Каталитический крекинг

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. Аппараттың материалдық балансы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3. Аппараттың жылулық  балансы

Реактордың  жылулық балансы. Реактордың жылулық  балансы кестеде көрсетілген. Белгісіз өлшем циркулятын (регенерацияланатын) катализатордың саны G_ц болып табылады. Реакторға келетін жалпы жылу мөлшері мынаны құрайды:

Q_{келетін} = 77435 + 0,6647G_ц, МДж/сағ

Шығатын жылу:

Q_{шығатын}=177933+0,5329G_ц, МДж/сағ

Q_{келетін} мен Q_{шығатын} теңестіре табамыз; G_ц=762500 кг/сағ

К_ц=G_ц/L+R=765500/110000=6,93

Регенерацияланған катализатор құрамындағы кокс мөлшерін ескереміз х_рег=0,3%

Х_орт=GцXрег+100K/Gц+K=762500*0.3+100*6000/762500+6000=1,08%

Хорт  өлшемі белгіленген өлшемнен аспайды (0,8-1,8%) 

 
 
 

2.4. Аппараттың технологиялық  есебі

Платформинг реакторы өлшемдері келесі түрде табылады:

1. Реактордағы катализатор көлемін табамыз (V_к.р,м³)

V_к.р=V_c/ω.

V_c – 20⁰С-тағы шикізат көлемі, м³/сағ

ω-шикізат берілуінің көлемдік жылдамдығы, сағ^-1

2. Шикізат  құрымының көлемі мен реактордағы  циркуляцияланатын сутекті газды  табамыз (V_cм, м³/с).

3. Реактор  қимасын (F,м²) табамыз

F= V_cм/μ

μ-шикізаттың линиялы қозғалу жылдамдығы және циркуляцияланатын газ, м/с.

4. Формула  бойынша диаметр табамыз.

5. Барлық  реакторда болатын катализатор  қабатының жалпы биіктігін (һ_к,м) табамыз

Һ_к= V_к.р/F.

      Реакторлардағы  катализаторлардың орналасуы шикізаттың теңдікке айналу қондырғысымен сипатталады: біріншісі – 15%, екіншісі – 30%, үшіншісі – 55%.Үш реактордың өлшемдері бірдей. Үшінші реактордың катализаторлар қабатының биіктігін былай анықтаймыз:

һ₁= һ_к * 0,55

      Үшінші  реактордың цилиндрлі бөлігінің биіктігін табамыз:

Һ₂ = һ_i*3/2

      Үшінші  реактордың жалпы биіктігін (Н,м) есептейміз:

Н = Һ₂ + D

      Қалған  екі реактордың өлшемдері үшіншісіне тең.

     Реактордың  саны мен өлшемін табамыз.

      Платформинг қондырғысындағы өнімділігі 838 т/тәулік болса, шикізат 80-180⁰С фракциясы (d₄=0.745; M = 116; T_kp=570⁰C; P_kp=2,70МПа) реактордағы қысым мен температура 500⁰С және 4,04 МПа, шикізат көлемінің берілу жылдамдығы ω=1,5сағ^-1; шикізат буы мен циркуляцияланатын сутектің реактор қимасы бойымен жүру жылдамдығы μ=0,4м/с.

      Шешуі: Шикізат буы көлемін мына формула  бойынша анықтаймыз

Т_келт=500+237/570=1.36

Р_келт=4,04/270=1,496=1,5

      Сығылу  факторы Z=0,80.

V_c=(838000/24*116)*22,4*(773*0,80*0,101/273*4,04*3600)=0,105м³/с

      Циркуляцияланатын газдың көлемін анықтаймыз:

V_ц.г=V_c*1000*(500+273/273)*1/3600*1,101/4,04

=(838000/745*24)*100*(500+273/273*3600)*0,101/4,04=0,08м³/с 
 

     Реактордағы катализатордың жалпы көлемін теңестіру  арқылы табамыз:

V_к.р=838/24*0,745*15=31м³.

     Реактор қимасы мен диаметрін теңестіру  арқылы табамыз:

F=0,105+0,08/0,4=0,5м³     D=4*0,5/3,14=0,6м

     Барлық  реакторлардағы катализатор қабатының  жалпы биіктігі

Һ_к=31/0,5=62м

      Реакторлар  саны 3-ке тең. Катализаторлардың реактор бойынша орналасуы 1:2:4. Есепті соңғы реактормен жүргізеді. Катализаторлар қабатының биіктігі

Һ₁=һ_к*0,4=12*0,4=4,8 м

     Реактордың  цилиндрлі бөлігінің теңестірілуі

Һ₂=4,8*3/2=7,2м

     Реактордың жалпы биіктігінің теңестірлуі:

Н=7,2+2=9,2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.3. Аппараттың жылулық  балансы

      Платформинг қондырғысының өнімділігі 35926 кг/сағ, шикізат бойынша фракция 110-180⁰С өңдейді (d=0,762; M=120; T=572; P=2,8).

      Бірінші реактордан өнімнің шығу температурасын есептейміз, егер: шикізат пен циркуляцияланатын  газдың реакторға кірердегі температурасы 525 және 550⁰С болса; қысым 3,03 МПа болса; шығымы: құрғақ гақ 6,4; бутанды фракция 9,2; катализат 84,4; құрғақ газ құрамы (%, масса): Н₂ 14; С₁ 4,6; С₂ 11; С₃ 40,4; циркуляцияланатын газ (%, масса): Н₂ 58,8; С₁ 5;С₂ 6,7; С₃ 29,4; циркуляцияланатын газ көлемі 800м³/м³ шикізат; бірінші реактордың айналу тереңдігі 50%; реакция жылуы q_p=418лДж/кг айналған шикізаттың  
 

                Шешуі: Реактордың жылулық балансын құрайды.

G_cI₅₂₅+G_ц.гI₅₂₅=0,5 G_cI_t+0,5(G_c.гI_t+G_катI_t+ G_б.фI_t+G_cq_p)+ G_ц.гI_t

      Температурасы 525⁰С болатын шикізаттың энтальпиясын табамыз:

Т_кел=525+273/572=1,4

Р_кел=3,03/2,8=1,07

∆IM/T=7,5;      ∆I=7,5*798/120=50кДж/кг

I₅₂₅=1667-50=1617кДж/кг

      Циркуляцияланатын газдың қысымсыз массалық жылу сыйымдылығын есептеу. Ол үшін реактордың орташа температурасы 500⁰С. График бойынша белгіленуі С_р[кДж/кг/(кг*К)]: Н₂ 4,02; С₁ үшін 14,87; С₂ үшін 3,60; С₃ үшін 3,56.

G_ц.к=0,588*14,87+0,05*4,02+0,067*3,60+0,294*2,56=10,25кДж/(кг*К)

Реактордан  шығардағы өнімнің температурасы 490⁰С және таңдау әдісімен температураның дұрыстығын тексереді.

      Құрғақ  газдың орташа молеклалық массасын табамыз:

М_қ.г=100/(14/2+4,6/16+11/30+70,4/44)=10,8

      Құрғақ  газдың 490⁰С және 3,03МПа-дағы энтальпиясы:

I_қ.г=1051кДж/кг

Шикізаттың 

Т_кел=490+273/572=1,3

Р_кел=3,03/2,82=1,07

∆IM/T=8,0;      ∆I=8,0*763/120=50,8кДж/кг

I₅₂₅=1508,1-50,8=1467,3кДж/кг

Катализаттың 

Т_кел=490+273/560=1,34

Р_кел=3,03/2,62=1,15

∆IM/T=8,7;      ∆I=8,7*753/110=60,2кДж/кг

I₄₉₀=1510,2-60,2=1450кДж/кг 

Бутанды фракцияның  I₄₉₀=1590,6кДж/кг

Циркуляцияланатын газдың орташа молекулалық массасын табамыз:

М_ц.г=100/(58,8/2+5/16+6,7/30+29,4/44)=3,27

Циркуляцияланатын газдың орташа тығыздығын табамыз:

ρ_ц.г=3,27/22,4=0,146кг/м³

Келіп түсетін және алынған жылуды есептейміз:

Q_прих ~ Q_расх

25000*1617,4+3840*10,25(798-758)=0,5*2500*1457,3+

0,5*0,064*25000*2051+0,5*0,844*25000*1450,2+

0,5*0,092*25000*1590,6+0,5*25000*418

422 062 000≈422 108 500

     Сондықтан бірінші реактордан шығатын риформинг  өнімінің температурасы 763К немесе 490⁰С құрайды.