ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 482
Скачиваний: 3
| Относительная плотность  | Фракционный состав, К | Углеводородный состав, % масс. | |||||||
| н.к. | 10% | 50% | 90% | к.к. | ароматические | нафтеновые | парафиновые | ||
| 0,753 | 353 | 385 | 406 | 439 | 453 | 11 | 35 | 54 | |
| Компонент | Н2 | СН4 | С2 Н6 | С3 Н8 | С4Н10 | С5 Н12 |
| Содержание, % об | 86 | 4 | 5 | 3 | 1 | 1 |
превращение нафтеновых углеводородов в ароматические: ; (3.1)превращение нафтеновых углеводородов в парафиновые: ; (3.2)гидрокрекинг нафтеновых углеводородов: ; (3.3)гидрокрекинг парафиновых углеводородов: , (3.4)где n – углеродное число (число углеродных атомов в молекуле углеводорода).Для указанных реакций можно записать четыре дифференциальных уравнения, описывающих уменьшение количества углеводородов в результате химических превращений: , (3.5) , (3.6) , (3.7) , (3.8)где Nн и Nп – доля нафтеновых и парафиновых углеводородов в питании, подвергнутых химическому превращению, кмоль/кмоль; – величина, обратная скорости подачи сырья, кг катализатора/(кмоль/ч) сырья; – константа скорости реакции, определяемая из графика (рисунок 7), кмоль/(ч·Па·кг катализатора); – парциальные давления нафтеновых, ароматических, парафиновых углеводородов и водорода, Па; – константа химического равновесия, Па3; – константа скорости реакции, определяемая из графика (рисунок 8), кмоль/(ч·Па·кг катализатора).Константы химического равновесия рассчитываются по уравнениям: , (3.9)
, (3.10)
где Т – температура в реакторе, К.
Уравнения (3.5) – (3.8) не учитывают состояния катализатора. Однако ввиду отсутствия в литературе сведений о зависимости степени химических превращений при риформинге от состояния катализатора, из-за малого (всего 0,5 – 0,7 %) содержания платины в катализаторе и возможности компенсации снижения активности катализатора некоторым повышением температуры процесса, указанные уравнения обеспечивают достаточную точность при проектировании.
В уравнениях (3.5) – (3.8) уменьшение количества углеводородов в питании в результате химических превращений выражено в мольных долях, а состав питания задан в массовых долях. Для пересчёта состава питания воспользуемся формулой
Мсуi = Мiуi’, (3.11)
где Мс - средняя молекулярная масса сырья; Mi - средняя молекулярная масса i-го компонента сырья; yi - содержание i-го компонента в питании в массовых долях; yi'- то же в мольных долях.
Рисунок 7 – График для определения Рисунок 8 – График для определения
константы k1 константы k2
Рисунок 9 – График для определения констант k3 и k4
Средняя молекулярная масса сырья
Мс = 0,4 Т50 – 45, (3.12)
где Т50 – температура выкипания 50% бензина (таблица 3.1), К.
Мс= 0,4· 406 – 45 = 117,4 кмоль/кг.
Средние молекулярные массы ароматических, нафтеновых и парафиновых углеводородов питания можно рассчитать, исходя из условия, что число атомов n углерода в них будет одно и то же. Формулы для расчёта молекулярных масс углеводородов питания представлены в таблице 3.3.
Для того чтобы определить углеродное число n, используется формула
, (3.13)
где уА, ун, уп - содержание ароматических, нафтеновых, парафиновых углеводородов в питании (таблица 3.1), масс. доли; Ма, Мн, Мп - средние молекулярные массы углеводородов (таблица 3.3).
Таблица 3.3 - Расчётные формулы молекулярных масс углеводородов
| Углеводород (компонент) | Формула углеводорода | Формула для расчёта молекулярной массы по углеродному числу |
| Ароматические | СnH2n- 6 | Ма = 12n + 1 (2n-6) = 14n - 6 |
| Нафтеновые | CnH2n | Мн = 12n + 1 2n = 14n |
| Парафиновые | CnH2n+2 | Мп = 12n +1 (2n+2)= 14n+ 2 |
Формула для подсчёта величины Мс : . (3.14)После преобразований получается кубическое уравнение: . (3.15)Подставив в уравнение известные значения Мс, уА, ун и уп, получим . (3.16)Найти значение n можно также при помощи программы Excel. Получается n=8,3595.Если состав сырья задан в мольных долях, то для расчета углеродного числа можно воспользоваться формулой , (3.17)где у'п и у'а — содержание парафиновых и ароматических углеводородов в сырье, мольн. доли.Числовые значения молекулярных масс углеводородов (таблица 3.3): ; ; .Пересчет состава сырья представлен в таблице 3.4. Таблица 3.4 – Пересчёт массового состава сырья в мольный
| Компоненты | Молекулярная масса, Мi | Содержание в сырье | |
| yi, масс. доли |  , мольн. доли | ||
| СnH2n- 6 | 111,0327 | 0,11 | 0,1163 |
| CnH2n | 117,0327 | 0,35 | 0,3511 |
| CnHn+2 | 119,0327 | 0,54 | 0,5326 |
| Сумма | – | 1,00 | 1,0000 |
, Па; 
– содержание i-го компонента в смеси газов, мольн. доли.
Количество сырья (в кмоль) равно:
, (3.19)
где Gc – количество сырья, кг/ч.
Рассчитывается величина Gc:
кг/ч,
где 330 – число рабочих дней в году.
Подставив числовое значение величины Gc в предыдущую формулу, получим
кмоль/ч.
Расчетные данные по количеству и составу сырья приведены в таблице 3.5.
Таблица 3.5 – Количество и состав сырья
| Компонент | Мольная доля | Количество  , кмоль / ч |
 | 0,1163 | 75,05 |
 | 0,3511 | 226,56 |
 | 0,5326 | 343,68 |
| Сумма | 1,0000 | 645,29 |