Значения энтальпии при данной температуре

Компоненты	Содержание , массовые доли	Энтальпия, кДж/ч
		713 К		743 К
Сумма	0,1100 0,0425 0,0982 0,0891 0,0460 0,0571 0,1936 0,0557 0,3078 1,0000	6374 1274 1120 1098 1095 1090 1402 1395 1394 -	705,6 51,5 103,7 93,2 51,1 63 455,1 25,2 312,5 1860,9	6818 1383 1223 1196 1193 1186 1498 1492 1490 -	754,8 55,9 113,2 101,5 55,7 68,6 486,3 27 334,1 1997,1

Методом экстраполяции находим, что соответствует =673К.

Оптимальное снижение температуры процесса в первом реакторе составляет 40-50К, во втором 20-25 К и в третьем 7-10 К. В данном случае с целью сокращения расчетов второго и третьего реакторов принято максимальное значение перепада температуры.

4.3. Тип реактора и основные размеры

Диаметр реактора рассчитаем так, чтобы перепад давления в слое катализатора не превышал допустимого значения .

На укрупненных установках применяют реакторы с радиальным вводом сырья. Схема к расчету размеров реактора с радиальным вводом дана на нижеследующем рисунке. Аппарат представляет собой сосуд с внутренним перфорированным стаканом 3, куда загружают катализатор 2. Газосырьевая смесь поступает через ввод 8 в кольцевой зазор между футеровкой 10 и стаканом 3, выводится через перфорированную трубу 7.

Величину для реактора примем по данным укрупненной установки:

где 0,5 – доля гидравлического сопротивления слоя в общем гидравлическом сопротивлении реактора.

Последующим расчетом принятое значение должно быть подтверждено.

Для расчета величины воспользуемся формулой:

где - потери напора на 1 м высоты (толщины) слоя катализатора, Па/м; - порозность слоя; - скорость фильтрования, м/с; - плотность газов, кг/м ; - кинематическая вязкость, ; - эквивалентный диаметр частиц катализатора, м.

Порозность слоя катализатора при допущении упорядоченного расположения частиц катализатора равна:

где числитель – объем шара, эквивалентный объему частицы катализатора цилиндрической формы, а знаменатель – объем куба, описанного вокруг шара.

Цилиндрические частицы алюмоплатинового катализатора риформинга имеют диаметр 2-3 мм и высоту 4-5 мм. Если принять диаметр цилиндрика равным d=0,003 м и высоту равной H=0,005 м, то

Числовое значение порозности при :

Скорость радиального фильтрования газовой смеси в наиболее узком сечении у сетки трубы:

Величину - объем газов, проходящих через свободное сечение реактора, найдем по формуле:

где – количество газовой смеси в реакторе, кг/ч; - средняя температура в реакторе, К; Z=1 – коэффициент сжимаемости газа, значительно разбавленного водородом; - средняя молекулярная масса газовой смеси; - среднее давление в реакторе, Па.

Средняя температура в реакторе равна:

Среднее давление в реакторе примем равным:

Па

Т огда

Площадь сетки у трубы:

где – диаметр сетки у трубы, м; - высота сетки, м.

Примем диаметр реактора м, диаметр сетки =0,5м. Высоту сетки вычислим по формуле:

, где – высота слоя катализатора в реакторе, м.

Величину F найдем следующим образом:

Тогда

площадь сетки у трубы

Подставив числовые значения величин в формулу для скорости фильтрации, получим:

Плотность газовой смеси на выходе из реактора:

где – плотность компонентов газовой смеси, кг/м ; - содержание компонентов в газовой смеси, мол. доли (объемн. доли).

Плотность компонентов газовой смеси при средней температуре 748 К в реакторе:

где – средние молекулярные массы компонентов.

Результаты расчета плотности:

Таблица 4.10.

Расчет плотности

Компоненты	Содержание , мол. доли	Плотность , кг/м	, кг/м
Сумма	0,0253 0,0182 0,0279 0,7814 1,0000	62,75 63,91 66,22 3,73 -	1,588 1,163 1,848 2,915 7,514

Кинематическую вязкость газовой смеси в нашем случае вычислим по формуле Манна:

, где – содержание компонентов в газовой смеси, покидающей реактор, мол. доли; - кинематическая вязкость компонентов при средней температуре в реакторе, .

Кинематическая вязкость водорода, метана, этана, пропана, бутана, и пентана при температуре находим в справочной литературе, пользуясь методом экстраполяции.

Кинематическая вязкость ароматических, нафтеновых и парафиновых углеводородов при температуре рассчитывается по формуле:

где – динамическая вязкость, ; - плотность углеводородов, кг/м .

Динамическая вязкость углеводородов:

где – динамическая вязкость углеводорода при температуре 273 К, ; - температура кипения углеводорода, К.

Динамическую вязкость углеводородов по известной величине из средней молекулярной массы определяем из номограммы.

Таблица 4.11.