5.3 Тепловой баланс реактора

При составлении теплового баланса реактора необходимо учитывать влияние давления на энтальпии газов и паров ГСС и ГПС.

5.3.1 Расчет парциального давления гсс на входе и гпс на выходе из реактора

Расчеты парциального давления ГСС на входе и ГПС на выходе из реактора представлены в табл.5.6-5.7.

Молярную массу продуктов рассчитаем по формуле Крэга:

где - плотность продукта при 15°С

_сырья = 0,847

_годт= 0,842

_БО = 0,729

Таблица 5.5. Расчет парциального давления компонентов на входе в реактор

Компоненты	Gi, кг/ч	Мi, кг/кмоль	Ni, кмоль/ч	Yi	Yi*P, Мпа
Сырье	111940	204,4	548	0,145	0,724
СВСГ	903	2,0	448	0,119	0,593
ЦВСГ	16845	6,0	2786	0,737	3,683
ИТОГО	129688		3782	1,000	5,000

Таблица 5.6. Расчет парциального давления компонентов на выходе в реактор

Компенентны	Gi, кг/ч	Мi, кг/кмоль	Ni, кмоль/ч	Yi	Yi*P, Мпа
Дизельное топливо	109599	197,9	554	0,162	0,779
Бензин-отгон	1470	107,4	14	0,004	0,019
УВГ	691	23,5	29	0,009	0,041
H2S	1083	34,0	32	0,009	0,045
ЦВСГ	16845	6,0	2786	0,816	3,916
ИТОГО	129688		3415	1,000	4,800

5.3.2 Расчет энтальпий сырья, продуктов реакции, свсг и цвсг при парциальном давлении в реакторе

Определяем свойства вакуумного газойля и гидроочищенного вакуумного газойля:

- определяем характеризующий фактор данного нефтепродукта

К= ,

где t_{ср. мол} – средняя молекулярная температура кипения нефтепродукта.

Среднюю молекулярную температуру кипения нефтепродукта находим по формуле:

t_ср.мол = t_ср.об. – Δt,

где t_ср.об. – средняя объемная температура кипения нефтепродукта, °С; Δt – поправка.

Средняя объемная температура кипения определяется по данным разгонки по ГОСТ (рис. 5.1):

t_ср.об.= (t_10% + t_50% + t_90%)/3,

где t₁₀;t₅₀;t₉₀; - температуры отгона 10%, 50%, 90% по ГОСТ в °С.

Определяем наклон кривой разгонки по формуле:

tg∠ГОСТ= (t_90% - t_10%)/80

По графику находим поправку к средней молярной температуре кипения Δt.

от К и М по графику находим псевдокритические параметры фракции: температуру Т_пс.кр. и давление Р_пс.кр..

Находим приведенную температуру Т_rи приведенное давление P_rпо формулам:

; ,

где Р_н.п. – парциальное давление нефтепродукта.

Для дизельной фракции:

1. t_ср.об.= (222 + 268 + 318)/3 = 269⁰С

2. tg ∠ГОСТ = (318 - 222)/80 = 1,2⁰С/%

3. Δt=8⁰С

4. t_ср.мол. = 269 - 8 = 261⁰С

5. = 0,847

6)

7. М = 204,4 г/моль

8) Т_пс.кр = 455 °С

Р_пс.кр = 1,8 МПа

Для гидроочищенного дизельного топлива:

1. t_ср.об.= (237 + 268 + 318)/3 = 274⁰С

2. tg ∠ГОСТ = (318 - 237)/80 = 1,01⁰С/%

3. Δt=7⁰С

4. t_ср.мол. = 274 – 7 = 267⁰С

5. r¹⁵₁₅ = 0,842

6. 

7. М = 197,9 г/моль

8. Т_пс.кр = 445 °С

Р_пс.кр = 1,85 МПа

По графику в зависимости от приведенных параметров находим поправку на давление , а затем поправку к энтальпии (ΔН) :

Определяем энтальпии сырья при температурах 100, 200, 300 и 400⁰С по формуле

,

где - энтальпия паров при атмосферном давлении и температуре t⁰С;

Энтальпия газообразного сероводорода в зависимости от температуры приведена в табл. 5.16.

Таблица 5.7. Энтальпия газообразного сероводорода

Температура, 0С	Энтальпия, кДж/кг
100	105
150	161
200	218
250	278
300	339
350	406
400	476

В табл. 5.17 — 5.19 нагляно представлен расчет энтальпий паров сырья, гидрогенизата и бензин отгона. Методика расчета энтальпий нефтяных фракциий взята в соответствии с [1].

Таблица 5.8. Определение энтальпий паров сырья при парциальном давлении сырья на входе(0,78Мпа).

Показатели	Значение показателей
Температура ˚ С	100	250	270	340	350
Температура К	373	523	543	613	623
Температура приведенная	0,51	0,72	0,75	0,84	0,86
Давление приведенное	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43
Отношение , кДж/(кмоль 0С)	44	21	16,8	11	9,5
Поправка на давление , кДж/кг	154,1	73,5	58,8	38,5	33,3
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг	516,2	829,1	877,1	1056,8	1084,0
Энтальпия при повышенном давлении, кДж/кг	362,1	755,6	818,3	1018,3	1050,7

Таблица 5.9. Определение энтальпий паров гидрогенизата при его парциальном давлении (0,78 Мпа).

Показатели	Значение показателей
Температура ˚ С	100	200	340	350	355	360
Температура К	373	473	613	623	628	633
Температура приведенная	0,52	0,66	0,85	0,87	0,87	0,88
Давление приведенное	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43
Отношение , кДж/(кмоль 0С)	45	25,1	10,5	10	9,7	9,5
Поправка на давление , кДж/кг	157,6	87,9	36,8	35,0	34,0	33,3
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг	517,5	717,2	1059,0	1086,1	1099,9	1113,7
Энтальпия при повышенном давлении, кДж/кг	359,9	629,3	1022,2	1051,1	1065,9	1080,4

Парциальные давления паров бензина-отгона и дизельного топлива близки к атмосферному давлению, поэтому энтальпии паров этих нефтепродуктов можно принять как энтальпии при атмосферном давлении.

Таблица 5.10. Энтальпии бензина-отгона

Температура	Энтальпия бензина-отгона, кДж/кг
	Паровая фаза	Жидкая фаза
100	546,9	217,4
200	753,7	474,6
300	998,8	771,4
340	1107,6	901,3
350	1135,7	934,8
355	1150,0	951,6
360	1164,3	968,6

Расчет энтальпий ЦВСГ, СВСГ и углеводородных газов приведен в табл. 5.11, 5.12 и 5.13 соответственно.

Таблица 5.11. Расчет энтальпий ЦВСГ при р=4,3Мпа.

Таблица 5.12. Расчет энтальпий СВСГ при р=4,3Мпа.

Компонент		Температура,˚С
	Yi	100		200		270		340		350
		Hi, кДЖ/кг	Hi*Yi, кДж/кг	Hi, кДЖ/кг	Hi*Yi, кДж/кг	Hi, кДЖ/кг	Hi*Yi, кДж/кг	Hi, кДЖ/кг	Hi*Yi, кДж/кг	Hi, кДЖ/кг	Hi*Yi, кДж/кг
Водород	0,992	1460,0	1448,4	2920,0	2896,8	3942,0	3910,7	4964,0	4924,6	5110,0	5069,4
Метан	0,008	586,6	4,7	879,9	7,0	1110,4	8,8	1340,8	10,7	1374,3	10,9
Итого			1453,1		2903,8		3919,5		4935,2		5080,3

Таблица 5.13. Расчет энтальпий УВГ при р=4,3 Мпа

Зависимости энтальпий от температуры для сырья, гидрогенизата и бензин-отгона

Рис. 5.2

Зависимости энтальпий от температуры для СВСГ, ЦВСГ и газов реакций

Рис. 5.3