Расчет реактора установки Гидрокрекинга

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Составим неполный тепловой баланс газожидкостной смеси без учета материальных соотношений компонентов по отношению к сырью (т.е. без учета материального баланса одного реактора ГК) и без учета теплового эффекта процесса:

Неполный тепловой баланс:
Компоненты:	CгТ,i, кДж/(кг*К)	qгТ,i, кДж/кг	L0ис,i, кДж/кг	qжТ,i, кДж/кг
На входе:	Cг370,i	qг370,i	L0ис,i	qж370,i
Вакуумный газойль (сырье)	2,554241	1642,76	211,9458	1430,814
Рециркулят остатка	2,685189	1726,979	210,324	1516,655
сВСГ	14,66786	9433,633	-	-
цВСГ	14,11958	9081,009	-	-
На выходе:	Cг400,i	qг400,i	L0ис,i	qж400,i
цВСГ	14,14963	9524,825	-	-
Сероводород	1,224299	824,1368	-	-
Аммиак	-	-	-	-
УВ газ	3,150635	2120,85	-	-
Бензин	2,909553	1958,566	-	-
ДТ	2,790203	1878,225	256,8309	1621,394
ГКО	2,76946	1864,262	210,324	1653,938

 

 

2.5. Рассчитаем тепловой эффект  экзотермического процесса ГК, исходя из справочных данных по удельным тепловым эффектам при обессеривании различных сераорганических соединений и при гидрировании ароматических соединений:

q1, кДж/кг (серы)	q2, кДж/кг (серы)	q3, кДж/кг (серы)	q4, кДж/кг (серы)	q'5, Дж/моль (для АУВ)
2100	3510	5060	8700	214000

 

2.5.1. Рассчитаем тепловой эффект при гидрогенизации (обессеривании) сырья:

q1, кДж/кг (серы)	q2, кДж/кг (серы)	q3, кДж/кг (серы)	q4, кДж/кг (серы)	q1-4, кДж/кг
2100	3510	5060	8700	139,38
∆S1, %	∆S2, %	∆S3, %	∆S4, %
0,1	1	0,3	1

 

 

 

 

 

2.5.2. Тепло, выделяемое в ходе  в ходе реакций гидродеароматизации сырья, рассчитываем по сл. формуле:

αАУВ	q'5, Дж/моль (для АУВ)	∆АУВ, %	q5, Дж/кг	q5, кДж/кг
0,9	214000	50	311650,5	311,6505
Ṁс, кг/моль
0,309

 

2.5.3. Суммарный тепловой эффект процесса гидрокрекинга будет равен:

q1-4, кДж/кг	q5, кДж/кг	∑q, кДж/кг
139,38	311,6505	451,0305

 

2.5.4. Пересчитаем суммарный тепловой  эффект на ∑Q в размерности кДж/с для одного реактора установки гидрокрекинга:

∑q, кДж/кг	g1го р-тора, кг/с	∑Q, кДж/с
451,0305	13,61656	6141,483

 

Т.о. ∑Q=6141,483 кДж/с – суммарный тепловой эффект процесса ГК.

 

2.6. Составим суммарный баланс для одного реактора гидрокрекинга (т.е. полный мат. баланс одного реактора ГК + полный тепловой баланс) и определим тепловой дисбаланс в реакторе ГК для дальнейшего определения  количества необходимого нам квенчинга:

 

 

 

 

 

 

2.6.1. Составим суммарный баланс:

Суммарный баланс:
Компоненты	gi, %	Фаз. Состояние	t, ̊C (T, K)	qi, кДж/кг	Gi, кг/с	Qi, кДж/с
Приход:			370 (643,15)
Сырье	100	ж		1430,814	13,61656	19482,77
сВСГ	2,37	г		9433,633	0,322712	3044,351
цВСГ	12,64	г		9081,009	1,721133	15629,62
Рециркулят остатка	19,97	ж		1516,655	2,719227	4124,129
Итого:	134,98	г+ж			18,37963	42280,87
Расход:			400 (673,15)
Сероводород	2,55	г		824,1368	0,347222	286,1586
Аммиак	0,12	г		-	0,01634
УВ газ	2,79	г		2120,85	0,379902	805,7151
Бензин	28,97	г		1958,566	3,944717	7725,986
ДТ	47,97	ж		1621,394	6,531863	10590,73
баланс. ГКО	19,97	ж		1653,938	2,719227	4497,433
цирк. ГКО	19,97	ж		1653,938	2,719227	4497,433
цВСГ	12,64	ж		9524,825	1,721133	16393,49
Тепловой эффект	-	-		451,0305		6141,483
Итого:	134,98	г+ж			18,37963	50938,42

 

2.6.2. Тепловой дисбаланс реактора составляет:

∑Q(расход), кДж/с	∑Q(приход), кДж/с	Qкв, кДж/с
50938,42	42280,87	8657,555

 

Т.о. тепловой дисбаланс реактора ГК составляет Qкв=8657,555 кДж/с.

2.7. Определим количество подаваемого  квенчинга - холодного цВСГ (при 20 ̊С) - в межкатализаторные зоны реактора гидрокрекинга по формуле:

 , где и уже посчитан, в то время как рассчитывается подобным образом из простых компонентов, составляющих цВСГ по правилу аддитивности при Тст=293,15 К

Для квенчинга
Qкв, кДж/с	q673кв, кДж/кг	q293кв, кДж/кг	Gкв, кг/с
8657,555	9524,825	3994,471821	1,565461

Т.о. для устранения теплового дисбаланса нам необходимо подавать в межслойные зоны реактора квенчинг в количестве Gкв≈1,5655 кг/с.[5]

3. Определение  основных размеров реактора гидрокрекинга

3.1. Определим объем реактора  по расчетной формуле:

Gc, кг/с	ωc, с-1	ρс, кг/м3	Vkat, м3
13,61656	0,000167	937	87,19247

Т.о. Vkat≈87,2 м3.

 

3.2. Найдем полную высоту реактора  и диаметр реактора :

3.2.1. Примем соотношение Hkat=3,5*D, где Нкат-высота слоя катализатора в реакторе ГК.

3.2.2. Т.е., принимая во внимание заданное выше соотношение, найдем диаметр реактора в его цилиндрической части по формуле:

Vkat, м3	D, м
87,19247	3,166021

 Т.о. D≈3,2 м.

3.2.3. Отсюда высота слоя катализатора Hkat:

	D, м	Hkat, м
3,5	3,166021	11,08107

 Hkat≈11,85 м.

 

3.2.4. Примем высоту меж катализаторной зоны за hмеж=1м, таких зон в реакторе три:

n	hмеж, м	Hмеж, м
3	1	3

Нмеж=3 м.

 

3.2.5. Посчитаем высоту 2х дуговых  частей реактора (верха и низа), высота каждой из которой представляет  собой радиус цилиндрической части реактора:

 Hдуг=D≈3,2 м.

3.2.6. Рассчитаем полную высоту реактора гидрокрекинга:

Hkat, м	Hмеж, м	Hдуг, м	Hp, м
11,08107	3	3,166021	17,24709

 

Т.о. полная высота реактора Нр≈17,25 м. [5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет линейной скорости газожидкостной смеси по сечению реактора и ее последующее сравнение с допустимой линейной скоростью

1. . Рассчитаем объем газо-паровой фазы продуктов на выходе из реактора (с учетом квенчинга):

GH2S, кг/с	GNH3, кг/с	GУВГ, кг/с	Gб, кг/с	GцВСГ, кг/с	GКв, кг/с	∑Gi/Mi, моль/с
0,347222	0,016339869	0,379902	3,944716776	1,721133	1,565461	1114,406
MH2S, кг/моль	MNH3, г/моль	ṀУВГ, кг/моль	Ṁб, кг/моль	ṀцВСГ, кг/моль	ṀКв, кг/моль
0,034	0,017	0,02854	0,108	0,00312	0,00312

 

∑Gi/Mi, моль/с	VM, м3/моль	Твых, К	рн, МПа	Vг, м3/с
1114,406	0,0224	673,15	0,101325	0,445236
		Тн, К	рр, МПа
		273,15	14

Т.е. объем газо-паровой смеси составляет Vг≈0,445 м3/с.

2.     Рассчитаем объем жидкофазных продуктов ГК на выходе из реактора: