Материальный баланс реактора
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Аналогично по данным с существующих установок принимаем, что блок подготовки сырья изомеризации обеспечивает выделение фракции, содержащей 90,32% н-пентана. Состав сырья реактора Р-2 представлен в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 – Состав сырья реактора Р-2

Состав

Массовые доли

кг/ч

M, г/моль

моль/ч

Мольные доли

 

i-пентан

0,016

62,038

72

861,64

0,0153

н-пентан

0,903

3509,028

72

48736,497

0,864

i-гексан

0,061

236,52

86

2750,234

0,049

н-гексан

0,018

69,792

86

811,544

0,0144

ВСГ

0,002

7,755

2,4

3231,149

0,057

Всего

1,000

3885,134

 

56391,064

1

По принятым степеням конверсии и выходу побочных продуктов рассчитаем состав продуктов процесса:

                                 G(iC5)=G(iC5)сыр+G(нС5)·к(С5),                   (2.1)

где G(iC5) – суммарный выход изопентана, кг/ч; G(iC5)сыр – содержание изопентанов в сырье, кг/ч; G(нС5) – содержание н-пентанов в сырье, кг/ч; к(С5) – степень конверсии н-пентанов.     

                                     G(iC6)=G(iC6)сыр+G(нС6)·к(С6),           (2.2)

где G(iC6) – суммарный выход изогексанов, кг/ч; G(iC6)сыр – содержание изогексанов в сырье, кг/ч; G(нС6) – содержание н-гексанов в сырье, кг/ч; к(С6) – степень конверсии н-гексанов.     

Состав продуктов реактора представлен в таблице  2.4.

 

Таблица 2.4 – Состав продуктов реактора

Состав

Массовые доли

кг/ч

r204

Газы до С4

0,0213

82,579

0,5

i-пентан

0,874

3395,928

0,659

Н-пентан

0,014

54,244

0,62

i-гексан

0,076

295,066

0,656

Н-гексан

0,00023

0,876

0,659

ВСГ на регенерацию

0,001928

7,492

-

Газы выше С7

0,0126

48,797

0,7

Потери

3,86·10-05

0,15

-

Всего

1,000

3885,134

0,654

 

Тепловой баланс реактора

Основная задача расчета теплового баланса заключается в нахождении температуры сырья на входе в реактор. Так как процесс изомеризации происходит с выделением тепла от 6 до 8 кДж/моль, то для поддержания температуры реакции необходимо найти количество тепла, выделавшегося в процессе реакций изомеризации.

Примем конечную температуру продуктов изомеризации 130оС, теплоту реакции изомеризации  7 кДж/моль.

Принимая, что в процессе изомеризации подвергаются только пентаны и гексаны, с учетом количества молей углеводородов (таблица 2.3) общее количество тепла, выделяющееся при изомеризации пентанов и гексанов составит

                        Qреак=(Gm(C5)·k(C5)+Gm(C6)·k(C6))·qэф,                     (2.3)

где Gm – количество углеводорода, поступающего с сырьём, моль/ч; qэф – тепловой эффект реакции (7 кДж/моль).

Qреак=  48736,5·0,984·7/1000+811,544·0,987·7/1000=335,697+ 5,607= =341,304 МДж/ч.

По известным конечной температуре процесса и составу продукта, рассчитаем теплосодержание продукта на выходе из реактора. Теплосодержание жидкой фазы углеводородов определим по уравнению

          qпр=(1,689·t2+0,0017·(t22))·((0,9943·r204+0,00915)0,5)-1,           (2.4)

где t2 – конечная температура процесса (130 оС); r204 – средняя плотность компонентов сырья.

Плотность смеси рассчитаем исходя из массовых долей компонентов (таблица 2.4)

                                      ,                                           (2.5)

где ri – мольная доля i- компонента.

Тогда

qпр=305,709 кДж/кг.

Теплосодержание ВСГ при температуре t2 определим по формуле

                                   qВСГ=10,976·t2 + 492,68,                                (2.6)

qВСГ=1919,63 кДж/кг.

Общее теплосодержание смеси на выходе из реактора

     Qпр= qВСГ·GВСГ+ qпр·Gпр,                                        (2.7)

где GВСГ – расход ВСГ на выходе из реактора, кг/ч; Gпр – расход смеси углеводородов без ВСГ и потерь на выходе из реактора, кг/ч.

Qпр= 1919,63·7,492+(3885,134-0,15-7,492)· 305,709=1199,767 МДж/ч.

Зная тепловой эффект реакции, а также энтальпию продуктов на выходе из реактора можно определить теплосодержание сырьевой смеси (Q0c) поступающей в реактор по формуле

                                           Q0c= Qпр - Qреак,                             (2.8)

Q0c=1199,767 - 341,304=858,463 МДж/ч.

 

Методом подбора температуры на входе сырья в реактор и рассчитывая значение энтальпии смеси, необходимо добиться, чтобы значение рассчитанной энтальпии было равно ранее полученному, исходя из теплового баланса (Q0c).

Пусть температура сырья на входе в реактор составит t0=93,7оС. Рассчитаем, зная компонентный состав сырья (таблица 2.3), его теплосодержание при t0 по формуле (2.4). Среднюю плотность углеводородов сырья рассчитаем исходя из их массовых долей (таблица 2.4).

Теплосодержание углеводородной смеси на входе в реактор составит

qсыр=(1,689·93,7+0,0017·(93,72))·((0,9943·0,6235+0,00915)0,5)-1=218,342 кДж/кг.

 

 Таблица 2.5 – Расчёт плотности углеводородов в сырье

Состав

Массовые доли

кг/ч

Плотность относительная

i-пентан

0,016

62,03806

0,659

н-пентан

0,905

3509,028

0,62

i-гексан

0,061

236,5201

0,656

н-гексан

0,018

69,79282

0,659

Сырье

 

3877,379

0,6235

 

Теплосодержание ВСГ находим по (2.6)

qВСГ=10,976·93,7 + 492,68=1521,183 кДж/кг.

Общее теплосодержание углеводородов с ВСГ с учётом массового расхода рассчитаем по (2.7)

Q¢ºс=218,342·3877,379+1521,183·7,755= 858,389 МДж/ч.

Для определения правильности выбранной температуры определим расхождение теплосодержания сырья реактора, рассчитанного по тепловому балансу (Qºс), и теплосодержания сырья, рассчитанного по принятой температуре t0 на входе в реактор (Q¢ºс).

                                   DQ=100% · (Qºс - Q¢ºс )/Qºс                                     (2.9)

DQ=(858,463-858,389)·100/858,463»0,01%.

Таким образом, температура t0 принята с достаточной точностью и может использоваться для дальнейших расчётов.

Дата: 2019-02-25, просмотров: 270.