Тепловой баланс реактора

Температура в реакторе 460 ^oC

Степень превращения сырья 0,6

Плотность сырья 0,9102

Тепловой баланс реактора можно описать следующим уравнением [10]:

где массы соответственно сырья, циркулирующего газа, сухого газа, бензина, дизельного топлива, остатка, кг/час; энтальпия, кДж/кг; теплота реакции кДж/кг.

Определяют энтальпию сырья при 460^оС, для этого необходимо определить критические параметры и приведенные параметры.

Приближенно критическую температуру и давление нефтяной фракции и газов можно определить по графикам в зависимости от молекулярной массы, плотности и средней температурой кипения.

Критические параметры можно подсчитать по эмпирическим формулам:

(3.11)

где

Для нафтеновых углеводородов 60; ароматических 6,5-7,0; парафиновых 5,0-5,3; нефтепродуктов прямой перегонки 6,3-6,4; крекинг-керосинов 6,8-7,0; среднемолекулярная температура кипения (приближенно можно взять температуру 50%-ной точки разгонки); и температуры 70 и 10% отгона от кривой разгонок, ^оС; относительная плотность; молекулярная масса.

Относительную плотность нефтепродукта при 15^оС можно определить по следующему уравнению:

(3.13)

где относительная плотность нефтепродукта при 20^оС; α-средняя температурная поправка.

Для 0,9102; = 0,000620 [10].

0,9102+5∙0,000620=0,9133

Молекулярную массу нефтепродукта можно определить по формуле Крэга [12]:

(3.14)

Отсюда:

МПа

Приведенной температурой называют отношение температуры вещества к его критической температуре

(3.15)

где критическая температура,

Приведенным давлением называют отношение давления вещества к его критическому давлению :

(3.16)

где критическое давление, МПа.

[10].

Отсюда: кДж/кг.

Находим энтальпию паров нефтепродуктов при атмосферном давлении по формуле:

(3.17)

где энтальпия паров нефтепродуктов в зависимости от температуры [10].

кДж/кг

Энтальпия паров вакуумного газойля при атмосферном давлении:

кДж/кг

Энтальпия паров вакуумного газойля при 7 МПа.

кДж/кг

В процессе гидрокрекинга используется циркулирующий водородсодержащий углеводородный газ следующего состава (6% масс.): Н₂=58,8; С₁–5; С₂–6,8; С₃–29,4. Кратность циркулирующего газа 1000 м³/м³ сырья.

Подсчитаем массовую теплоемкость циркулирующего газа без учета давления, так как в данном случае поправка на него мала. Подсчитаем среднюю температуру в реакторе 440^оС. По графику [10] находим значение :

для Н₂ 14,73 кДж/(кг∙К)

для С₁ 3,3 кДж/(кг∙К)

для С₂ 3,1 кДж/(кг∙К)

для С₃ 3,05 кДж/(кг∙К)

Отсюда:

кДж/кг∙К

Энтальпия циркулирующего газа

кДж/кг

Находим среднюю молекулярную массу сухого газа, имеющего следующий состав (в % масс.): С₂Н₄–21,0; С₂Н₆–27,0; С₃Н₈–41; С₄Н₁₀–11,0

Определим энтальпию сухого газа при 460^оС и 7,0 МПа

кДж/кг

Энтальпия бензина:

кДж/кг

Энтальпия дизельного топлива:

кДж/кг

Энтальпия остатка:

кДж/кг

Средняя молекулярная масса циркулирующего водородсодержащего газа:

Средняя плотность циркулирующего газа:

кг/м³

Масса циркулирующего газа определяется по следующей формуле:

(3.18)

где расход сырья, кг/ч; кратность циркуляции газа, м³/м³ сырья; плотность циркулирующего газа, кг/м³; плотность сырья, кг/м³.

кг/час.

Подсчитываем теплоту прихода и расхода.

Приходящее тепло:

кДж/ч

Уходящее тепло:

кДж/кг

Согласно справочным данным [10] 419 кДж/кг.

Так как по тепловому балансу кДж/кг, в реакторе в процессе реакции выделяется избыточное сырье, что требует дополнительного охлаждения, поэтому для процесса гидрокрекинга вакуумного газойля нефти месторождения Танатар необходимо выбрать политропический реактор с промежуточным охлаждением слоев катализатора.

Размеры реактора гидрокрекинга определяют следующим образом:

1. Определим объем катализатора в реакторе:

(3.20)