Гидроочистка компонента топлива РТ
.pdf
Консорциум н е д р а
Рисунок 3 - Принципиальная схема реактора установки гидроочистки
7.1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ
Исходные данные:
−производительность установки -17245,37кг/ч или 1000000млн т/год;
−алюмокобольтмолибденовый катализатор
−молекулярная масса серы - 32 моль
−кратность циркуляции водород содержащего газа Кц=500нм3/м3
−давление 7Мпа
Общая информация о фракции представлена в таблице 8.
Таблица 8 - Информация о фракции
Температ |
Выход (на |
|
Фракционный состав, оС |
Содержан |
Содержание |
|||||
ура |
нефть), % |
|
|
|
|
|
|
ие |
серы, % |
|
отбора, |
|
|
|
|
|
|
|
ароматич |
|
|
оС |
|
|
|
|
|
|
|
еских |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
углеводор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
одов, % |
|
|
|
|
|
н.к |
10% |
50% |
90% |
98% |
|
об |
меркаптан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ще |
овой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
Ромашкинская нефть (пашийский горизонт) |
|
|
|
|||||||
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
130-240 |
17,0 |
0,7820 |
152 |
159 |
177 |
212 |
235 |
- |
0,8 |
0,3 |
7.1.1 ВЫХОД ГИДРООЧИЩЕННОГО ТОПЛИВА Выход гидроочищенногокеросина РТ (% мас.) на исходное сырье равен (1):
(1)
где S -количество удаленной из сырья серы, % мас.
BРТ = 100-1,1=98,9% масс.
7.1.2 РАСХОД ВОДОРОДА НА ГИДРООЧИСТКУ Водород расходуется на:
) гидрогенолизсероорганических соединений; ) гидрирование непредельных соединений;
) отдув ЦВСГ для поддержания заданной концентрации водорода; ) растворение в гидрогенизате;
) потери из-за механических неплотностей в аппаратуре и коммуникациях.
Расход на гидрогенолиз определяется формулой, % масс.(2):
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
G1= m ·S (2)
Где G1 - расход водорода,% мас. на сырье; S - количество серы удаляемое при гидроочистке, % мас. на сырье; m -
коэффициент, зависящий от характера сернистых соединений: сероводород - 0;свободная сера - 0,0625; меркаптаны -
0,062; сульфиды - 0,125; дисульфиды - 0,0938; тиофены - 0,25; бензтиофены - 0,187; тиофаны - 0,125. Если в исходном сырье содержится ряд сернистых соединений ,то расход водорода определяется для каждого из них по отдельности, а
затем полученные результаты суммируются.1=(0,062·0,3)+(0,25·0,8)=0,39 % мас.
При содержании в сырье большого количества непредельных соединений расход на их гидрирование рассчитывается по формуле (3):
(3)
Где G2 - расход водорода на сырье; GH - разность содержания непредельных углеводородов в сырье и гидрогинезате; М - средняя молекулярная масса сырья. Но так как в моем сырье непредельных углеводородов нет, то :
G2=0 % мас.
Расход водорода на отдув появляется в связи с тем ,что для поддержания оптимального его парциального давления приходится непрерывно выводить (отдувать) из системы небольшую часть ЦВСГ и изменять его свежим. При
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
отсутствии таких данных на предприятии можно принять расход водорода на отдув при гидроочистке керосинов 0,03 -
0,04% мас. на сырье.
G3=0,04 % мас.
Потери водорода через не плотности можно определить по формуле (4):
(4)
Где Кц - кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм3/м3; ρ - плотность,кг/м3; МН2 - молекулярная масса водорода.
Для приближенных расчетов общего расхода водорода можно использовать ориентировочные данные по расходу водорода на растворение:
G5=0,08 % мас (5)
Таким образом, общий расход водорода в процессе гтдроочистки будет равен:
Gобщ=G1+G2+G3+G4+G5 (6)
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
Gобщ=0,39+0+0,04+0,06+0,08=0,57 % мас.
Расход ЦВСГ на 100 кг сырья находим по формуле (7):
(7)
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
Где Мц - кратность циркуляции подачи сырья:
Общий расход ЦВСГ составит:
На основе полученных данных можно составить материальный баланс установки.
Сначала рассчитываем выход сероводорода по формуле (8):
(8)
Таким образом, балансовым сероводородом поглощается:
,17 - 1,1=0,07 % мас.
Количество водорода, вошедшего при гидрировании в состав продукта, равно:
,39 - 0,07=0,32 % мас.
Уточненный выход гидроочищеного топлива составляет: ,9+0,32=99,12 % мас.
Состав ЦВСГ приведен в таблице 9
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
Таблица 9- Состав ЦВСГ
Компонент |
Массовая доля |
% от объема |
кг/ч |
Водород Метан Этан |
0,410 0,124 0,119 |
91,64 3,36 1,84 |
2422,69 88,83 48,64 49,97 |
Пропан и-бутан н-бутан |
0,185 0,064 0,051 |
1,89 0,43 0,52 0,32 |
11,37 13,74 8,46 |
Пентаны |
0,047 |
|
|
Всего |
1,00 |
100,00 |
2643,7 |
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
Результаты расчетов материального баланса приведены в таблице 10
Таблица 10Материальный баланс
Приход |
Кг/ч |
% мас. |
Расход |
Кг/ч |
%мас. |
1.сырье |
17245,37 2643,7 |
100 15,33 |
1.Газопродуктовая смесь: |
17295,38 |
1,17 |
2.ЦВСГ,в том |
2422,69 |
14,05 |
-сероводород - |
201,77 |
99,12 |
числе водород |
|
|
гидрогенизат 2.ЦВСГ в |
17093,61 |
14,76 |
|
|
|
том числе водород |
2545,41 |
13,48 |
|
|
|
3.Потери |
2324,66 |
0,85 |
|
|
|
|
146,59 |
|
Итого |
19889,07 |
129,38 |
Итого |
19889,07 |
129,38 |
7.2 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕАКТОРА
Исходные данные:
−производительность установки по сырью - 17245,37кг/ч;
−объемная скорость подачи сырья - 5 ч-1;
−давление в реакторе - 7 МПа;
−кратность циркуляции водородсодержащего газа - 500 нм3/м3;
−плотность керосиновой фракции - 782 кг/м3
−температура в реакторе 320-380
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
7.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ СЫРЬЯ Найдём среднюю температуру в реакторе, 0С по формуле (9):
(9)
где 
- температура начала отбора фракции, 0С; 
- температура конца отбора фракции, 0С
По формуле Войнова находим молекулярнуюмассукеросиновой фракций, г/моль (10):
(10)
где t - средняя температура кипения фракции, 0С.
г/моль
7.2.2 РАЗМЕРЫ РЕАКТОРА Определяем объем сырья, м3/ч (11)
Консорциума Н е д р а
Консорциум н е д р а
(11)
где 
- количество керосиновой фракции РТ, кг/ч; 
- плотность керосиновой фракции
Объем катализатора в реакторе определяем по формуле, м3 (12)
(12)
где 
- объем сырья при 20 0С, м3/ч; 
- объемная скорость подачи жидкого сырья, ч-1.
Секундный объем смеси паров сырья и ЦВСГ при температуре и давлении на входе в реактор находим по формуле, м3 (13)
(13)
Консорциума Н е д р а