Метою розрахунку є перевірка ефективності ізоляційного матеріалу й визначення зміни температури в реакторі за рахунок тепловтрат . Розрахунок ґрунтується на визначенні коефіцієнта теплопередачі через стінку (kt) і поверхні теплопередачі (St). Кількість тепла,переданого навколишньому середовищу за одиницю часу , становить QT =kt∙St∙∆Tср, (5.1)
де ∆Tср- середня різниця температур реакційної суміші (ТСМ) і зовнішньої температури (ТН).
Значення kt розраховують по відомому співвідношенню
Kt= -1 (5.2)
де -а1 і а2-коєфициєнти теплопередачі від потоку реагуючої суміші до стінки реактора й від стінки до зовнішнього середовища ,а δі і λі- товщина й коефіцієнт теплопровідності і- шару стінки. Стінка реактора звичайно тришарова :внутрішня футеровка (асбоцемент),метал(сталь) ізовнішня ізоляція (азбест). Товщина шару металу визначається тиском у реакторі й становить 3-7мм, товщина ізоляційного й футеровочного шарів близька до 5 мм. Значення λ для сталі ,асбоцемента й азбесту становлять 162, 2,2 i 0,5 кДж/(м∙год∙К) відповідно[2], а1 і а2 розраховують по емпіричних формулах;для режиму промислового реактора вони рівні 36,1 i 1,2 кДж/(м2∙год∙К). Тоді Kt складе:
Kt= ) =0.891 кДж/(м2∙год∙К),
І навіть при максимальної ∆Тср=450 К маємо
Qт=(2πRH+4πR2)∙0.891∙450=2518RH+5036 R2 кДж/год
де R- радіус реактора ,а H-його висота.
При розрахованих нижче розмірах реактора тепловтрати ( Qт) кладе 25.2∙103 кДж/год, що значно менше тепловбирання за рахунок реакції. Співвідношення тепловтрат через стінку й тепловбирання за рахунок реакцій не перевищує 0.005 (0.5%).Це означає ,що промисловий реактор ізолюється досить ефективно .
Розрахуємо тепер,наскільки впаде температура в реакторі за рахунок тепловтрат у навколишнє середовище . Позначимо цю величину ∆Тт. Якщо Go,сро і срur- масові потік і теплоємність вуглеводнів і циркулюючого газу, а α-масове співвідношення циркулюючого газу й вуглеводнів ,то маємо:Qт=(Go∙cpo+Go∙ α∙cpur) ∆Тт
∆Тт= 0С
Для величин ,наведених у технологічному розрахунку, маємо ∆Тт< 10С,тобто тепловтрати мало міняють температуру в реакторі, і при розрахунках основного процесу можна вважати промисловий реактор адіабатичним.
Розрахунок кількості тепла ,що надходить і йде з реакційною сумішшю,і теплоти реакції
Кількість тепла потоку реагентів (Qп1) розраховують по масі (Gі) і тепломісткості(qi) компонентів потоку на виході при температурі То:
Qп1=∑ Gі qi=(∑ Gі срі)То(5.3)
Gі наведені в таблицях 4.1 і 4.2; величина qi і срі визначають як функції критичних параметрів (Тк і рк) і масових часток (Z‴1,) компонентів:
qi=f1(Tk1,pk1,Z‴1) на основі таблиць і номограм.
Спочатку розраховують(Qn1) для вхідного потоку (приблизно 50∙106кДж/год
[2]). Потім,задаючись теплотою реакції на одиницю маси сировини, розраховують тепловіділення за рахунок реакції(Qр).Оскільки тепловтрати через стінку відносно малі, приймаємо :
Qn2= Qn1+ Qр(5.4)
Qр=
Тут Qn2-кількість тепла, виносимо газо-продуктивим потоком. Знаючи Qn2,далі підбором визначають температуру вихідного потоку (Тв), для якої виконується умова : Qn2=(∑ Gі срі)Тв.
Тв= 0С
Такий метод визначення Твє наближеним не враховуюче одночасне протікання ізомеризації й гідрокрекінгу.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 205.