7. Объём зоны отпарки катализатора (десорбера).

Примем число секций в противоточной зоне регенератора N_с = 18. В каждой секции имеется два отверстия диаметром d₀ = 0,3 м для перетекания катализатора из этой зоны в зону отпарки.

Скорость перетекания псевдоожиженного катализатора из зоны противоточной продувки в зону отпарки определяется по формуле:

ω = G_к / (1800 * ρ_п.с * N_с * π * d₀² ) = 1862000 / (1800 * 500 * 18 * 3,14* 0,3² ) = 0,41 м/с.

Примем высоту взвешенного слоя катализатора в зоне отпарки равной сумме (h₁ + h₄). Объём зоны отпарки будет равен:

V_д = S_д * (h₁ + h₄) = 8 * 10 = 80 м³.

Количество псевдоожиженного катализатора в зоне отпарки:

G_д = V_д * ρ_п.с = 80 * 500 = 40000 кг.

8. Время пребывания катализатора в регенераторе.

Среднее время пребывания катализатора в регенераторе равно:

τ = τ₁ + τ₂ + τ₃ + τ₄, где τ₁, τ₂, τ₃ и τ₄ – время пребывания катализатора соответственно в первой зоне, над второй зоной в распределительном слое, во второй зоне и в зоне отпарки, мин.

Имеем:

τ₁ = 60 * G₁ / G_к = 60 * 179 000 / 1862000 = 5,77 мин;

τ₂ = 60 * G_с / G_к = 60 * 28600 / 1862000 = 0,92 мин;

τ₃ = 60 * G₂ / G_к = 60 * 102000 / 1862000 = 3,29 мин;

τ₄ = 60 * G_д / G_к = 60 * 40000 / 1862000 = 1,29 мин.

Тогда:

τ = 5,77 + 0,92 + 3,29 + 1,29 = 11,27 мин.

Время пребывания катализатора в регенераторе обычно составляет 5 – 12 мин.

9. Давление под распределительной решёткой и у основания зоны отпарки (десорбера). Температура катализатора на входе в зону отпарки (десорбер).

Давление под воздухораспределительной решёткой:

π_р = π + h₁ * ρ_п.с * g = 0,23 * 10⁶ + 5 * 500 * 9,81 = 0,26 * 10 ⁶ Па.

Давление у основания зоны отпарки:

π_д = π + (h₁ + h₂) * ρ_п.с * g = 0,23 * 10⁶ + 10 * 500 * 9,81 = 0,28 * 10 ⁶ Па.

Температура катализатора на входе в зону отпарки Т_вх должна быть выше температуры Т_рег выхода из регенератора:

Т_вх = Т_рег + ΔТ , где ΔТ – снижение температуры катализатора в зоне отпарки, К.

При этом водяной пар перегревается от Т = 783 К до Т_рег = 873 К.

Снижение температуры катализатора вычисляется по формуле:

ΔТ = G₀ * (i₈₇₃ – i₇₈₃) / (G_к * с_к + G_о.к * с_о.к), где i₈₇₃ и i₇₈₃ – энтальпии перегретого водяного пара при температурах 873 К и π_р = 0,25 * 10⁶ Па и 783 К и π = 0,44 * 10⁶ Па, кДж/кг; с_к и с_о.к – теплоёмкости соответственно катализатора и кокса, кДж/(кг*К).

Тогда:

ΔТ = 13034 * (3708 – 3512) / (1862000 * 1,13 + 7448 * 2,51) = 1,2 К.

Т_вх = 873 + 1,2 = 874,2 К.

10. Воздухораспределительная решётка.

Площадь отверстий воздухораспределительных решёток обычно составляет 0,3 – 1,5 % от площади самих решёток. Примем, что площадь отверстий в решётке равна 0,5 % от площади решётки:

S₀ = 0,005 * S_в, где S_в – площадь воздухораспределительной решётки регенератора, м².

S_в = S₁ + S₂ – S_п, S_п – площадь, занимаемая двумя стволами, подводящими катализатор, м².

Получим:

S_п = 2 * 3,14 * 0,75² / 4 = 0,9 м²;

S_в = 71 + 52 – 0,9 = 122,1 м².

Тогда:

S₀ = 0,005 * 122,1 = 0,611 м².

Примем диаметр отверстий в решётке D₀ = 0,025 м. Число отверстий в решётке, приходящееся соответственно на первую и вторую зоны:

N₁ = 4 * (S₁ - S_п) * S₀ / (π * S_в * D₀²) = 4 * (71 – 0,9) * 0,611 / (3,14 * 122,1 * 0,025²) = 715.

N₂ = 4 * S₂ * S₀ / (π * S_в * D₀²) = 4 * 52 * 0,611 / (3,14 * 122,1 * 0,025²) = 530.

Скорость воздуха в отверстиях решётки равна:

ω_о.р = υ_сек / S₀, где υ_сек – секундный объём воздуха, м³/с.

υ_сек = 22,4 * G_в * Т_в * 0,1 * 10⁶ / (3600 * М_в * 273 * π_р), где G_в – количество воздуха, кг/ч; Т_в – температура воздуха, К; М_в – молекулярная масса воздуха.

Имеем:

υ_сек = 22,4 * 192168 * 353 * 0,1 * 10⁶ / (3600 * 28,96 * 273 * 0,25 * 10⁶) = 21 м³/с.

ω_о.р = 21 / 0,611 = 34,4 м/с.

Предельная скорость газа в отверстиях решётки, при которой частицы катализатора перестают проваливаться через отверстия:

ω_пр = 100 * φ * √(d_m * (ρ_к – ρ_в) * g / ρ_в ), где φ – относительная плотность отверстий решётки, равная отношению площади отверстий к площади сечения регенератора; d_m – максимальный размер частиц катализатора, м; ρ_к – плотность материала катализатора, кг/м³ (принимается равной 2400); ρ_в – плотность воздуха при Т_в = 353 К и π_р = 0,25 * 10⁶ Па.

Величина φ равна:

φ = S₀ / S_рег = 0,611 / 124 = 0,0049.

Тогда:

ρ_в = М_в * 273 * π_р / (22,4 * Т_в * 0,1 * 10⁶) = 28,96 * 273 * 0,25 * 10⁶ / (22,4 * 353 * 0,1 * 10⁶) = 2,5 кг/м³.

ω_пр = 100 * 0,0049 * √(0,00015 * (2400 – 2,5) * 9,81 / 9,5 ) = 0,58 м/с.

Частицы катализатора не будут проваливаться в отверстия решётки, так как ω_о.р >> ω_пр (34,4 >> 0,58).