5. Диаметр регенератора и его основных зон.

Площадь поперечного сечения регенератора и его основных зон определяется по формуле:

S = V / (3600 * ω), где V – объём паров, проходящих через данное сечение регенератора (над псевдоожиженным слоем), м³/час; ω – допустимая скорость газов в свободном сечении, м/сек.

Объём газов и паров определяется по формуле:

V = (22,4 * ∑(G_i / M_i) * T_pег * 0,1 * 10⁶) / (273 * π).

∑(G_i / M_i) – количество газовой смеси, кмоль/ч; T_pег = 873 К – температура в регенераторе; π – абсолютное давление над псевдоожиженным слоем, принимаем равным 0,23 * 10⁶ Па.

Предварительно найдём среднюю молекулярную массу влажного газа:

М_в.г = 22,4 * 13,243 / 10,266 = 29.

Тогда для регенератора:

∑(G_i / M_i) = G_в.г / M_в.г + G₀ / M₀ = 207868 / 29 + 13034 / 18 = 7892 кмоль/ч;

для первой зоны:

∑(G_i / M_i) = G’_в.г / M_в.г = 132430/ 29 = 4567 кмоль/ч;

для второй зоны:

∑(G_i / M_i) = G’’_в.г / M_в.г = 75438 / 29 = 2601 кмоль/ч;

для зоны отпарки (десорбера):

∑(G_i / M_i) = G₀ / M₀ = 13034 / 18 = 724 кмоль/ч.

Часовые объёмы газов в сечениях регенератора и его основных зон, рассчитанные по приведённой выше формуле, даны в таблице 1.15:

Таблица 1.15.

Сечения	V, м3/ч	ω, м/с	S, м2
регенератора	245787	0,55	124
первой зоны	1422334	0,56	71
второй зоны	81005	0,43	52
третьей зоны	22548	0,8	8

Скорость газов в свободном сечении регенератора может достигать 0,8 м/с. значения скорости газов в различных сечениях приняты из промышленных данных.

Определим диаметр зоны отпарки (десорбции):

D_д = √(4 * S_д / π) = √(4 * 8 / 3,14) = 3,2 м.

При определении диаметра внутренней цилиндрической перегородки или диаметра второй зоны следует учитывать, что в этой зоне расположен охлаждающий змеевик с трубками диаметром d_н = 0,06 м. Подсчитанные выше поперечные сечения остаются прежними. Тогда диаметр второй зоны определим по формуле:

D₂ =√([4 * S₂ + π * D_д²] / π) + 2 * d_н = √([4 * 52 + 3,14 * 3,2²] / 3,14) + 2 * 0,06 = 9 м.

Диаметр регенератора равен диаметру первой зоны и определяется с учётом толщины цилиндрической перегородки δ = =0,02 м по формуле:

D_рег = D₁ = √([4 * S₁ + π * D₂² ] / π) + 2 * δ = √([4 * 71 + 3,14 * 9² ] / 3,14) + 2 * 0,02 = 13,1 м.

6. Высота регенератора и его зон.

Высота первой зоны равна высоте псевдоожиженного слоя катализатора:

h₁ = V₁ / S₁, где V₁ – объём псевдоожиженного слоя, м³; S₁ – поперечное сечение первой зоны, м².

Объём псевдоожиженного слоя рассчитаем по формуле:

V₁ = G₁ / ρ_п.с, где G₁ – количество катализатора в первой зоне, кг; ρ_п.с – плотность псевдоожиженного слоя, кг/м³.

Величина G₁ равна:

G₁ = х / k_р, где х – количество кокса, сжигаемого в данной зоне, кг/ч; k_р – удельная скорость регенерации 1 т катализатора, кг/(т*ч).

Удельная скорость регенерации катализатора, по промышленным данным, равна 50 – 115 кг/(т*ч).

Примем k_р = 56 кг/(т*ч), тогда:

G₁ = 10000 / 56 = 179 т;

V₁ = 179000 / 500 = 358 м³;

h₁ = 358 / 71 = 5 м.

Высота второй зоны равна высоте цилиндрической перегородки и определяется аналогично высоте первой зоны:

G₂ = 5700 / 56 = 102 т;

V₂ = 102000 / 500 = 204 м³;

h₂ = 204 / 52 = 3,9 м.

Высота псевдоожиженного слоя катализатора над второй зоной:

h₃ = h₁ – h₂ = 5 – 3,9 = 1,1 м.

Объём этого слоя:

V_с = h₃ * S₂ = 1,1 * 52 = 57,2 м³.

Количество псевдоожиженного катализатора в этом слое:

G_с = V_с * ρ_п.с = 57,2 * 500 = 28600 кг.

Высота h₄ под распределительной решёткой принимается равной 5 м.

Высота зоны сепарации h₅ с учётом расположения в ней циклонов принимается равной 8 м.

Высота регенератора:

Н_рег. = h₁ + h₄ + h₅ = 5 + 5 + 8 = 18 м.