3 Расчетная часть

3.1 Расчет материального баланса реактора

Зная температуру подачи сырья в реактор Т_вх,, по рисунку 3.1 определяется константа скорости реакции ароматизации. По уравнению (3.9) рассчитывается константа химического равновесия реакции ароматизации.

Подставив числовые значения найденных величин в уравнение (3.5), определяется относительное уменьшение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате первой реакции. Знак минус в левой части полученного уравнения указывает на уменьшение количества нафтеновых углеводородов в результате реакции ароматизации, знак плюс в правой части – на преобладание прямой реакции.

После разделения переменных и интегрирования имеем:

N_Н1 = *ν_R1. (3.27)

Величина ν_R для реактора:

, (3.28)

где G_k – масса катализатора в первом реакторе, кг;

n_C1 – количества сырья, подаваемого в первый реактор, кмоль/ч.

Вычислим количество нафтеновых углеводородов, которое осталось после первой реакции:

n_Н1 = (y_Н1вх^’ - N_Н11 )·n_C1 , (3.29)

где y_Н1вх^’ – мольная доля нафтеновых углеводородов в сырье реактора.

Количество нафтеновых углеводородов, которое превратилось в ароматические углеводороды, равно:

n_НА = n_Н1вх – n_Н11 , (3.30)

где n_Н1вх – количество нафтеновых углеводородов в сырье реактора.

По рисунку 3.2 определяется константа скорости реакции превращения нафтеновых углеводородов в парафиновые. По уравнению (3.10) рассчитывается константа химического равновесия.

Подставив числовые значения величин в уравнение (3.6), вычисляется относительное увеличение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате второй реакции.

Разделяя переменные и интегрируя, определяется доля нафтеновых углеводородов, подвергнутых превращению в результате второй реакции.

Количество нафтеновых углеводородов после проведения первой и второй реакций:

n_Н2 = (y_Н1вх^’ - N_Н11 – N_Н12)· n_С1. (3.31)

По рисунку 3.3 определяется константа скорости реакции гидрокрекинга нафтеновых углеводородов.

Подставив числовых значений величин в уравнение (3.7), вычисляется относительное уменьшение количества нафтеновых углеводородов в реакторе в результате третьей реакции.

Разделяя переменные и интегрируя, определяется долю нафтеновых углеводородов, подвергнутых гидрокрекингу:

N_Н3 = · ν_R1. (3.32)

Количество нафтеновых углеводородов, которое осталось после проведения первых трех реакций:

n_Н3 = (y_Н1вх^’ - N_Н11 - N_Н12 - N_Н13)· n_С1 . (3.33)

Количество нафтеновых углеводородов, которое подвергнуто гидрокрекингу:

n_НГ = n_Н2 – n_Н3. (3.34)

По уравнению (3.8) вычисляется относительное уменьшение количества парафиновых углеводородов в реакторе в результате четвертой реакции.

При этом следует иметь в виду, что константы скоростей реакций гидрокрекинга нафтеновых и парафиновых углеводородов равны k₃=k₄ .

Определяется доля парафиновых углеводородов, подвергнутых гидрокрекингу.

Количество парафиновых углеводородов питания, которое осталось после реакции превращения нафтеновых и реакции гидрокрекинга:

n_П4 = (y_Пвх + N_Н2 - N_П4 )·n_С. (3.35)

где y_П1вх – мольная доля парафиновых углеводородов в сырье реактора.

Количество парафиновых углеводородов, которое подверглось гидрокрекингу и превратилось в газ, равно:

n_ПГ = N_П4·n_С1. (3.36)

На основе рассчитанного количества прореагировавшего сырья и стехиометрических уравнений (3.1) - (3.3), в таблице 3.9 приведен расчет материального баланса реакций.

Таблица 3.9 – Материальный баланс реакций

Количество компонентов, вступивших в реакцию, кмоль/ч	Количество продуктов реакции, кмоль/ч
nНА1 СnН2n nНП1 СnН2n+2 nНГ1 СnН2n + nНГ1 Н2 nПГ1 СnН2n+2 + nПГ1 (n - 3)/3Н2	nНА1 СnН2n-6 + 3*nНА1 Н2 nНП1 СnН2n + nНП1 Н2 nНГ1 n/15 ( СН4 + С2Н6 + С3Н8 + С4Н10 + С5Н12) nПГ1 n/15 ( СН4 + С2Н6 + С3Н8 + С4Н10 + С5Н12)

Из таблицы 3.9 следует, что в результате гидрокрекинга получается углеводородный газ, который обогатит циркулирующий газ. Количество углеводородного газа, образовавшегося в реакторе, равно:

(n_НГ + n_ПГ)·n/15 (СН₄ + С₂Н₆ + С₃Н₈ + С₄Н₁₀ + С₅Н₁₂) . (3.37)

На основе материального баланса реакций рассчитывается состав газа, покидающего реактор, затем составляется материальный баланс реактора, который позволяет определить выход продуктов риформинга.