1.1.6. Элементы расчета химических реакторов в нефтепереработке

Расчет реакторов для проведения химического взаи­модействия является основной частью технологического расчета производства. Этот расчет сводится к определе­нию основных конструктивных размеров аппаратов и их числа. Размеры и число аппаратов как периодического, так и непрерывного действия определяются их произво­дительностью.

Производительность реакционного аппарата или ус­тановки — количество целевого продукта (кг, т, м³), получаемого в единицу времени (с, ч, сутки, год). За­фиксированная производительность аппарата, установки называется мощностью.

Объем рабочей части (реакционной зоны) аппаратов непрерывного действия определяют по уравнению:

V_р = N_cτ

где N_c — секундная объемная производительность (м³/с), а τ - время, необходимое для проведения про­цесса, с.

Площадь поперечного сечения аппарата составляет (в м²):

S = N_c/ω

где ω — скорость течения среды в аппарате, м/с.

Определив площадь сечения, легко найти диаметр ап­парата (в м):

D =

Высота (длина) реакционной зоны аппарата равна (в м):

H =

Для аппаратов, заполненных катализатором, объем рабочей части принимают равным объему катализатора V_K (м³), который определяют исходя из объемной скорости газа (жидкости) или производительности катализатора.

Объемная скорость — объем газовой смеси (жидко­сти), проходящей через единицу объема катализатора в единицу времени [м³/(м^3.ч) или ч^-1]:

откуда

Производительность катализатора — масса (объем) целевого продукта, снимаемого с единицы объема (мас­сы) катализатора в единицу времени (кг/(м^3.ч), м³/(м^3.ч), кг/(кг^.ч), м³/(кг^.ч)]:

;

Для периодических процессов общий реакционный объем аппаратов равен (в м³):

где V_сут — суточный объем перерабатываемых веществ, τ — время технологического цикла (на проведение соб­ственно процесса и вспомогательных операций), k_зап — коэффициент заполнения аппарата (принимается от 0,4 до 0,9).

1.1.7. Элементы расчетов процессов переработки нефти

Различают первичные и вторичные процессы перера­ботки нефти.

Первичная переработка (прямая гонка) нефти осу­ществляется на установках, работающих при атмосфер­ном давлении. При этом получают светлые продукты: бензиновый дистиллят (смесь углеводородов С₅—С₁₂, выкипающая при температуре от 180 до 200°С), лигроиновый дистиллят (смесь углеводородов С₇—С₁₄, выкипающая при 120—240 °С), керосиновый дистиллят смесь углеводородов С₉—С₁₆, выкипающая при 180— 300 °С) и соляровый дистиллят (смесь углеводородов С₆—С₁₈, выкипающая при 250-350°С). Остаток после отгонки нефтяных дистиллятов — мазут — разгоняют в вакууме, получая различные смазочные масла. Выход бензинового дистиллята при прямой гонке достигает 5— 20% от количества исходной нефти.

Для увеличения выхода бензина и других светлых продуктов дистилляты прямой гонки и мазут, подвергают вторичной переработке с частичным разложением (деструкцией) углеводородов. Различают термические каталитические процессы деструктивной переработки.

1. Термические процессы:

а) крекинг под давлением (при 460—560°С и 2— МПа);

б) газофазный крекинг (при 550—600 °С и 3— МПа);

в) коксование нефтяных остатков (при 480—560 °С и атмосферном давлении);

г) пиролиз (при 700—800 °С и давлении, близком к атмосферному).

2. Каталитические процессы:

а) каталитический крекинг на алюмосиликатных катализаторах (при 440—500°С и 1—3 МПа);

б) каталитический риформинг на платиновом или на оксидном молибденовом катализаторе (при 500—550°С и 7—10 МПа);

в) деструктивная гидрогенизация и гидрокрекинг; (при 400—500°С и 3—70 МПа).