Расчет первого реактора

I. Материальный баланс первого реактора.

Температура подачи сырья в первый реактор Твх1=803 К. По данной температуре из графика [5,254] определяем К1=314,5*10^-9 кмоль/(чПакг катализатора).

По уравнению (9) при Твх1 найдем

1. Константа химического равновесия реакции ароматизации:

Кр1=9,81³*10¹²*е^{46,15-25600/803}=14.96*10²⁰ Па

Подставив числовые значения найденных величин в уравнение (5), определим относительное уменьшение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате первой реакции:

-dNн/dvR=314.5*10^-9*119*10³-(314.5*10^-9/14.96*10²⁰)*39.1*10³*2682*10³=0.0374 кмоль/(чкг катализатора)

-Nн11=0,0374*vR1

Знак минус указывает на уменьшение количества нафтеновых углеводородов в результате реакции ароматизации, знак плюс в правой – на преобразование прямой реакции.

2. Для первой реакции: vR1=Gk1/nc1=11760/1377=8.53 кг катализатора/(кмоль/ч)сырья

nc1=nc – количество сырья, подаваемого в первый реактор, кмоль/ч

3. Доля нафтеновых углеводородов, подвергнутых ароматизации:

-Nн11=0,0374*8,53=0,3108

4. Количество нафтеновых углеводородов, которое осталось после реакции ароматизации:

nн11=(Ycн1-Nн11)*тс1=(0,3820-0,3108)*1377=98 кмоль/ч

Усн – мольная доля нафтеновых углеводородов в сырье (табл. 5).

5. Количество нафтеновых углеводородов, которое превратилось в ароматические:

Nн1=ncн1-ан11=526-98=428 кмоль/ч

6. Константа равновесия для превращения нафтеновых углеводородов в парафиновые:

Кр2=9,81^-1*10^-3*e(4450/803-7.12)=0.00209*10^-3 Па

Величина Кр2<1 указывает на преобладание обратной реакции – превращение парафиновых углеводородов в нафтеновые.

7. Доля парафиновых углеводородов, подвергнутых превращению в результате второй реакции:

Nн12=0,5894*10^-3*8,53=0,0050

8. Количество нафтеновых углеводородов после проведения первой и торой реакций:

nн12=(Ycн1-Nн11+Nн12)*nc1=(0.3820-0.3108+0.0050)*1377=105 кмоль/ч

9. Количество парафиновых углеводородов, превращенных в нафтеновые:

Nнп1=nн12-nн11=105-98=7 кмоль/ч

10. Константа скорости реакции гидрокрекинга нафтеновых: Кр3=0,1 кмоль/(ч*кг катализатора)

11. Доля нафтеновых, подвергнутых гидрокрекингу:

-Nн13=0,00347*vR1=0.00347*8.53=0.0296

12. Количество нафтеновых, которое осталось после первых трех реакций:

Nн13=(Ycн1+Nн11+Nн12-Nн13)*nc1=(0,3820-0,3108-0,0050-0,0296)*1377=64,1 кмоль/ч

13. Количество нафтеновых углеводородов, подвергнутого гидрокрекингу:

nнг1=nн12-ny13=105-64.1=40.9 кмоль/ч

14. Константа скорости реакции гидрокрекинга парафиновых:

К3=К4=0,1 кмоль/(ч* кг катализатора)

15. Доля парафиновых:

-Nп1=0,00446*vR1=0.00446*8.53=0.0381

16. Количество парафиновых углеводородов питания, котрое осталось после гидрокрекинга:

nп14=(Ycп1-Nп1)*nc1=(0,4910-0,0381)*1377=623,8 кмоль/ч

17. Количество парафиновых углеводородов питания, которое подверглось гидрокрекингу и превратилось в газ:

Nпг1=nп1-nп14=676,2-623,8=52,4 кмоль/ч

II. Материальный баланс реакций в реакторе

На основе рассчитанного количества прореагировавшего сырья и стехиометрических уравнений (1)-(4) в табл. 9 сделан расчет материального баланса

Количество компонентов, вступивших в реакцию, кмоль/ч	Количество продуктов реакции, кмоль/ч
428СnH2n	428CnH2n-6
7CnH2n+2	7CnH2n+7H2
40.9CnH2n+2+52.4n-3/2H2	40.9n/15(CH4+C2H6+C3H8+C4H10+C5H12)
	52.4n/15(XCH4+C2H6+C3H8+C4H10+C5H12)

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

1. Количество углеволородного газа, образовавшегося в реакторе при n=7.7:

(40,9+52,4)*7,7/15*(СН4+С2Н6+СНР8+С4Н10+С5Н12)=47,9*(СН4+С2Н6+СНР8+С4Н10+С5Н12)

2. Состав газа, покидающего реактор(табл. 10)

Компоненты	Приход, кмоль/ч	Расход, кмоль/ч
CnH2n-6	174,8	174,8+428=602,8
CnH2n	526,0	526,0-428+7-40,9=64,1
CnH2n+2	676,2	676,2-7-52,4=616,8
Сумма	1377,0	1283,7
Н2	11840,0	11840+428*3+7-40,9*7,7/3-52,4*(7,7-3/3)=12943,7
СН4	551,0	551,0+47,9=598,9
С2Н6	688,0	688,0+47,9=735,9
С3Н8	415,6	415,6+47,9=463,5
С4Н10	137,7	137,7+47,9=185,6
С5Н12	137,7	137,7+47,9=185,6
Сумма	13770,0	15113,2
Всего	15147,0	16396,9