5.2 Технологический расчет основного оборудования
5.2.1 Расчет реакторов
Определяют объем катализатора в реакторе (VK) по формуле :
Vк = Vc/ω [6, с.152] (5.78)
где -Vc – объем сырья при 20 оС, м3/ч;
ω – объмная скорость подачи жидкого сырья, ч-1;
VK= 90,52/4 = 22,63 м3
Объем паров сырья (Vс) на входе в реактор, м3/с, определяется по формуле :
Vc = 22,4×((tср + 273)/273) × (0,1/Р) × (1/3600) × Z × (Gc/Мср) [6, с.152] (5.79)
где -Gc - расход сырья в реактор, кг/ч;
Z - коэффициент сжимаемости = 0,25; [8, с.336]
tср - средняя температура в реакторе, 0С;
Мср - средняя молекулярная масса сырья;
Р - давление в реакторе, МПа.
Vc= 22,4 × ((290 + 273)/273) × (0,1/3,5) × (1/3600) × 0,25 × (68612,8/118,73)= =0,053 м / с
По формуле Войнова находим среднюю молекулярную массу:
Мср= 60 +0,3 × tcр+0,001× tcp2 [6, с.146] (5.80)
Мср= 60 + 0,3 × 135 + 0,001 × 18225 =118,73
Суммарный объем ВСГ (VВСГ) на входе в реактор определяют по формуле (5.82):
Vвсг = (Gc/ρ) × Кцвсг×((tср + 273)/273) × (0,1/Р) ×(1/3600) × Z [6, с.152] (5.81)
Где Z = 1
VВСГ= (68612,8/758) × 200 × ((290 + 273)/273) × (0,1/3,5) × (1/3600) × 1 = =0,30 м /с
Находят секундный объем смеси паров сырья и ЦВСГ при температуре и давлении на входе в реактор (VCM) по формуле :
VCM = Vc + Vвсг , [6, с.152] (5.82)
где- Vc - объем паров сырья при температуре (t) и давлении (P) в реакторе, м3/ч;
Vвсг - объем циркулирующего и свежего ВСГ при тех же условиях, м3/ч.
Vсм = 0,054 + 0,3 = 0,353 м /с
Состав ЦВСГ приведен в таблице 5.19
Таблица 5.19 - Состав ЦВСГ
-
Компоненты
H2
CH4
C2H4
C3H8
C4H10
C5H12
мол. д.
0,827
0,059
0,045
0,037
0,018
0,015
масс. д.
0,215
0,123
0,175
0,211
0,136
0,140
Средняя молекулярная масса ЦВСГ МЦВСГ равна:
Мцвсг = 2 × 0,827 + 16 × 0,059 + 30 × 0,045 + 44 × 0,037 + 58 × 0,018 + 72 × 0,015 = 7,7 кг/кмоль.
Определив суммарный объем смеси (VCM), находят сечение и диаметр реактора по формулам (5.84) и (5.85):
F = Vсм/u, [6, с.152] (5.83)
где u – линейная скорость движения сырья, принимается 0,2 м/с.
F = 0,353/0,2 = 1,77 м2
d = √(4 ×F)/π [6, с.152] (5.84)
d =√ (4 × 1,77)/3,14 = 1,5 м
На действующей установке гидрогенизации бензиновой фракции d=1,6 м
Зная сечение аппарата и объем катализатора по формуле (5.86) определяем высоту слоя катализатора:
hKАT = Vк/F [6, с.152] (5.85)
hKАT = 23,63 / 1,77 = 13,35 м
Реактор заполняют катализатором на высоту 2/3 высоты цилиндрической части аппарата, следовательно, высота цилиндрической части реактора по формуле равна:
hцил = (hKАT × 3)/2 [6, с.152] (5.86)
hцил = (12,79 × 3) /2 = 19,2 м
Общая высота реактора по формуле (5.88):
Н = hцил + 2 × d [6, с.153] (5.87)
Н = 19,2 + 2 × 1,5 = 22,2 м.
Установочная высота реактора Н = 22,2 м, и d = 1,5 м.
На установке принято 2 реактора с d = 1,6 м, каждый, и высотой катализаторного слоя, в первом реакторе hкат = 6,9 м, а во втором hкат = 6,13 м. Соответственно высота первого реактора
Н = 15,07 м, а второго Н = 12,4 м.