВСГ, кДж/(кг*К);

теплоёмкость отдельных компонентов с учётом поправок на температуру и давление, кДж/(кг*К); (приложение В)

массовые доли компонента в ЦВСГ (таблица 4).

кДж/(кг*К) (22)[10]

Энтальпию паров сырья при 350°С определяют по графику.

кДж/кг

Поправку на давление находим по значениям приведённых температуры и давления. Абсолютная критическая температура сырья определяется с использованием графика.

График для определения псевдокритических параметров нефтяных фракций в зависимости от их молекулярной массы М и характеризующего фактора К.

(23) [10]

где: К – характеризующий фактор;

относительная плотность;

Тср – температура, К.

(24) [10]

tн.к. – температура начала кипения сырья, °С;

tк.к. – температура конца кипения сырья, °С;

(24) [10]

(23)[10]

По графику приложения Д по найденным значениям молекулярной массы сырья (формула 11) и характеризующего фактора (формула 23) определяем абсолютную критическую температуру.

Ткр=733К

Приведённая температура равна:

(25)[10]

где: температура на входе в реактор, °С;

Ткр – абсолютная критическая температура, К.

(25) [10] Критическое давление сырья вычисляют по формуле (26):

(26)[10]

где: критическое давление сырья, МПа;

К – характеризующий фактор;

Ткр – критическая температура сырья;

Мс – молекулярная масса сырья.

МПа (26) [10]

Тогда приведённое давление определяем по формуле (27):

(27)[10]

Р – давление в реакторе, МПа (из исходных данных);

приведённое давление;

критическое давление сырья, МПа.

(27) [10]

Для найденных значений Тпр. и Рпр.

(28)[10]

где: поправка на давление;

Мс – молекулярная масса сырья;

Т - температура на входе в реактор, К;

Преобразуя формулу (28) определим значение поправки энтальпии на давление.

кДж/кг (28)[10]

Энтальпия сырья с поправкой на давление равна

кДж/кг (29)[10]

Теплоёмкость сырья с поправкой на давление равна:

(30)[10]

где: теплоёмкость сырья с поправкой на давление, кДж/кг;

температура на входе в реактор, °С;

энтальпия сырья с поправкой на давление, кДж/кг.

кДж/кг (30)[10]

Средняя теплоёмкость реакционной смеси составляет:

(31) [10] где: средняя теплоёмкость реакционной смеси, кДж/(кг*К)

теплоёмкость сырья с поправкой на давление, кДж/кг;

средняя теплоёмкость ЦВСГ, кДж/(кг*К);

- массовый процент водородсодержащего газа и циркулирующего водородсодержащего газа поступающего на установку.масс.%.(из мат. баланса реактора);

- общее количество поступающих на переработку веществ, масс.%. (из мат. баланса реактора).

кДж/(кг*К) (31)[10]

Подставляем найденные величины в уравнение (16):

°С

Для определения температуры реакционной смеси при разных глубинах обессеривания необходимо построить график зависимости температуры реакционной смеси от остаточного содержания серы в бензине. Теплоёмкость реакционной среды не изменяется, поэтому зависимость t от S линейная, и для построения графика достаточно двух точек.

Данные для построения графика зависимости температуры реакционной смеси от остаточного содержания серы в бензине представлены в таблице 15.

 

Таблица 15.

точка
температура, С
содержание серы S, % масс. 0,9 0,7

 

График зависимости температуры реакционной смеси от остаточного содержания серы в бензине.

 

рисунок 1.

Скорость гидрогенолиза r сернистых соединений описывается уравнением:

(32)[10]

где: r - скорость гидрогенолиза сернистых соединений;

S – содержание серы в продукте, масс.дол.,%;

k – константа скорости реакции;

n – порядок реакции.

При гидрировании индивидуальных сернистых соединений n=1, при гидрогенолизе нефтяных фракции обычно .

(33)[10]

где: элемент объёма реактора, м;

подача сырья в реактор, м3/ч.

Подставив выражение в уравнение (32) получим уравнение для расчёта реакционного объёма при гидроочистке нефтяных фракций.

(34)[10]

где: r - скорость гидрогенолиза сернистых соединений;

S – содержание серы в продукте, масс. дол. ,%;

k – константа скорости реакции;

n – порядок реакции;

элемент объёма реактора, м;

подача сырья в реактор, м3/ч.

По справочным данным определяем кинетические константы процесса:

кДж/моль

n=2.

Второй порядок реакции объясняется неодинаковой реакционной способностью сернистых соединений, содержащихся в нефтяных фракциях.

Данные необходимые для расчёта скорости r и обратной скорости при разных глубинах обессеривания, сводят в таблицу 16.

 

Таблица 16.

Показатели содержание серы, масс. дол.,%
0,9 0,85 0,8 0,75 0,7
t , °С 420,6 421,5 422,2
Т, К 693,6 694,5 695,2
S2 0,81 0,72 0,64 0,56 0,49
116,3*103 112,1*103 111*103 109,9*103 107,7*103
522,9*103 517,9*103 512,8*103 507,7*103 497,5*103
423,6*103 372,9*103 328,2*103 284,3*103 243,8*103
, 2,36 2,68 3,05 3,52 4,10

 

 

(35) [10]

где: константа скорости реакции;

основание натурального логарифма;

энергия активации, кДж/моль;

универсальная газовая постоянная, кДж/моль*К;

температура, К.

При температуре 623К:

(35)[10]

Скорость реакции определяют по формуле:

(36)[10]

скорость реакции;

константа скорости реакции;

S – содержание серы в продукте, масс. дол. ,%;

(36)[10]

По полученным данным строят график в координатах - S зависимости обратной скорости реакции от остаточного содержания серы в гидроочищаемом бензине (рисунок 2).

рисунок 2.

Графическим интегрированием находят площадь под полученной кривой в пределах содержания серы от 2 масс.дол.,% до 0,2 масс.дол.,% .

Эта площадь численно равна интегралу:

(37) [10]

где:S – содержание серы в продукте, масс. дол. ,%;

скорость реакции.

Определяем численное значение интеграла по одному из двух способов представленных в приложении Ж.

(38)[10]

ОБЪЁМ КАТАЛИЗАТОРА И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ РЕАКТОРА

Требуемый объём катализатора в реакторе вычисляют по формуле:

(39)[10]

где: объём катализатора в реакторе, м3;

S – содержание серы в продукте, масс. дол. ,%;

скорость реакции.

Значение находят из соотношения:

(40) [10]

где: плотность сырья, кг/м3 (из исходных данных);

количество топлива поступающего на очистку, кг/ч (из мат баланса реактора);

м3/ч (40)[10]

35,85 м3 (39)[10]

Объёмную скорость подачи сырья, т.е. отношение объёма жидкого сырья, подаваемого на объём катализатора в час определяем по формуле:

(41)[10]

объёмная скорость подачи сырья, ч-1;

объём катализатора в реакторах, м3.

(41) [10]

По найденному значению вычисляют геометрические размеры реактора гидроочистки.

Принимают цилиндрическую форму реактора и соотношение высоты к диаметру равным 2:1 или Н=2D.

Тогда:

(42)[10]

Принимаем к установке 2 последовательно установленных реактора.

Объём катализатора на один реактор равен:

(43)[10]

где: объём катализатора в реакторах, м3;

объём катализатора в одном реакторе, м3;

число реакторов, шт.

м3 (43)[10]

Диаметр реактора равен:

(44)[10]

где: диаметр реактора, м;

объём катализатора в одном реакторе, м3.

м (44)[10]

Высота слоя катализатора составляет:

Н=2D (45)[10]

где: диаметр реактора, м;

Н – высота слоя катализатора, м.

м (45)[10]

Приемлемость принятой формы реактора дополнительно проверяется гидравлическим расчётом реактора.

 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ РЕАКТОРА

Потери напора не должны превышать 0,2 – 0,3 МПа.

Расчёт потери напора в слое катализатора.

Потери напора в слое катализатора вычисляют по формуле:

(46)[10]

где: потеря напора на слое катализатора,кг/м2;

Н – высота слоя катализатора, м;

порозность слоя катализатора;

динамическая вязкость, Па*с;

линейная скорость движения потока, фильтрующегося через слой катализатора, м/с;

d – средний диаметр частиц, м;

плотность газа, кг/м3;

ускорение силы тяжести, кг/с2;

Пористость слоя вычисляют по формуле:

(47)[10]

где: порозность слоя;

насыпная плотность катализатора, кг/м3;

кажущаяся плотность катализатора, кг/м3.

кг/м3;

кг/м3

(47)[10]

Линейная скорость потока равна:

(48)[10]

где: линейная скорость потока,м/с;

диаметр реактора, м;

V- объём реакционной смеси, включающий объём сырья Vс, и объём циркулирующего водородсодержащего газа VЦ, м3/ч.

Определяем объём реакционной смеси.

(49)[10]

где:V –объём реакционной смеси, м3/ч;

Vс –объём сырья, м3/ч;

VЦ – объём циркулирующего водородсодержащего газа, м3/ч;

Объём сырья рассчитывают по формуле:

(50)[10]

где:Vс –объём сырья,м3/ч;

расход сырья в реактор, кг/ч;

средняя температура в реакторе, °С.

коэффициент сжимаемости.

Коэффициент сжимаемости определяем по приложению Ж.

При Тпр=0,845 и Рпр=0,98 коэффициент сжимаемости равен 0,25.

Величина может быть найдена как средняя арифметическая между температурой ввода сырья =350°С и температурой на выходе из реактора, равной 386,65 °С.

°С

м3/ч (50)[10]

Объём циркулирующего водородсодержащего газа рассчитывают по формуле:

(51)[10]

где:VЦ – объём циркулирующего водородсодержащего газа, м3/ч;

расход циркулирующего водородсодержащего газа в реактор, кг/ч;

коэффициент сжимаемости (коэффициент сжимаемости равен 1)

средняя температура в реакторе, °С.

м3/ч (51)[10]

м3/ч (49)[10]

м/с (48)[10]

Динамическую вязкость смеси определяют по её средней молекулярной массе, равной:

(52)[10]

где: расход циркулирующего водородсодержащего газа в реактор, кг/ч;

расход сырья в реактор, кг/ч;

Мс – молекулярная масса сырья;

МЦ – молекулярная масса ЦВСГ.

(52)[10]

По уравнению Фроста находят динамическую вязкость смеси:

кг*с/м2 (53)[10]

Средний диаметр частиц катализатора d=4*10-3м (из паспорта катализатора).

Плотность реакционной смеси в условиях процесса равна:

(54) [10]

кг/м3

Таким образом:

кг/(м2*м) (46) [10]

кг/м2

Таким образом, потеря напора катализатора не превышает предельно допустимых значений 0,2-0,3 МПа.

Поэтому принимаем к установке реактор цилиндрической формы с высотой реакционной зоны 3,9 м и диаметром реакционной зоны 2,2 м.

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 480; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты