установки гидроочистки вакуумного газойля
.pdf
Поправки к энтальпиям, зная молярную массу, критическую температуру и приведенные параметры, вычисляем по уравнению:
H M |
|
P |
|
|
|
|
= −4,4 |
пр |
, кДж/кг |
(2.17) |
|||
T |
T |
|||||
|
||||||
|
|
|
|
|||
кр |
|
пр |
|
|
|
|
где М – молекулярная масса; |
|
|
|
|
|
|
Ткр – критическая температура нефтепродукта; |
|
|
|
|
|
|
Рпр и Тпр - приведенное давление и температура соответственно. |
|
|
|
|
|
|
Критические температуры и давления сырья и гидроочищенного вакуумного газойля определяем по формулам: |
|
|||||
|
Tкр |
= tкр + 273 |
, |
|
||
где К – постоянная. Для нефтепродуктов постоянная К может быть принята равной 5,5 [7].
Определяем приведенные температуры (Тпр) и давление (Рпр) их соотношений:
Рассчитываем приведенную температуры для сырья t = 636:
T |
= 636 + |
кр |
|
Тпр200=0,220, Тпр300=0,330, Тпр370=0,407, Тпр400=0,440.
Рассчитываем приведенное давление для сырья:
273 =
909
,
Pпр
= |
0,8 |
|
12,4 |
||
|
=
0.065
.
Рассчитываем поправку на давление для сырья:
H= 13,3 кДж/кг,
H = 5,9 кДж/кг,
консорциум « Н е д р а».
59
H = 3,9 кДж/кг,
H = 3,3 кДж/кг.
Рассчитываем энтальпию при атмосферном давлении для паров сырья:
Н200=(77,6∙(4 -0,928) - 73,8)∙4,187 = 689,1 кДж/кг,
Н300=(95,5∙(4 -0,928) - 73,8)∙4,187 = 919,4 кДж/кг,
Н370=(109,69∙(4 -0,928) - 73,8)∙4,187 = 1101,9 кДж/кг,
Н400=(116,2∙(4 -0,928) - 73,8)∙4,187 = 1185,6 кДж/кг.
Результаты расчета сведем в таблицу 2.31.
Таблица 2.31
Определение энтальпий паров сырья при давлении 0,8 МПа
Показатели |
|
Значение показателей |
|
|
Температура, °С |
200 |
300 |
370 |
400 |
Температура, К |
473 |
573 |
643 |
673 |
Приведенная температура Тr |
0,220 |
0,330 |
0,407 |
0,440 |
Приведенное давление Pr |
0,065 |
0,065 |
0,065 |
0,065 |
Поправка на давление ∆Н, кДж/кг |
13,3 |
5,9 |
3,9 |
3,3 |
Энтальпия при повышенном давлении, кДж/кг |
675,8 |
913,5 |
1098 |
1182,3 |
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг |
689,1 |
919,4 |
1101,9 |
1185,6 |
Аналогичным образом произведем расчет для паров гидроочищенного остатка, дизельного топлива и бензина.
Результат расчета сведем в таблицы 2.32, 2.33, 2.34.
Таблица 2.32
Определение энтальпий паров гидроочищенного остатка при давлении 0,9 МПа
Показатели |
Значение показателей |
консорциум « Н е д р а».
60
Температура, °С |
200 |
300 |
370 |
400 |
Температура, К |
473 |
573 |
643 |
673 |
Приведенная температура Тr |
0,224 |
0,336 |
0,415 |
0,448 |
Приведенное давление Pr |
0,056 |
0,056 |
0,056 |
0,056 |
Поправка на давление ∆Н, кДж/кг |
14,4 |
6,4 |
4,2 |
3,6 |
Энтальпия при повышенном давлении, кДж/кг |
684,1 |
924,6 |
1111 |
1196,1 |
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг |
698,5 |
931 |
1115,2 |
1199,7 |
Так как, парциальное давление паров бензина и дизельного топлива меньше 0,4 МПа, то поправкой к их энтальпии в зависимости от давления пренебрегаем.
Таблица 2.33
Определение энтальпий паров дизельного топлива при давлении 0,2 МПа
Показатели |
|
Значение показателей |
|
||
Температура, °С |
200 |
300 |
370 |
|
400 |
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг |
707,0 |
941,4 |
1127,1 |
|
1212,4 |
Таблица 2.34
Определение энтальпий паров бензина при давлении 0,1 МПа
Показатели |
|
Значение показателей |
|
||
Температура, °С |
200 |
300 |
370 |
|
400 |
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг |
752,5 |
997,3 |
1191,4 |
|
1280,5 |
Зависимости энтальпии сероводорода, ЦВСГ, СВСГ, газов реакции, сырья, гидроочищенного остатка, дизельного топлива и бензина от температуры представлены на рисунке 2.3 и 2.4.
Рассчитываем энтальпию при атмосферном давлении для жидкой фазы сырья:
h200 |
= |
|
4,187 |
|
96,8 = 420 |
кДж/кг; |
|
|
|
||||
|
||||||
|
0,928 |
|
|
|||
консорциум « Н е д р а».
61
h |
300 |
|
=
4,187 
0,928
157,35 =
683,9
кДж/кг;
h |
370 |
|
=
4,187 
0,928
204,55
=
889,1
кДж/кг;
h |
400 |
|
=
4,187 
0,928
226 =
982,3
кДж/кг.
Рассчитываем энтальпию при атмосферном давлении для жидкой фазы гидроочищенного остатка:
Н200= 427,5 кДж/кг; Н300= 694,8 кДж/кг; Н370=903,3 кДж/кг; Н400=998,0 кДж/кг.
Рассчитываем энтальпию при атмосферном давлении для жидкой фазы дизельного топлива:
Н200= 433,8 кДж/кг; Н300= 705,1 кДж/кг; Н370=916,6 кДж/кг; Н400=1012,8 кДж/кг.
Рассчитываем энтальпию при атмосферном давлении для бензина:
Н200= 473,4 кДж/кг; Н300= 769,5 кДж/кг;
Н370=1000,3 кДж/кг;
консорциум « Н е д р а».
62
Н400=1105,2 кДж/кг.
консорциум « Н е д р а».
63
Рисунок 2.3
Рисунок 2.4
Таблица 2.35
Значения энтальпий жидкой фазы сырья, гидроочищенного остатка, дизельного топлива и бензина
Показатели |
Значение показателей |
консорциум « Н е д р а».
64
Температура, °С |
200 |
300 |
370 |
400 |
Энтальпия сырья, кДж/кг |
420,7 |
683,9 |
889,1 |
982,3 |
Энтальпия гидроочищенного остатка, кДж/кг |
427,5 |
694,8 |
903,3 |
998,0 |
Энтальпия дизельного топлива, кДж/кг |
433,8 |
705,1 |
916,6 |
1012,8 |
Энтальпия бензина, кДж/кг |
473,4 |
769,5 |
1000,3 |
1105,2 |
Определение теплового эффекта реакции Тепловой эффект реакции рассчитываем по формуле:
|
|
|
|
|
|
(M |
|
−16)− ( |
M |
С |
|
|
(M |
|
−16) + |
M |
С |
|
|
(M |
|
−16) + |
|
||||||||||
|
|
|
4485 |
|
|
|
С |
|
|
|
|
Mго |
|
го |
|
|
го |
|
|
|
MДТ |
|
ДТ |
|
ДТ |
|
|
||||||
q |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
p |
M |
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
(M |
|
−16) + |
|
|
|
|
(M |
|
|
−16)) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
С |
|
|
|
С |
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
MБ |
|
Б |
|
|
Б |
|
|
|
|
MУВГ |
|
УВГ |
|
|
УВГ |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(2.18)
где qр – тепловой эффект реакции, кДж/кг;
Мс – молярная масса сырья, Мс = 403 кг/кмоль;
МГО – молярная масса гидроочищенного остатка, МГО=304 кг/кмоль;
МДТ – молярная масса дизельного топлива, МДТ=246 кг/кмоль;
МБ – молярная масса бензина, МБ=109 кг/кмоль;
МУВГ – молярная масса бензина, МУВГ = 53,5 кг/кмоль;
ГО – массовый выход гидроочищенного остатка, ГО= 0,828;
ДТ – массовый выход дизельного топлива, ДТ=0,142;
Б – массовый выход бензина, Б= 0,008;
УВГ – массовый выход бензина, УВГ= 0,008.
Рассчитываем тепловой эффект реакции:
консорциум « Н е д р а».
65
qр=4485/403∙[(403-16)-(403/304∙0,828∙(304-16)+403/246∙0,142∙(246-16)+ +403/109∙0,008 ∙(109 - 16) + 403/53,5∙ 0,007 ∙(53,5 - 16))] = 141 кДж/кг.
Потери тепла в окружающую среду рассчитываем по формуле:
Q = R F t , кДж/ч
где Q - потери тепла в окружающую среду, кДж/ч;
К - коэффициент теплопередачи, К = 8 - 17 кДж/(кг·м2·0С);
F - поверхность реактора, м2;
∆t - перепад температур, 0С.
Перепад температур определяем по формуле:
t = t |
cр |
− t |
мин , |
|
|
где tср - средняя температура среды внутри реактора, tср=375°С;
tмин - средняя минимальная температура окружающей среды (зимой), 0С, tмин = -100С.
|
0 |
|
t = 375 - (-10)=385 C. |
|
Поверхность реактора определяем по формуле:
F = 2 RH + 2 R 2 ,
где F - поверхность реактора, м2;
R - наружный радиус реактора, м;
Н- высота цилиндрической части реактора, м;
- коэффициент для стандартных днищ, 1,384.
66
(2.19)
(2.20)
(2.21)
консорциум « Н е д р а».
Рассчитываем наружный радиус реактора по формуле:
R = Dвн + 2S , 2
где DВН - диаметр внутренний реактора, м, DВН= 4,4 м;
S - толщина стенки реактора, м, S= 0,230 м.
R = |
4,4 + 0,230 2 |
= 2,43 |
. |
|
2 |
||||
|
|
|||
|
|
|
Рассчитываем высоту цилиндрической части реактора по формуле:
Н = Нк+ Нф,
где Н - высота цилиндрической части реактора, м;
Нк- высота слоя катализатора, м, Нк= 17,8 м;
Нф - суммарная высота слоев фарфора, м, Нф = 2,0 м.
Н = 17,8+2,0=19,8 м,
F = 2·3,14·2,43·19,8+2·3,14·2,432·1,384=353 м2,
Q = 12·353·385=1631 тыс. кДж/ч.
Тепловой баланс реакторов представлен в таблице 2.36.
Из теплового баланса реактора находим количество тепла, подлежащего съему по формуле:
Q = Qприхода - Qрасхода,
Q = 247383245651= 1732 тыс. кДж/ч.
67
(2.22)
(2.23)
(2.24)
консорциум « Н е д р а».
Количество холодного циркулирующего газа, подаваемое на охлаждение продуктов реакции, определяем из
уравнения:
Q = GохлЦСВГ (Н2 − Н2 ) , |
(2.25) |
Таблица 2.36
Тепловой баланс реакторов
Статьи баланса |
Расход, |
Температура, |
Энтальпия, |
Количество тепла, |
|
кг/ч |
0С |
кДж/кг |
тыс. кДж /ч |
Взято: |
|
|
|
|
Сырье |
187775 |
370 |
|
|
в том числе: |
|
|
|
|
-жидкая фаза |
130268 |
370 |
889 |
115808 |
-газопаровая фаза |
57507 |
370 |
1102 |
63373 |
СВСГ |
2030 |
370 |
5000 |
10150 |
ЦВСГ |
12941 |
370 |
2440 |
31576 |
Теплота реакции |
187775 |
|
|
26476 |
Итого |
202746 |
- |
- |
247383 |
Получено: |
|
|
|
|
Гидроочищенный |
156012 |
|
|
|
остаток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в том числе: |
|
|
|
|
-жидкая фаза |
106375 |
400 |
998 |
106162 |
-газопаровая фаза |
49637 |
400 |
1196 |
59366 |
Дизельное топливо |
26096 |
400 |
|
|
в том числе |
|
400 |
|
|
жидкая фаза |
7008 |
400 |
1012 |
7092 |
газопаровая фаза |
19088 |
400 |
1212 |
23135 |
Бензин |
1502 |
400 |
|
|
в том числе: |
|
400 |
|
|
-жидкая фаза |
145 |
400 |
1105 |
160 |
-газопаровая фаза |
1357 |
400 |
1280 |
1737 |
Углеводородные газы |
1314 |
400 |
1236 |
1624 |
консорциум « Н е д р а».
68