Файл: Проект установки гидрооочисткидепарафинизации. Расчет реактора депарафинизации аинг. Специальность 5В072100 Кафедра Химия и химическая технология.rtf
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 300
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Таблица 3-Материальный баланс установки ГО/ДПдизельного топлива
(1)где
- линейная скорость потока, м/с.Модель реактора идеального вытеснения можно построить на основании типовой модели идеального вытеснения с учётом скорости химической реакции уравнение, описывающее гидродинамическую модель для выбранного вещества, дополняется такой величиной, как скорость реакций по данному веществу:(2)Исследование реактора будем проводить, считая, что он работает в стационарном режиме:(3)Кроме того, 
- время контакта, с.Поскольку состав сырья задан в массовых долях, а в кинетической модели процесса для расчета используются мольные доли, необходим пересчет из массовых долей в мольные.Для пересчета состава питания воспользуемся формулой:(4)где 
- средняя молекулярная масса сырья; 
- молекулярная массаго компонента в сырье; 
- массовая доля i-го компонента в сырье; 
- мольная доля i-го компонента в сырье.На основе данных хроматографического анализа было определено, что в составе сырья находятся компоненты со следующим количеством атомов углерода.Таблица 4- Количество атомов углерода в компонентах сырья
Рассчитаем среднюю молекулярную массу компонента по формуле:(5)По правилу аддитивности рассчитаем среднюю молекулярную массу сырья: 
Для расчёта состава продуктов реакции, покидающих реактор, необходимо знать константы химических реакций, т.к. значение констант неизвестно, то воспользуемся групповым балансом углеводородов (таблица 5).Таблица 5 - Групповой состав сырья и продуктов реакций
Таблица 6 - Баланс по ВСГ
.2 Тепловой расчет реактораУравнение теплового баланса для реактора гидродепарафинизации будет иметь вид:=Q2+Q3+Q4 (6)-приход тепла с сырьём и циркулирующим газом, Q2 -расход тепла на реакции, Q3 - расход тепла с продуктами реакции и циркулирующим газом, Q4-потери в окружающую среду.Рассчитаем энтальпию газового потока на входе в аппарат. Энтальпию подогретого углеводородного сырья можно рассчитать, используя модель Уэйра и Итона :(7)Энтальпии водорода и углеводородных компонентов ВСГ можно рассчитать с помощью энтропийно-информационной модели :(8)где
; 
- энтропия газа при температуре T (кал/моль∙К);Энтропию газа можно рассчитать по уравнению :(9)где 
- средняя теплоемкость газа на интервале температур от 298К до Т.Среднюю теплоёмкость циркулирующего ВСГ найдём по формуле :Ср=4184*(а+bТ+cT2) или Ср=4184*(а+bТ+cT2+dT3) (10)Значения коэффициентов и рассчитанная теплоёмкость представлены в таблице 7.Таблица 7 - Значения коэффициентов
Средняя теплоемкость ВСГ составит 7,609 кДж/(кг*К).Таблица 8 - Расчёт энтальпии питающей смеси
(11)Величину Q2 найдём следующим образом:(12)где 
- количество сырья, кг/ч; 
- теплоёмкость газа, поступающего в реактор, кДж/(кг*К); 
- перепад температуры потока в реакторе, ККоличество сырья:
| Наименование потоков | % | тыс. т/год | т/сут | т/ч |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Взято: Сырье, В том числе: Фр. 140-240 оС с АВТ Фр. 180-350 оС с АВТ Фр. 180-350 оС с АТ Легкий газойль УЗК | 100,0 12,0 19,9 52,5 15,6 | 1250,0 150,0 249,0 656,0 195,0 | 3676,5 441,2 732,4 1929,4 573,5 | 153,2 18,4 30,5 80,4 23,9 |
| ВСГ (Н2) | 0,6 | 7,5 | 22,0 | 0,9 |
| Итого: | 100,6 | 1257,5 | 3698,5 | 154,1 |
| Получено: Н2S Бензин гидроочищенный Бензин нестабильный | 1,8 4,1 3,3 | 22,5 51,25 41,25 | 66,2 2135,4 121,3 | 2,8 89,0 5,2 |
| Керосин РТ Дизельное топливо летнее Дизельное топливо зимнее | 27,1 35,1 29,2 | 338,75 438,75 365,0 | 996,3 1290,4 1073,5 | 41,5 53,8 44,8 |
| Итого: | 100,6 | 1257,5 | 3698,5 | 154,1 |
(1)где
- линейная скорость потока, м/с.Модель реактора идеального вытеснения можно построить на основании типовой модели идеального вытеснения с учётом скорости химической реакции уравнение, описывающее гидродинамическую модель для выбранного вещества, дополняется такой величиной, как скорость реакций по данному веществу:(2)Исследование реактора будем проводить, считая, что он работает в стационарном режиме:(3)Кроме того, - время контакта, с.Поскольку состав сырья задан в массовых долях, а в кинетической модели процесса для расчета используются мольные доли, необходим пересчет из массовых долей в мольные.Для пересчета состава питания воспользуемся формулой:(4)где - средняя молекулярная масса сырья; - молекулярная массаго компонента в сырье; - массовая доля i-го компонента в сырье; - мольная доля i-го компонента в сырье.На основе данных хроматографического анализа было определено, что в составе сырья находятся компоненты со следующим количеством атомов углерода.Таблица 4- Количество атомов углерода в компонентах сырья
| Компонент | Количество атомов углерода | Формула для расчёта молекулярной массы |
| н-Парафиновые углеводороды | 5-22 | M=14N+2 |
| Σ изо-парафиновых и нафтеновых углеводороды | 6-11 | M=14N |
| Углеводородный газ | 1-5 | M=14N+2 |
| Ароматические углеводороды | 6-14 | M=14n-6 |
| Олефиновые углеводороды | 1-5 | M=14N |
Для расчёта состава продуктов реакции, покидающих реактор, необходимо знать константы химических реакций, т.к. значение констант неизвестно, то воспользуемся групповым балансом углеводородов (таблица 5).Таблица 5 - Групповой состав сырья и продуктов реакций| Группа компонентов | Сырьё | Продукты |
| | расход, кг/ч | |
| Парафины | 35957 | 29485,8 |
| И-парафины+нафтены | 108938 | 138779,8 |
| Ароматика | 57468 | 31993,1 |
| Олефины | 8027,6 | 4262 |
| | Расход, кг/ч | Концентрация Н2, % масс |
| Поступило | 18750,1 | 0,9 |
| Убыло | 27772 | 0,77 |
.2 Тепловой расчет реактораУравнение теплового баланса для реактора гидродепарафинизации будет иметь вид:=Q2+Q3+Q4 (6)-приход тепла с сырьём и циркулирующим газом, Q2 -расход тепла на реакции, Q3 - расход тепла с продуктами реакции и циркулирующим газом, Q4-потери в окружающую среду.Рассчитаем энтальпию газового потока на входе в аппарат. Энтальпию подогретого углеводородного сырья можно рассчитать, используя модель Уэйра и Итона :(7)Энтальпии водорода и углеводородных компонентов ВСГ можно рассчитать с помощью энтропийно-информационной модели :(8)где
; - энтропия газа при температуре T (кал/моль∙К);Энтропию газа можно рассчитать по уравнению :(9)где - средняя теплоемкость газа на интервале температур от 298К до Т.Среднюю теплоёмкость циркулирующего ВСГ найдём по формуле :Ср=4184*(а+bТ+cT2) или Ср=4184*(а+bТ+cT2+dT3) (10)Значения коэффициентов и рассчитанная теплоёмкость представлены в таблице 7.Таблица 7 - Значения коэффициентов| Компонент | a | 10-3b | 10-5c | Ср, кДж/(кг*К) | yi, мол. доля | yi*Ср |
| Метан | 3,422 | 17,845 | -4,165 | 2,312 | 0,077 | 0,177 |
| Этан | 1,375 | 41,852 | -13,827 | 21,564 | 0,033 | 0,705 |
| Пропан | 0,41 | 64,71 | -22,582 | 37,964 | 0,025 | 0,934 |
| Бутан | 4,357 | 72,552 | -22,145 | 30,774 | 0,016 | 0,499 |
| Пентан | 3,14 | 100,532 | -35,56 | 58,782 | 0,006 | 0,323 |
| Гексан | 7,313 | 104,906 | -32,397 | 44,955 | 0,003 | 0,130 |
| Водород | 6,95 | -0,2 | 0,48 | 5,754 | 0,841 | 4,840 |
| Сумма | - | - | - | - | 1 | 7,609 |
Средняя теплоемкость ВСГ составит 7,609 кДж/(кг*К).Таблица 8 - Расчёт энтальпии питающей смеси
| Компонент | M, кг/кмоль | Кол-во, кмоль/ч | yi, мол доли | М*у | у | qt, кДж/кг | qt у кДж/кг |
| ВСГ | 6,56 | 2857,51 | 0,64 | 4,208607845 | 0,0818 | 530,7 | 43,42 |
| Сырье | 131,78 | 1596,52 | 0,36 | 47,23574058 | 0,9182 | 1293,2 | 1187,40 |
| Сумма | | 4454,03 | 1,00 | 51,444 | 1 | | 1230,82 |
- количество сырья, кг/ч; - теплоёмкость газа, поступающего в реактор, кДж/(кг*К); - перепад температуры потока в реакторе, ККоличество сырья: