Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Используя данные предыдущих расчетов, составляем материальный баланс регенератора (таблица 1.8).

 

Таблица 1.8 – Материальный баланс регенератора

Поток	Количество, кг/ч	% масс. на загрузку регенератора
Приход:
Катализатор	503629,70	84,29
Кокс	5514,71	0,92
Воздух	88328,33	14,78
Итого:	597472,74	100,00
Расход:
Катализатор	503629,70	84,29
Кокс	201,45	0,03
Дымовые газы	93641,58	15,67
Итого:	597472,74	100,00

 

1.2.5 Тепловой баланс реактора [ 2 ]

Уравнение теплового баланса реактора:

                               (1.26)

где  тепло, поступающее с сырьем;  тепловые потоки, переносимые катализатором;  количество тепла, отходящее с продуктами;  тепловой эффект реакций крекинга;  тепло, теряемое в окружающую среду.

Так как количество тепла, вносимое коксом на регенерированном катализаторе, мало, то в расчетах его можно не учитывать. Также не учитывается разница в теплосодержании водяного пара вследствие незначительной разницы в температурах на входе и выходе из реактора.

Тепловой эффект реакций крекинга рассчитывается по формуле

                        (1.27)

где q_эр – тепловой эффект реакций крекинга на 1 кг продуктов реакций, принимается q_эр = 200 кДж/кг.

Потери тепла в окружающую среду:

                                             (1.28)

Количество тепла, отводимое потоком i-го парообразного продукта крекинга, определяется по формуле

                                                  (1.29)

где h_i – энтальпия паров i-го потока. Она равна [13]

 .              (1.30)

где  относительная плотность вещества; t – температура потока.

По правилу аддитивности и по справочным данным относительной плотности продуктов реакции [10] рассчитывается величина энтальпии для указанных потоков, а затем – количество тепла, переносимое этими потоками. Результаты расчетов представлены в таблицах 1.9-1.11.

 

Таблица 1.9 – Результаты расчетов энтальпии сухого газа

Компонент		Энтальпия, кДж/кг	х, % масс.	h·x
Метан	0,162	1941,91	33,3	646,66
Этан	0,212	1912,68	33,3	636,92
Этилен	0,22	1908,00	33,4	637,27
Сумма			100	1920,85

 

Таблица 1.10 – Результаты расчетов энтальпии ППФ

Компонент		Энтальпия, кДж/кг	х, % масс.	h·x
Пропан	0,225	1905,08	29,25	557,24
Пропилен	0,233	1900,41	70,75	1344,54
Сумма			100	1901,78

 

Таблица 1.11 – Результаты расчетов энтальпии ББФ

Компонент		Энтальпия, кДж/кг	х, % масс.	h·x
Бутан	0,5789	1698,23	20	339,65
Изобутан	0,5573	1710,85	20	342,17
Бутилен-1	0,5945	1689,11	20	337,82
Бутен-2	0,6315	1667,48	20	333,50
Изобутилен	0,5942	1689,28	20	337,86
Сумма			100	1691,00

 

Количество тепла, переносимое продуктами реакций крекинга:

                  (1.31)

Количество тепла, которое должно поступать с сырьем:

                               (1.32)

По вычисленному значению энтальпии сырья определяется температура на входе в узел смешения с катализатором. Данный расчет выполняют методом двойного подбора, используя формулу [13]

                                           (1.33)

где Q и q – соответственно энтальпия паров и неиспарившейся жидкости; е – массовая доля отгона.

Рассчитанная данным методом энтальпия будет равна ранее вычисленной при следующих значениях параметров: е = 0,85, t = 388 °С.

 

Таблица 1.12 – Тепловой баланс реактора

Поток	Количество, кг/ч	t, °С	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, кДж/ч
Приход:
Сырье	122549,02	388	1139,85	139687352,64
Катализатор	503629,70	640	1049,95	528786005,74
Итого:				668473358,38
Расход:
Сухой газ	4289,22	500	1920,85	8238959,86
ППФ	7877,45	500	1901,78	14981160,84
ББФ	12966,70	500	1691,00	21926620,86
Бензин	64833,48	500	1601,15	103807859,33
Легкий газойль	19101,79	500	1504,70	28742531,26
Тяжелый газойль	7352,94	500	1452,10	10677194,85
Кокс	5514,71	500	1932,50	10657169,12
Катализатор	503629,70	500	888,95	447701623,70
Тепловой эффект реакций	-	-	-	19096308,53
Тепловые потери	-	-	-	2643930,03
Итого:				668473358,38

 

Методом подбора определяется температура в зоне смешения сырья с катализатором:

                                     (1.34)

Таким образом, температура в зоне смешения равна 536,14 °С [1].

Средняя температура в зоне реакции

                                                (1.35)

1.2.6 Расчет скоростей потоков воздуха в регенераторе [2]

Данный расчет заключается в определении начальной и предельной скоростей псевдоожижения кипящего слоя микросферического катализатора в регенераторе.

Начальная порозность слоя

                                           (1.36)

где γ_к – кажущаяся плотность катализатора ( γ_к = 1350 кг/м³).

Плотность дымовых газов при среднем абсолютном давлении в слое

                                          (1.37)

где  плотность дымовых газов при н.у.; Р_ср – среднее абсолютное давление в слое, принимается Р_ср = 0,1875 МПа.

Вязкость дымовых газов при 640 °С μ = 3,82·10^-6 кгс/м² [10].

Начальная скорость псевдоожижения рассчитывается по формуле

                                   (1.38)

Предельная скорость псевдоожижения рассчитывается по формуле

                                        (1.39)

где с – коэффициент сопротивления, зависит от критерия Рейнольдса

                                             (1.40)

где Ar – критерий Архимеда, определяется по формуле

                                         (1.41)

Отсюда с = 4 [2].

Таким образом, для обеспечения стабильного режима ожижения площадь сечения регенератора в зоне кипящего слоя должна быть выбрана так, чтобы рабочая скорость газов в ней была не более 0,65 м/с.

1.2.7 Расчет основных размеров регенератора [2]

Объем дымовых газов, приведенных к условиям регенератора:

                                       (1.42)

Площадь сечения зоны кипящего слоя

                                              (1.43)

где ω_р – рабочая скорость псевдоожижения, принимается в пределах рассчитанного диапазона ω_р = 0,5 м/с.

Диаметр зоны кипящего слоя

                                           (1.44)

Объем зоны регенерации рассчитывается по формуле

                                                  (1.45)

где G_к – количество выгорающего в регенераторе кокса; К_н – коксовая нагрузка аппарата, принимается К_н = 50 кг/(м³·ч) [2].

Тогда высота слоя катализатора в зоне регенерации

                                              (1.46)

Диаметр отстойной зоны (зоны циклонов) регенератора с кипящим слоем рассчитывается по формуле

                                       (1.47)

где 1,2 – коэффициент, учитывающий фактическое уменьшение сечения зоны из-за расположения в ней циклонов и их элементов.

1.2.8 Расчет основных размеров реактора [2]

Крекинг сырья в прямоточном лифт-реакторе проходит непосредственно в объеме трубы.

Рассчитывается среднее абсолютное давление в реакторе:

Определяется средний секундный объем парогазовой смеси:

               (1.48)

где α_р – расход водяного пара на распыление сырья, принимается α_р = 2 % [2].

Результаты расчета суммы отношений количества потоков к их молекулярным массам представлены в таблице 1.13.

 

Таблица 1.13 – Данные для расчета объема газопаровой смеси, проходящей через реактор

Продукт	Gi, кг/ч	Мi, кг/кмоль	Gi/Mi, кмоль/ч
Сухой газ	4289,22	24,67	173,86
ППФ	7877,45	42,59	184,96
ББФ	12966,70	56,8	228,29
Бензин С5 - 180 °С	64833,48	120	540,28
Легкий газойль 180 - 350 °С	19101,79	240	79,59
Тяжелый газойль > 350 °С и рециркулят	31862,75	320	99,57
Сырье	147058,82	353	416,60
Сумма			1723,15

Объем лифт-реактора

                                           (1.50)

Площадь сечения лифт-реактора

                                                  (1.51)

где Н – высота лифт-реактора, принимается Н = 20 м [14].

Диаметр лифт-реактора

                                                 (1.52)

Количество паров в отстойной зоне реактора

                 (1.53)

где α_о – расход водяного пара на отпарку катализатора, принимается α_о = 1% [2].

Площадь отстойной зоны рассчитывается по формуле

                                                    (1.54)

где ω_д – допустимая линейная скорость паров, принимается ω_д = 0,5 м/с [2].

Диаметр отстойной зоны определяется по формуле (1.52)

Находим объем паров в зоне десорбции:

 

                             (1.55)

По формуле (1.54) рассчитывается площадь сечения зоны десорбции при условии, что скорость водяных паров в ней равна 0,4 м/с [2]:

Варианты заданий для расчета процесса каталитического крекинга представлены в таблице А.1.

 

47, 55 и 60% масс. – глубина превращения сырья за однократный пропуск; 0,5, 1,0 и 1,5 – коэффициенты рециркуляции; 1 – дебутанизированный бензин; 2 – бутан-бутиленовая фракция; 3 – сухой газ; 4 – кокс

 

Рисунок 2 – Зависимость выхода продуктов каталитического крекинга от глубины превращения сырья с характеристическим фактором 11,8-12,0

 

I – сырьё; ΙI –легкий газойль прямой перегонки; ΙIΙ – сырьё, очищенное растворителем; IV – тяжелый газойль прямой перегонки

 

Рисунок 3 – Зависимость глубины превращения за однократный пропуск сырья каталитического крекинга от факторов жесткости