Файл: 3 2 Необходимые исходные данные.docx

Скачать файл (0,37Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 117

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

3.2.2 Необходимые исходные данные

Исходные данные для расчета:

- рассчитать реакторный блок установки каталитического риформинга бензина нижневартовской нефти, состав которого представлен в таблице 3.1, над стационарным слоем алюмоплатинового катализатора.

- производительность реакторного блока по сырью 600 000 т/г;

- температура реакции 530˚С (803 К);

- давление в начале процесса (на входе в первый реактор) 3,43·10⁶ Па;

- кратность циркуляции ВСГ

=1500 м³ /м³;

- содержание водорода в ВСГ достигает 85 – 93 %об. Примерный состав ВСГ приведён в таблице 3.2;

- объёмная скорость подачи сырья

=2 ч^-1;

- число рабочих дней в году 330.
Таблица 3.1 – Качество сырья риформинга

Относительная плотность	Фракционный состав, К						Углеводородный состав, % масс.
Относительная плотность	н.к.	10%	50%	90%	к.к.	ароматические		нафтеновые	парафиновые
0,753	353	385	406	439	453	11		35	54

Таблица 3.2 – Состав водородсодержащего газа

Компонент	Н₂	СН₄	С₂ Н₆	С₃ Н₈	С₄Н₁₀	С₅ Н₁₂
Содержание, % об	86	4	5	3	1	1

Над платиновым катализатором при риформинге протекают следующие реакции:

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 N_н и N_п – 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

Мсу_i = М_iу_i’, (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 k₁константы k₂

Рисунок 9 – График для определения констант k₃и 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 у_А, у_н, у_п - 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	С_nH_{2n- 6}	Ма = 12n + 1  (2n-6) = 14n - 6
Нафтеновые	C_nH_2n	Мн = 12n + 1  2n = 14n
Парафиновые	C_nH_2n+2	Мп = 12n +1  (2n+2)= 14n+ 2

Формула для подсчёта величины М_с :

. (3.14)

После преобразований получается кубическое уравнение:

. (3.15)

Подставив в уравнение известные значения М_с, у_А, у_н и у_п, 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, М_i	Содержание в сырье
Компоненты	Молекулярная масса, М_i	y_i, масс. доли	, мольн. доли
С_nH_{2n- 6}	111,0327	0,11	0,1163
C_nH_2n	117,0327	0,35	0,3511
C_nH_n+2	119,0327	0,54	0,5326
Сумма	–	1,00	1,0000