ПР№1_Баёва_2Д22

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

« НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Отделение химической инженерии

18.03.01 “Химическая технология”

Отчет по практической работе №1

«Расчет теплового баланса процесса каталитического риформинга»

по дисциплине:

Технология переработки нефти и газа

Исполнитель:
студент группы	2Д22		Баёва В.В.
Руководитель:
преподаватель			Ивашкина Е.Н.

Томск-2026

Задание: 

1. Определить выход бензина с октановым числом 95 (по исследовательскому методу), 80 (по моторному методу).

2. Рассчитать все составляющие теплового баланса, определите выходную температуру процесса.

3. Определить геометрические размеры реакторов риформинга.

Исходные данные:

Таблица 1 – Исходные данные для 6 варианта

Параметр	Значение
Суммарное содержание нафтеновых и ароматических ув, % мас.	55
Расход сырья, кг/с	14
Относительная плотность сырья при 15 °С	0,68
Температура на входе в реактор, °С	525
Массовая доля водорода в циркулирующем ВСГ, %	50
Массовая доля метана в циркулирующем ВСГ, %	20
Массовая доля этана в циркулирующем ВСГ, %	30
Глубина превращения сырья	0,68
Кратность циркуляции ВСГ (на 1 м3 сырья), м3	700
Энтальпия пропан-бутановой фракции, кДж/кг	1780
Тепловой эффект процесса, кДж/кг	430
Массовая доля водорода в сухом газе, %	15
Массовая доля метана в сухом газе, %	50
Массовая доля этана в сухом газе, %	35

Решение:

Определение выхода бензина

Определение выхода бензина с октановым числом 95 (по исследовательскому методу), 80 (по моторному методу) осуществляем по предоставленным номограммам (рисунок 1,2).

Рисунок 1 – Зависимость выхода бензина риформинга от углеводородного состава сырья (фракция 105-180°С): 1 – октановое число 75; 2 – октановое число 80 (по моторному методу)

Рисунок 2 – Зависимость выхода бензина каталитического риформинга с октановым числом 95 (по исследовательскому методу) от углеводородного состава сырья: 1 – фракция 85-180°С; 2 – фракция 105-180 °С

Выход бензина с октановым числом 95 (по исследовательскому методу) составляет 92%. Выход бензина с октановым числом 80 (по моторному методу) составляет 85%.

Тепловой баланс

1. Примем температуру в реакторе средней между температурой входа и выхода. Также примем температуру на выходе на 75 меньше для схождения теплового баланса.

2. Уравнение теплового баланса для реактора

2.1. Рассчитаем энтальпию паров сырья при температуре входа и выхода.

2.2. Определим среднюю теплоемкость циркулирующего водородсодержащего газа.

2.4. Удельный тепловой эффект процесса зависит от углеводородного состава сырья. Для нафтенового сырья он находится в пределах от 410 до 585 кДж/кг. Принимаем, что по исходным данным.

2.5. Определение энтальпии продуктов реакции

2.6. Выход сухого газа 6 %, выход пропан-бутановой фракции 6 %, выход бензина-катализата 88%. 25532784.22

Рассчитываем левую и правую часть уравнения теплового баланса:

Определение геометрических размеров реакторов риформинга

Реакторы каталитического риформинга работают последовательно, промежуточный подвод сырья и отвод продуктов реакции отсутствует. Через все реакторы проходит одинаковое количество сырья и циркулирующего водородсодержащего газа.

1. Принимаем среднюю температуру в реакторе:

2. Определяем коэффициент сжимаемости для сырья

По формуле Крэга рассчитываем молярную массу:

Рисунок 3 – графики определения критического давления и температуры

По рисунку 3 находим критическое давление и температуру. ,

Приведенные температура и давление определяются по критическим температуре и давлению:

Рисунок 4 - График для определения коэффициента сжимаемости углеводородных газов при высоких давлениях

По графику (рисунок 4) определяем коэффициент сжимаемости углеводородных газов.

1. Произведем расчет объемного расхода паров:

2. Расчет объемного расхода водородсодержащего газа проводится аналогично. Коэффициент сжимаемости водорода равен 1, таким его можно принять и для водородсодержащего газа.

3. Определяем суммарный объемный расход смеси сырья и циркулирующего газа.

4. Найдем объем катализатора в реакторном блоке.

где G_c– расход сырья, кг/ч; r_c – плотность сырья в жидком состоянии кг/м³; w – объемная скорость подачи сырья, ч^-1. Объемная скорость подачи сырья может изменяться в широких пределах от 1 до 5 ч^-1.

5. Определяем площадь поперечного сечения реактора.

где – скорость движения смеси, м/с. Линейная скорость движения смеси в реакторах риформинга обычно лежит в пределах 0,3-0,5 м/с на полное сечение аппарата.

6. По известной площади сечения находят требуемый диаметр реактора. Округляем до большего значения, кратного 0,5 м, и пересчитываем площадь по истинному диаметру.

7. Вычислим суммарную высоту (hк, м) слоя катализатора, находящегося во всех реакторах:

Распределение катализатора по реакторам

Диаметры реакторов равны друг другу. На промышленных установках катализатор обычно распределяют между реакторами в соотношении 1:2:4.

Таблица 2 – распределение катализатора по реакторам

	Диаметр, м	Высота слоя катализатора, м	Объем катализатора, м3
Реактор 1	3,5	0,37	3,5
Реактор 2	3,5	0,74	7,1
Реактор 3	3,5	1,48	14,1