Визначення об’єму та маси каталізатора

Об’єм каталізатора:

, де:

Vс – об’ємна витрата сировини, ;

.

– об’ємна швидкість подачі сировини . Приймаємо 5;

Маса каталізатора:

кг, де:

- густина насипного шару каталізатора . Приймаємо 670;

Вибір конструкції і визначення геометричних розмірів реактора

Визначення розмірів реактора

Вибираємо реактор що найбільше відповідає даному процесу. Це реактор Л-24-8 з продуктивністю за сировиною 600 тис.т/рік.

D_p=2000 мм, H_р=9610 мм;

Робочий переріз реактора:

, де:

- товщина внутрішньої торкрет-бетонної футеровки. Приймаємо 0.1 м;

- діаметр реактора;

Загальна висота шару каталізатора:

м.

Висота шару каталізатора у вибраному реакторі:

м., де:

0,5 – висота відведена на розприділяючий пристрій рівномірної подачі газо – сировинної суміші на шар каталізатора, м;

Кількість послідовно – працюючих реакторів:

шт.

Отже, для даного процесу необхідно один реактор.

Секундний об’єм газо – сировинної суміші на вході в реактор:

_, де:

- об’єм сировини в паровому стані;

і - об’єм свіжого водневмісного і циркуляційного водневмісного газу,;

е = 1,бо сировина знаходиться в паровому стані .

=

- кількість сировини, яка поступає на установку за одну годину, кг;

е – кількість сировини, яка є в паровому стані, %;

- молекулярна маса сировини, г/моль;

Т – температура процесу, К;

Р – тиск процесу, МПа;

z – коефіцієнт стиснення, визначається за графіком залежно від приведених тиску і температури;

Т_кр визначаємо з графіка для визначення критичних температур і тисків

T₅₀=

а = 0,000792

кг /м³

T_кр=(82 + 0,97а₁-0,00049а₁²)+273=(82 + 0,97*476,67-

- 0,00049*476,67²)+273=706 К

а₁=(1,8* T₅₀-359)*=(1,8* 538-359)*0,7822=476,67 К

Р_кр= *6,35 = *6,35 =32,75 *10⁵Па=3,275 мПа

і - кількість свіжого і циркуляційного водневмісного газу, яка поступає на установку за одну годину, кг;

і - молекулярна маса свіжого і циркуляційного водневмісного газу, г/моль;

₌₌*22,4=6,43

Лінійна швидкість газо – сировинної суміші:

м/с.

0,25 м/с, допустиму межу. Отже реактор діаметром 2000 мм забезпечить його нормальні умови експлуатації.

Тепловий розрахунок реактора

Визначення фазового стану сировини

За даних умов реактивне паливо повністю перебуває в паровому стані

Теплота, яка вноситься в реактор:

_{Qвн= Qс+ Qц.г+ Qс.г+ Qр=60 844 358,7+32 809 373,79+6 245 487,757+}

_{+6 268 656=106 167 876,26 кДж/год}

- теплота сировини в паровому стані, кДж/год;

і - теплота свіжого і циркуляційного водневмісного газу, кДж/год;

- теплота, яка виділяється в процесі гідроочистки, кДж/год;

=_*=78358,2*776,49=60 844 358,7 кДж/год;

- кількість сировини, кг/год;

- ентальпія пари нафтопродукту при підвищеному тиску, кДж/кг;

кДж/кг, де:

- ентальпія пари нафтопродукту при атмосферному тиску, кДж/кг;

- поправка на підвищений тиск, кДж/кг;

q= кДж/кг

- параметр, який залежить від приведених тиску і температури і визначається за графіком;

- критична температура, К;

_{Qц.г.= Gц.г.*С}^’_{ц.г.*Твх=10043,98*5,907*553=32 809 373,79 кДж/год}

- кількість циркуляційного водневмісного газу, кг/год;

- теплоємність циркуляційного водневмісного газу при підвищеному тиску, кДж/кгК;

- температура процесу, К;

кДж/кгК, де:

- теплоємність циркуляційного водневмісного газу при атмосферному тиску, кДж/кгК;

- поправка на тиск , кДж/кгК;

- теплоємність компоненту циркуляційного водневмісного газу, ;

- масова доля компоненту в циркуляційному водневмісному газі;

_{Qс.г = Gс.г* С′с.г * Твх =1911,94*5,907*553 =6 245 487,757 кДж/год, де}

- кількість свіжого водневмісного газу, кг/год;

- теплоємність свіжого водневмісного газу при підвищеному тиску, ;

- температура процесу, К;

_{Qр = Gс *qреак =78 358,2*80=6 268 656 кДж/год ,де}

- кількість сировини, кг/год;

- тепловий ефект реакції, кДж/кг;

Теплота, яка виноситься з реактора:

_{=63260452,565+2 123 357,52+555 482,76+4 581 834,92+34 055 299,37+}

_{+821 780,91=106 260 509,3 кДж/год}

- теплота очищеного продукту, кДж/год;

- теплота відгону, кДж/год;

- теплота сірководню, кДж/год;

- теплота вуглеводневих газів, кДж/год;

- теплота циркуляційного водневмісного газу, кДж/год;

- теплота втрат, кДж/год;

_{Qвтр= 0,02 * Qвх= 0,02*106 167 876,26=2 123 357,52 кДж/год;}

Температура парогазопродуктової суміші на виході з реактора:

- теплота, яка виділяється в процесі гідроочистки, кДж/год;

- теплота втрат, кДж/год;

- середня теплоємність продукту реакції, кДж/кгК;

- маса продуктів реакції, кг/год;

К.

= кДж/год*К, де

- теплоємність і-того компоненту, ;

- маса і-того компоненту, кг/год;

кДж/год *К

_{Qо.п=Gо.п*q580= 75 840,*834,13,5=63 260 452,565 кДж/год}

- кількість очищеного продукту, кг/год;

- ентальпія пари очищеного продукту при підвищеному тиску, кДж/кг;

кДж/кг, де:

- ентальпія пари очищеного продукту при атмосферному тиску, кДж/кг;

- поправка на підвищений тиск, кДж/кг;

q= кДж/кг

- параметр, який залежить від приведених тиску і температури і визначається за графіком;

- критична температура, К;

QH2S=GH2S*CH2S*Tвих=762*574*1,27 =555 482,76 кДж / год, де :

- кількість сірководню, кг/год;

- теплоємність сірководню, ;

- температура виходу, К;

Qв.г=Gв.г*Cв.г*Tвих= 574*2,97*2687,64=4581834,92 кДж / год, де

- кількість вуглеводневих газів, кг/год;

- теплоємність вуглеводневих газів, ;

- температура виходу, К;

- теплоємність і-того компоненту, ;

- масова частка і-того компоненту;

Qц.в.г=Gц.в.г*Cц.в.г* Tвих=5,907*574*10043,98=34 055 299,37 кДж / год, де

- кількість циркуляційного водневмісного газу, кг/год;

- теплоємність циркуляційного водневмісного газу, ;

- температура виходу, К;

Q_відг = G_відг g^п_твих

g^п₅₇₄= 975,86 кДж/кг

g '^п₅₇₄ = 975,86 – 136,88 = 838,98 кДж/кг

Q_відг = 838,98 *979,5 = 821 780 ,91 кДж/год.

_{Розрахунки матеріального та теплового балансів заносимо до таблиці}