3.3.Количество катализатора, необходимое для проведения реакции

Приняв насыпную массу катализатора , найдем количество катализатора:

кг.

Риформинг бензиновых фракций осуществляет в блоке из трех или четырех последовательно соединенных реакторов. Примем число реакторов . Катализатор между реакторами распределен в отношении 1:2:4.

Таблица 3.6.

Общее количество катализатора первоначально распределенное между тремя реакторами

Номер реактора	Количество катализатора
	,	, кг
1 2 3 Сумма	20,15 40,3 80,6 141	12090 24180 48360 84600

4. Расчет первого реактора

4.1. Материальный баланс первого реактора

Константа скорости реакции ароматизации. Зная температуру подачи сырья в первый реактор К, из графика Приложения 2 при получим .

Константа химического равновесия реакции ароматизации.

При К по уравнению (14) найдем:

Уменьшение количества нафтеновых углеводородов в результате реакции ароматизации. Подставив числовые значения найденных величин в (15), определим относительное уменьшение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате первой реакции:

После разделения переменных и интегрирования имеем:

Знак минус в левой части полученного уравнения указывает на уменьшение количества нафтеновых углеводородов в результате реакции их ароматизации, знак плюс в правой части – на преобладание прямой реакции. Если бы в правой части уравнения был получен знак минус, то преобладала бы обратная реакция.

Величина для первого реактора:

, где - количество сырья, подаваемого в первый реактор, кмоль/ч.

Доля нафтеновых углеводородов, подвергнутых ароматизации, равна:

Вычислим количество нафтеновых углеводородов, которое осталось после реакции ароматизации:

Количество нафтеновых углеводородов, которое превратилось в ароматические углеводороды, равно:

Константа скорости реакции превращения нафтеновых углеводородов в парафиновые. При температуре сырья К и из графика Приложения 2 найдем:

Константа химического равновесия реакции превращения нафтеновых углеводородов в парафиновые. При температуре К по уравнению (15) имеем:

Величина меньше 1 указывает на преобладание обратной реакции – превращение парафиновых углеводородов в нафтеновые.

Увеличение количества нафтеновых углеводородов в результате реакции превращения парафиновых углеводородов в нафтеновые.

Подставив числовые значения в уравнение (11), вычислим относительное увеличение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате второй реакции:

Разделяя переменные и интегрируя, получим долю парафиновых углеводородов, подвергнутых превращению в результате второй реакции:

.

Количество нафтеновых углеводородов после проведения первой и второй реакций:

.

Количество парафиновых углеводородов, превращенных в нафтеновые:

.

Константа скорости реакции гидрокрекинга нафтеновых углеводородов. При К и из графика Приложения 2 найдем .

Уменьшение количества нафтеновых углеводородов в результате реакции гидрокрекинга. Подставив числовые значения величин в уравнение (12), определим относительное уменьшение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате третьей реакции:

Разделяя переменные и интегрируя, получим долю нафтеновых углеводородов, подвергнутых гидрокрекингу:

Количество нафтеновых углеводородов, которое осталось после проведения первых трех реакций:

Количество нафтеновых углеводородов, которое подвергнуто гидрокрекингу:

Уменьшение количества парафиновых углеводородов в результате реакции гидрокрекинга. По уравнению (13) вычислим относительное уменьшение количества парафиновых углеводородов в реакторе в результате четвертой реакции:

При этом следует иметь в виду, что константы скоростей реакций гидрокрекинга нафтеновых и парафиновых углеводородов равны .

Доля парафиновых углеводородов, подвергнутых гидрокрекингу:

Количество парафиновых углеводородов питания, которое осталось после реакции гидрокрекинга:

Количество парафиновых углеводородов, которое подверглось гидрокрекингу и превратилось в газ, рано:

Материальный баланс реакций в реакторе.

На основе рассчитанного количества прореагировавшего сырья и стехеометрических уравнений (6)-(9) сделан расчет материального баланса реакций.

Таблица 4.1.

Материального баланса реакций

Количество компонентов, вступивших в реакцию, кмоль/ч	Количество продуктов реакции, кмоль/ч
209

Из этой таблицы следует, что в результате гидрокрекинга получается углеводородный газ, который обогатит циркулирующий газ.

Количество углеводородного газа, образовавшегося в реакторе, при n=8,2 равно:

Состав газа, покидающего реактор. Состава газа, покидающего реактор, рассчитаем на основе уже имеющихся данных. Этот расчет необходим для составления материального баланса реактора.

Таблица 4.2

Состава газа, покидающего реактор

Компоненты	Приход, кмоль/ч	Расход, кмоль/ч
Сумма Циркулирующий газ Сумма Всего	198,4 510,1 708,5 1417 12180 566,5 708,2 424,9 141,6 141,6 14162,8 15579,8	198,4+209=407,4 510,1-198,4+10,9-28,6=294 708,5-10,9-55=643 1344,4

Материальный баланс реактора. Материальный баланс реактора составляется для определения выхода продуктов риформинга.

Таблица 4.3.