содержание фракций в Зейской нефти

Таблица 6.2 - Материальный баланс реактора гидроочистки ДТ

Тепловой баланс реактора Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки можно записать так: +QЦ+QS+QГ.Н.=∑ QCМ.

где QC, QЦ - тепло, вносимое в реактор со свежим сырьём и ЦВСГ;, QГ.Н. - тепло, выделяемое при протекании реакций гидрогенолиза сернистых и гидрирования непредельных соединений;

∑ QCМ - тепло, отводимое из реактора реакционной смесью.

Средняя теплоёмкость реакционной смеси при гидроочистке незначительно изменяется в ходе процесса, поэтому тепловой баланс реактора можно записать в следующем виде:

G∙c∙t0+ΔS∙qS+ΔCН∙qН=G∙c∙t,=t0+(ΔS∙qS+ΔCН∙qН)/(G∙c).

где G - суммарное количествореакционной смеси, % (масс.);

с - средняя теплоёмкость реакционной смеси, кДж/(кг∙К);

ΔS, ΔCН - количество серы и непредельных, удалённых из сырья, % (масс.);, t0 - температура на выходе из реактора и при удалении серы ΔS, °С;, qН - тепловые эффекты гидрирования сернистых и непредельных соединений,

кДж/кг.

Определим численные значения всех членов, входящих в уравнение.

. При оптимизации t0 учитывают следующие два фактора, действующих в противоположных направлениях: с

повышением t0 уменьшается загрузка катализатора, которая требуется для достижения заданной глубины обессеривания

ΔS, но, с другой стороны, увеличивается скорость дезактивации катализатора и, следовательно, увеличиваются затраты,

связанные с более частыми регенерациями и большими днями простоя установки за календарный год. Минимум суммарных затрат определит оптимальное значение t0. Тогда: t0=350°С.

. Суммарное количество реакционной смеси на входе в реактор составляет 2016983,361 т/год (см. таблицу 6.2).

. Количество серы, удалённое из сырья, ΔS=1,3% (масс.). Глубину гидрирования непредельных углеводородов можно принять равной глубине обессеривания: ΔCН=CН∙0,996=10∙0,996=9,96% (масс.).

. Количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений (на 100 кг сырья) при заданной глубине обессеривания, равной 0,996, составит :

=∑ qSi∙gSi,

где qSi - тепловые эффекты гидрогенолиза отднльных сероорганических соединений, кДж/кг [6];- количество разложенных сероорганических соединений, кг (при расчёте на 100 кг сырья оно численно равно содержанию отдельных сероорганических соединений в % масс.).

Таким образом:=0,32625∙2100+0,32625∙3810+0,32625∙5060+0,32125∙8700=6373,838 кДж.

. Количество тепла, выделяемое при гидрировании непредельных углеводородов, равно 126000 кДж/моль [6].

Тогда:

Н=ΔCН∙qН/М=9,96∙126000/202,7=6191,219 кДж.

. Среднюю теплоёмкость ЦВСГ находим на основании данных по теплоёмкости отдельных компонентов [6],

таблица 6.3:

Таблица 6.3 - Теплоёмкость индивидуальных компонентов

Теплоёмкость ЦВСГ можно найти по формуле:

сЦ=∑ сРi∙yi,

где сРi - теплоёмкость отдельных компонентов с учётом поправок на температуру и давление, кДж/(кг∙К);-

массовая доля каждого компонента в циркулирующем газе.

Тогда:

сЦ=14,57∙0,192+3,35∙0,427+3,29∙0,201+3,23∙0,103+3,18∙0,077=5,47 кДж/(кг∙К).

t:=350+(6191,219+6373,838)/(110,248∙2,925)=389 К. 6.3 Расчёт объёма катализатора в реакторе

Для расчёта объёма катализатора в реакторе используем формулу [6]: =G′/ω,

где VK - объём катализатора в реакторе, м3;′ - подача сырья в реактор, м3/ч;

ω - объёмная скорость подачи сырья, ч-1.

Объёмную скорость подачи сырья принимаем равной 1,7 ч-1.

Значение G′ находим из соотношнния [6]: ′=G/ρ,

где G - массовый расход сырья, кг/ч;

ρ - плотность сырья, кг/м3.

Тогда:′=224203/845,3=265,23 м3/ч.

По известным данным находим объём катализатора:=265,23/1,7=156 м3.

Расчёт геометрических размеров реактора

Принимаем соотношение высоты реактора к диаметру 4:1 или Н=4∙D. Реактор цилиндрический с аксиальным вводом сырья.

=π∙D2∙H/4=π∙D3.

Диаметр реактора равен:

D=(VК/π)1/3=(156/3,14)1/3=3,7 м.

Высота слоя катализатора составляет H=4∙D=4∙3,7=14,8 м.

Таким образом, окончательно принимаем рассчитанные выше параметры процесса:

температура входа газо-сырьевой смеси − 350 С;

температура выхода газо-продуктовой смеси − 389 С;

давление подачи сырья в реактор − 4 МПа;

кратность циркуляции ВСГ − 200нм3/м3;

глубина обессеривания −99,6% (масс.);

объёмная скорость подачи сырья − 1,7 ч-1;

концентрация водорода в свежем ВСГ − 85% (об.);

концентрация водорода в циркулирующем ВСГ − 72% (об.);

объём катализатора в реакторе − 156 м3.

фaзы Mp= 11.63523483276367

На основании расчётов определяем размеры первого сепаратора. Принимаем, что сепаратор горизонтальный.

Определим свободное сечение сепаратора:

F = UV ,

где F - свободное сечение сепаратора для прохода паровой фазы, м2;- расход паровой фазы через сепаратор, м3/с;- допустимая скорость паров в свободном сечении сепаратора, м/с.

Свободное сечение сепаратора позволяет определить диаметр и длину сепаратора по формуле:

Н - длина сепаратора, м.

Допустимая скорость паров в свободном сечении сепаратора определяется по формуле С. Н. Обрядчикова и П. А.

Хохрякова [11]:

U = 0,0334 ж п ,

где ж - плотность жидкости при данных условиях, кг/м3;п - плотность газа при данных условиях, кг/м3.

где Gп - расход паровой фазы, кг/ч.

Тогда:

Принимаем длину сепаратора равной: Н=4∙d [4]. Тогда диаметр сепаратора будет равен:

Выбираем стандартную обечайку d=1,0 м, тогда Н=4 м.

Расчёт холодного сепаратора С-2

В сепараторе С-2 выделяется циркулирующий ВСГ. Параметры холодного сепаратора: t=40°С и давление составляет р=2400 кПа. Расчёт производим с помощью программы «Oil». Сырьём этого сепаратора является паровая фаза из сепаратора С-1. Её состав принят на основании таблицы 7.3.

Результаты расчёта представлены в таблицах 7.5 и 7.6.

Иcxoдныe дaнныe:д нeфти или фpaкции G= 30723.671875 Kг/чac

Дaвлeниe пpи oднoкpaктнoм иcпapeнии P= 2400 KПaмпepaтуpa oднoкpaтнoгo иcпapeния T= 40 ^Cзультaты pacчeтa:вaя дoля oтгoнa пapoв e1= .7791038155555725льнaя дoля oтгoнa пapoв e= .9778401255607605лeкуляpнaя мacca

иcxoднoй cмecи Mi= 11.63536834716797лeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 115.9591293334961лeкуляpнaя мacca

пapoвoй фaзы Mp= 9.270566940307617

Свободное сечение сепаратора позволяет определить диаметр и длину сепаратора по формуле:

Допустимая скорость паров в свободном сечении сепаратора:

V= Gп

п ;