6.0.Расчет потери напора в слое катализатора

Потерю напора в слое. катализатора вычисляют по формуле

∆P/H=150(1-ε)²·0.1μи/ ε3d²+1.75(1- ε)ρи2/ ε3dg (1.47)

где ε — порозность слоя;

и —линейная скорость движения потока, фильтрующегося через слой ка­тализатора, м/с;

μ— динамическая вязкость. Па • с;

d — средний диаметр частиц, м;

ρ— плотность газа, кг/м³;

g — ускорение силы тяжести, кг/с².

Порозность слоя вычисляют по формуле

ε =1—y_H/Y_K,

где у_H — насыпная плотность катализатора, равная 640 кг/м³;

y_K —кажущаяся плотность катализатора, равная 1210 кг/м³.

Таким образом ε = 1—640/12810=0,48.

Линейная скорость потока равна и =4V/ π D², (1.49)

где V — объем реакционной смеси, включающий объем сырья Vc, и объем цир­кулирующего водородсодержащего газа Vц, т. е.

V=V_C+V_Ц. (1.50)

Объем сырья рассчитывают по формуле

V_C=G_C·22.4·Z_C(t_cp+273)/m_cP (1.51)

где Gc — расход сырья в реактор, кг/ч;

Zc—коэффициент сжимаемости (при Tпр= 0,845 и Рпр=0,98 коэффициент сжимаемости равен 0,25);

t_cp — средняя температура в реакторе, °С.

Величина t_cp может быть найдена как средняя арифметиче­ская между температурой ввода сырья t₀=350°С и температу­рой на выходе из реактора, равной 386,65 °С:

T_cp =0,5 (350 +386,65) =Зб8,32°С. 245 098.22,4.0,1-0,25. (368,32+273)

Тогда Vc=245 098·22,·.0,1-0,25· (368,32+273)/209·4·273=385 м³/ч

Объем циркулирующего газа составит

V_Ц=G_Ц·22.4· Zc(t_cp+273)/M_Ц·P·273

V_Ц=39 118·22,4·0,1·1 ·(368,32+273)/ 7,6·4·273

V = Vс + Vц = 385 + 6771 = 7156 м³/ч, ==6771м³/ч,

и =4.7156/ π·2,22·3600=0,52 м/с

Динамическую вязкость смеси определяют по ее средней молекулярной массе, равной

M_CP=Gс + Gц/ G_C/Mc + Gц/Мц= 245098+39118 /245 098/209+39 118/7,6 =44.97 (1.54)

По уравнению Фроста находят динамическую вяз­кость смеси: μ=1,87-10⁶ кг·с/м².

Средний диаметр частиц катализатора d=4·l0³ м. Плот­ность реакционной смеси в условиях процесса равна

Ү=Gс+Gц/Vc+Vц= 245 098+31118/ 385+6771 =39,7кг/м³ (1.55)

Таким образом,

∆Р/H=150·(1—0,48)²-1,87·10^-6·0,52/0.48³·4·10^-3·9.82=2252.2 кг/(м³·м)

∆Р=H•2252,2=4,4·2252,2 =9909,68 кг/м².

Таким образом, потеря напора катализатора не превышает предельно допустимых значений 0,2—0,3 МПа. Поэтому к про­ектированию принимают реактор цилиндрической формы с вы­сотой и диаметром реакционной зоны 4,4 и 2,2 м соответ­ственно.

Газ на регенерацию подается в реактор циркуляционными компрессорами процесса гидроочистки. Требуемая мощность циркуляционных компрессоров составляет Ыц= 245 098 -400/850= =115294 м3/ч. (2.62)

Если кинетические факторы не лимитируют процесс регене­рации, минимальная продолжительность регенерации составит г ==860 692/115 294 =7,47 ч. (2.63)

Эту методику можно использовать также для расчета реак­торов большинства крупнотоннажных процессов нефтеперера­ботки—каталитического риформинга, изомеризации, гидрокре­кинга, полимеризации — при наличии соответствующих термо­динамических и кинетических характеристик.