Файл: Научнотехнический обзор 5 1 Сырьё, продукты, катализаторы процесса алкилирования 5.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 111
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Таблица 9
Расчет теплоты испарения
| Компоненты | y/i, мольные доли | r /i, кДж/моль | r /I · y/i, кДж/кмоль |
Окончание табл.9
| С3Н6 С3Н8 i-С4Н10 н-С4Н10 С5Н12 Алкилат (С8Н18) | 0,0030 0,0063 0,9591 0,0187 0,000161 0,000087 | 15600 16200 20400 22000 27400 42300 | 46,91 101,77 19768,84 411,4 4,41 3,72 |
| Сумма | ≈1 | - | r/m=20337 |
Источник: Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика - Л.: Химия, 2010г
Зная теплоту испарения смеси r/m и тепловую нагрузку секции Q1, определим количество паров углеводородов, образующихся в первой секции:
(9)
Количества каждого компонента в парах найдем по формуле
(10)
Проводим проверку:
Анализируя сделанные расчеты, нетрудно сделать вывод, что практически весь теплосъем в первой секции осуществляется за счет испарения изобутана. Поэтому без большой ошибки количество испаряющегося изобутана можно определить из приближенного уравнения теплового баланса испарения
в котором количества паров пропилена и пропана считают равными количествам этих углеводородов в сырье. Таким образом:
(11)
(12)
или
Этот результат очень близок к полученному выше.
Объем кислоты и углеводородов в первой секции. Из практики эксплуатации установок алкилирования известно, что объемная скорость находится в пределах 0,1-0,6 ч -1. Примем объемную скорость w = 0,5 ч -1. Тогда объем кислоты в секции:
(13)
где Voл1-2,2 м3/ч - количество олефина, подаваемого в секцию (см. табл. 5).
Получим:
Зная, что отношение объема кислоты к объему углеводородов в первой секции α 1 = 1,5, найдем объем углеводородов в секции:
(14)
Суммарный объем кислоты и углеводородов в секции:
(15)
Найдем продолжительность пребывания смеси углеводородов и кислоты (время контакта) в первой секции:
(16)
где R1 = 342,14 м3/ч - объем смеси, поступающей в первую секцию (см. табл. 5).
Размеры первой секции. В реакционных аппаратах емкостного типа, если жидкая смесь реагирующих веществ не вспенивается, степень заполнения равна φ = 0,7 - 0,85. Примем φ = 0,7. Тогда полный объем первой секции:
(17)
Принимая длину секции L = 2 м , найдем диаметр аппарата
(18)
Принимаем D = 2,6 м.
Как указано выше, все пять реакционных секций аппарата будут иметь одинаковые размеры: D = 2,6 м, L = 2 м.
Расчет второй секции
Материальный баланс. При определении загрузки второй и всех остальных секций, в целях некоторого упрощения расчета, будем полагать, что вся пропан-пропиленовая фракция в любой секции испаряется полностью, а н-бутан, пентан и алкилат не испаряются. В соответствии со схемой работы реактора, количество сырья, подаваемого во вторую секцию, будет включать:
- пятую часть исходного (олефинового) сырья (см. табл. 1);
- не вошедший в реакцию (отработанный) изобутан свежего сырья первой секции (см. табл. 7);
рециркулирующий изобутан с учетом его частичного испарения в первой секции ;
- н-бутан и пентан из первой секции (см. табл. 7);
- алкилат, полученный в первой секции (см. табл. 7);
- серную кислоту из первой секции (см. табл. 5).
Количество рециркулирующего изобутана, поступающего во вторую секцию (см. табл. 7):
В таблице 9 приведены массовые и объемные количества компонентов загрузки второй секции с учетом изменения плотности серной кислоты от ее концентрации (см. табл. 3, рис. 2).
Таблица 10
Массовые и объемные количества компонентов загрузки второй секции
| Компонент загрузки | Количество | |
| | кг/ч | м3/ч |
| С3Н6+С3Н8 С4Н8 i-С4Н10(свежий) i-С4Н10(отраб.) i-С4Н10(рециркулят) н-С4Н10 С5Н12 Алкилат Катализатор | 111,11 1414,14 1858,59 393,94 38666,98 3212,12 121,21 2878,78 223820,4721 | 0,1834 2,2027 3,2306 0,6847 67,2118 5,3985 0,1890 4,0263 124,6910 |
| Сумма | 272477,35 | 207,8184 |
Из таблицы 9 следует, что отношение объемов катализатора и углеводородов во второй секции равно:
.
По сравнению с первой секцией это отношение повысилось за счет некоторого сокращения объема углеводородов и снижения плотности кислоты.
Количество алкилата, образующегося во второй секции, будет таким же, как в первой:
.Количество свежего изобутана, не вошедшего в реакцию (отработанного), равно:
В таблице 11 приведен состав углеводородов, покидающих вторую секцию.
Таблица 11
Состав углеводородов, покидающих вторую секцию.
| Компоненты | Количество | ||
| | кг/ч | м3/ч | кмоль/ч |
| С3Н6+С3Н8 i-С4Н10(отработанный) i-С4Н10(рециркулят) н-С4Н10 С5Н12 Алкилат | 111,11 787,87 38666,98 3212,12 121,21 2878,78 | 0,1834 1,3695 67,2118 5,3985 0,1890 8,0526 | 2,58 13,58 666,67 55,38 1,68 25,25 |
| Сумма | 45778,09 | 82,405 | 765,15 |
Источник: Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа - Уфа: Гилем, 2002г.
Тепловая нагрузка второй секции. Вычисляется так же, как и для первой секции:
, (19) где Qал.2= 2878,78 кг/ч - количество алкилата, полученного во второй секции (см. табл. 10).
.Количество углеводородов, испаряющихся во второй секции. При допущении, которое сделано при тепловом расчете первой секции, найдем количество изобутана, испаренного во второй секции:
(20)
или
Время пребывания смеси углеводородов и кислоты во второй секции. Полный объем второй секции такой же, как и первой: VP2 = VP1 = 10,5 м3. При степени заполнения φ = 0,7 объем смеси углеводородов и кислоты будет равен:
(21)
Время пребывания смеси (продолжительность контакта) во второй секции:
(22)
где R2 = 327,16 м3/ч - объем смеси, поступающей во вторую секцию (см. табл. 8);
Объемная скорость подачи олефинов. Объем кислоты во второй секции:
Объем углеводородов:
; (23)
.Объемная скорость подачи олефинов:
; (24)
Расчет третьей секции
Все определения ведутся по аналогии с расчетом второй секции. Массовые и объемные количества компонентов загрузки даны в таблице 12.
Таблица 12
Массовые и объемные количества компонентов загрузки третьей секции
| Компонент загрузки | Количество | |
| | кг/ч | м3/ч |
| С3Н6+С3Н8 С4Н8 i-С4Н10(свежий) i-С4Н10(отраб.) i-С4Н10(рециркулят) н-С4Н10 С5Н12 Алкилат Катализатор | 111,11 1414,14 1858,59 787,88 28041,04 4818,18 181,81 5757,57 191590,14 | 0,1834 2,2027 3,2306 1,3695 48,7415 8,0977 0,2836 8,0526 108,2430 |
| Сумма | 234560,47 | 180,4050 |
Отношение объемов катализатора и углеводородов в третьей секции равно:
Количество алкилата, образующегося в третьей секции
Количество свежего изобутана, не вошедшего в реакцию (отработанного), равно: