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

Рассчитаем выход сероводорода по следующей формуле:

                          В_Н2S = ;                                         (2.20)

Балансовым сероводородом поглощается Е=(0,082-0,0779)=0,004 % масс. водорода. Количество водорода, вошедшего в состав бензиновой фракции при гидрировании, равно:

                                       G = G₁ + G₂ – Е;                                         (2.21)  

G=0,012+0,032-0,082=0,039 % масс.

Уточненный выход гидроочищенной бензиновой фракции составит:

                                          ;                                           (2.22)

В_Бу= 99,82+0,039 = 99,85 % масс.

Выход сухого газа, выводимого с установки, складывается из углеводородных газов, поступающих со свежим ВСГ, газов, образующихся при гидрогенолизе, а также абсорбированного гидрогенизатом водорода:

;                                      (2.23)

%масс.

На основе полученных данных составляем материальный баланс установки с учетом, что установка работает 335 дней, 27 дней - ремонт, 3 дня -регенерация катализатора (таблица 2.6). Механические потери водорода в балансе присоединены к сухому газу, бензин-отгон присоединен к общему выходу очищенной бензиновой фракции.  

 

Таблица 2.6 - Материальный баланс реакторного блока установки

Наименование	% масс.	т/год	т/сут	кг/ч
Взято
Сырье	100,00	1112010,00	3319,43	138309,70
ВСГ	0,40	4485,80	13,39	557,94
Итого	100,40	1116495,80	3332,82	138867,64
Получено
Бензин очищенный	99,94	1111326,71	3317,39	138224,72
Сероводород	0,08	920,40	2,75	114,48
Сухой газ	0,38	4248,69	12,68	528,44
Итого	100,40	1116495,80	3332,82	138867,64

 

Средняя молекулярная масса ЦВСГ равна:

                                          ,                                         (2.24)

где М_i - молярная масса компонентов; y_i' - мольная доля компонентов.

М_ц= 0,801·2+0,142·16+0,041·30+0,009·44+0,002·58+0,002·58=5,819 г/моль.

Расход ЦВСГ на 100 кг сырья можно найти по формуле

                                    ;                                          (2.25)

На основе рассчитанных данных, данных материального баланса гидроочистки (таблица 2.6) составляем материальный баланс реактора (таблица 2.7).

Таблица 2.7 - Материальный баланс реактора гидроочистки

Наименование	% масс.	кг/ч
Взято
Сырье	100,00	138309,70
Свежий ВСГ	0,40	557,94
ЦВСГ	7,52	10401,40
Итого	107,92	149269,04
Получено
Бензин очищенный	99,94	138224,72
Сероводород	0,08	114,48
Сухой газ	0,38	528,44
ЦВСГ	7,52	10401,40
Итого	107,92	149269,04

 

Тепловой баланс реактора

Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки можно записать:

                         ,                             (2.26)

где Q_c, Q_ц - тепло вносимое в реактор со свежим сырьем и ЦВСГ; Q_S, Q_г.н. - тепло, выделяемое при протекании реакций гидрогенолиза сернистых и гидрирования непредельных соединений; Q_см - тепло, отводимое из реактора реакционной смесью.

Средняя теплоемкость реакционной смеси при гидроочистке незначительно изменяется в ходе процесса, поэтому тепловой баланс реактора можно записать в следующем виде:

                       ;                         (2.27)

                              t = t_o + ( ΔS q_S + ΔC_нq_н) / G c ,                            (2.28)

где G - суммарное количество реакционной смеси, % масс; с - средняя теплоемкость реакционной смеси, кДж/ кг∙К; ΔS, ΔС_н - количество серы и непредельных углеводородов, удаленных из сырья, % масс.; t, t_o - температуры на входе в реактор и при удалении серы ΔS, ^оС; q_s , q_{н -} тепловые эффекты гидрирования сернистых и непредельных соединений, кДж /кг.

Минимум суммарных затрат, как показано на рисунке 4, определит оптимальное значение t_о.. Для заданной пары катализатор - сырье t_о = 340 ^оС.

Глубину гидрирования непредельных углеводородов можно принять равной глубине обессеривания:

ΔС_н = С_н ^. 0,998 = 2 ^. 0,998 = 1,99 % масс.

Количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений при заданной глубине обессеривания, равной 0,998, рассчитывается по формуле

,                                               (2.29)

где g_{si -}  тепловые эффекты гидрогенолиза отдельных сераорганических соединений, кДж/кг; q_si - количество разложенных сераорганических соединений, кг.

Q_s =0,0039^.2100+0,039^.3810+0,0078^.5060+(0,0273-0,0001)^.8700= 432,88 кДж.

1 – Затраты на катализатор; 2 – затраты на регенерацию катализатора;

3 – суммарные затраты

Рисунок 4 – Зависимость затрат от температуры на входе в реактор

 

Количество тепла, выделяемое при гидрировании непредельных углеводородов, равно 126 кДж / моль, тогда

                                       Q_н  = ΔС_н q_н / М;                                        (2.30)

Q_н =  кДж.

Среднюю теплоемкость ЦВСГ находят на основании данных по теплоемкости отдельных компонентов, приведенных в таблице 2.2.

Теплоемкость циркулирующего водородсодержащего газа можно найти по формуле

                                          ,                                            (2.31)

где с_рi - теплоемкость отдельных компонентов с учетом поправок на температуру и давление , кДж / кг∙К;y_i - массовая доля каждого компонента в циркулирующем водородсодержащем газе.

c_ц  = 14,57 ^. 0,275 + 3,35 ^. 0,392 + 3,29 ^. 0,216 + 3,23 ^. 0,072 + 2 ^. 3,18 ^. 0,021 =

= 6,414 кДж /кг∙К.

Энтальпию паров сырья при 340 ^оС определяем по расчетной формуле 

I³⁴⁰ = ;           (2.32)

I³⁴⁰ =1099,19 кДж/кг.

Поправку на давление находим по значениям температур и давлений.

Определяем характеризующий фактор:

                                                                                    (2.33)

где Тср – средняя температура выкипания фракции, К.

.

Абсолютная критическая температура сырья определяется с использованием графика, представленного на рисунке 5.

 

Рисунок 5 – График для определения критических параметров нефтяных фракций в зависимости от их молекулярной массы М и характеризующего фактора К

 

Принимаем Т _кр = 630К.

Приведенная температура равна:

Т_пр = .

Критическое давление сырья вычисляют по формуле

                                      Р_кр = ;                                     (2.34)

Р_кр  = МПа.

Приведенное давление рассчитываем по формуле

                                         Р_пр =  ;                                          (2.35)

Р_пр = .

Для найденных значений Т_пр и Р_пр (рисунок 6) находим поправку на энтальпию ΔIМ / (4,2·Ткр) = 12,61 кДж/(кмоль·К).

 

Рисунок 6 – График для определения поправки к энтальпии паров  в зависимости от приведенных параметров

 

ΔI =  кДж /кг.

Энтальпия сырья с поправкой на давление равна:

I³⁴⁰ = 1099,19-260,21=838,98 кДж/ кг.

Теплоемкость сырья с поправкой на давление равна:

с_с = кДж/кг∙К.

Средняя теплоемкость реакционной смеси составляет:

                   ;                                           (2.36)

 кДж/кг∙К.

Подставив найденные величины в уравнение (2.28), находим температуру на выходе из реактора:

 ^оС.

Расчет габаритов реактора

Требуемый объем катализатора в реакторе вычисляем по формуле

                                           ,                                              (2.37)

где G_с - производительность реактора, кг/ч; ν - объёмная скорость подачи сырья, нм³/м³,

Принимаем цилиндрическую форму реактора и соотношение высоты к диаметру равным 4:1 или Н=4D. Тогда реакционный объем реактора определится по формуле

.                                (2.38)

Диаметр реактора определится по формуле:

;                                             (2.39)

.

Принимает стандартный диаметр реактора 2 м. Тогда высота реактора будет 8 м.