Prokofeva_T.V._i_dr._Tehnolog._raschet_reaktornogo_bloka_ustanovki_katalit._riforminga

2.2. Материальный баланс реактора (табл. 3)

Производительность реактора по сырью Gс = 41600 кг/ч. Относительная плотность сырья при 0оС ρ04= 0,768 (пересчет

по ГОСТ 8.599 при ρ204= 0,750).

Объемный расход сырья в жидкой фазе при 0оС

Объемный расход циркулирующего водородсодержащего газа

Vцг Vс k 81300 нм3/ч.

Плотность циркулирующего газа при нормальных условиях

Расход циркулирующего газа

Gцг Vцг 0цг 18700 кг/ч.

11

Таблица 3

Материальный баланс реакторного блока

При составлении материального баланса первого реактора глубина превращения сырья принята равной 50%.

2.3. Тепловой баланс реактора

Температура на входе в реактор tвх = 520оС, давление pвх = 4,0 МПа; на выходе из реактора принимаем температуру tвых = 490оС, давление pвых = 3,98 МПа. Все значения уточняются последующим тепловым и гидравлическим расчетом.

12

Таблица 4 Материальный баланс первого реактора реакторного блока

2.3.1. Энтальпия паров сырья на входе в реактор

Для пересчета величины относительной плотности сырья ρ204 в ρ1515 при 15оС можно воспользоваться приближенной формулой

1515 204 5 ,

где – температурная поправка (таблица П-1).

При tвх = 520оС и нормальном давлении p0 = 0,1 МПа, с учетом полученного ρ1515 = 0,754, энтальпия паров сырья = 393,0 ккал/кг

(рис. П-1).

Поправка к энтальпии паров сырья H при повышенном давлении вычисляется следующим образом.

13

Средняя молекулярная температура кипения сырья

tмол tоб t 142 оС,

где tоб – средняя объемная температура кипения сырья – принимается равной t50% в соответствии с разгонкой по ГОСТ 2177 (ИСО 3405, разгонка по Энглеру): на рис. 2 tоб = 144оС;

t – поправка к средней молекулярной температуре кипения сырья, определяемая по рис. П-2, с учетом величины наклона кривой разгонки по ГОСТ 2177 (рис. 2), = (t90% - t10%) / 80 = 0,46оС/% об. - t = 2 оС.

Средняя молекулярная масса сырья рассчитывается по формуле Воинова

Mсрс 60, 05 0,3tмол 0, 001tмол2 123 .

А критическая температура сырья – по формуле ИтонаПортера:

Tкр 355 0,97 a 0, 00049 a2 597 K , где a (1,8tмол 132, 7 ) 1515 293 .

Критическое давление сырья, как функция критической температуры, определяется по формуле Льюиса:

Приведенные температура и давление сырья на входе в реактор

Далее, по рисунку П-3 находят, в зависимости от пр и пр значение соотношения

14

Таким образом, поправка к энтальпии паров сырья при повышенном давлении будет такой:

H 8, 0 Tкр 38,8кДж/кг 9,3ккал/кг .

Mсрс

В результате энтальпия паров сырья при температуре и давлении на входе в реактор

Htcвх Htcвх H 383, 7 ккал/кг.

Характеризующий фактор сырья (K-фактор)

Поправка к энтальпии паров сырья на содержание ароматических углеводородов не вводится, т.к. K = 12,0 (рис. П-4).

2.3.2. Энтальпии паров непрореагировавшего сырья и риформата на выходе из реактора

Исходные данные и результаты расчета энтальпий паров непрореагировавшего сырья и риформата при tвых = 490оС и давлении pвых = 3,98 МПа представлены в табл. 5.

Таблица 5 Расчет энтальпий паров непрореагировавшего сырья и риформата

на выходе из реактора

15

Характеризующий фактор риформата K = 11,6, таким образом вводится поправка к энтальпии паров на содержание ароматических углеводородов НK = - 8,0 ккал/кг (рис. П-4). В результате, энтальпия паров риформата Нpt вых = 356,0 - 8,0 = 348,0 ккал/кг.

2.3.3. Энтальпия газообразного водорода

При температуре входа tвх = 520оС и выхода tвых = 490оС из реактора и нормальном абсолютном давлении (0,1 МПа) энтальпии газообразного водорода определяются по рис. П-5

Нвt вх = 1790 ккал/кг, Нвt вых = 1685 ккал/кг.

При высокой температуре водород близок по своим свойствам к идеальному газу, поэтому поправка к энтальпии на давление не нужна.

2.3.4. Энтальпия углеводородных газов

Средняя молекулярная масса углеводородных газов, входящих в состав водородсодержащего циркулирующего газа,

16

i 1

где Mi – молекулярная масса i-го компонента;

y i – мольная (объемная) доля i-го компонента в газе; m – число углеводородных компонентов в газе (m = 5).

Молекулярная масса и содержание углеводородных компонентов в циркулирующем газе приведены в табл. 2.

Псевдокритические параметры смеси углеводородных газов

i 1

где Tкр i, K и pкр i, МПа – критические температура и давление отдельных компонентов (табл. 6).

Мольные (объемные) доли y i углеводородных компонентов в циркулирующем газе приведены в табл. 2.

Таблица 6 Критические температуры и давления углеводородных

компонентов циркулирующего газа

17

Энтальпии смеси углеводородных газов при температуре входа и выхода из реактора и нормальном абсолютном давлении определяются по правилу аддитивности:

где yi – массовая доля углеводородных компонентов в циркулирующем газе (табл. 2);

H t i – энтальпия i-го компонента газа при нормальном давлении и температуре t (табл. 7, рис. П-6).

Таблица 7 Энтальпии углеводородных компонентов циркулирующего газа

при нормальном давлении

Результаты расчета энтальпий смеси углеводородных газов с поправками на давление можно найти в табл. 8. Поправка на давление рассчитывается по методике, представленной в п. 2.2.1.

18

Таблица 8 Расчет энтальпий смеси углеводородных газов с поправками на

давление на входе и выходе из реактора

2.3.5. Энтальпия бутан-бутиленовой фракции

Результат расчета энтальпии бутан-бутиленовой фракции на выходе из реактора с поправкой на давление см. в табл. 9.

Таблица 9 Расчет энтальпии бутан-бутиленовой фракции с поправкой на

давление на выходе из реактора

2.3.6. Тепловой эффект реакции (табл. 10)

Реакции, происходящие в реакторе каталитического риформинга, являются эндотермическими, то есть сопровождаются поглощением тепла. Для сырья заданного фракционного состава принимаем удельную отрицательную теплоту реакций 60,0 ккал/кг.

19

Продолжение табл. 10

Погрешность теплового баланса реактора – менее 1%. Таким образом, принятое ранее значение температуры на выходе из реактора tвых = 490оС не требует корректировки и повторного технологического расчета.

2.4. Определение размеров реактора

2.4.1. Определение внутреннего диаметра корпуса реактора и высоты слоя катализатора

Суммарный реакционный объем всех реакторов установки каталитического риформинга:

20