Проект установки каталитического риформинга производительностью 1,0 млн. т/год. Расчет реактора установки

Величину [ π _сл.1 ] для реактора принимают по данным укрупненной установки ( табл.16)[6].

 

Таблица 16.Гидравлическое сопротивление реакторов

 

Установка	Гидравлическое сопротивление  реакторов
Каталитического риформинга	0,435
Комбинированная установка- секция риформинга	0,52
Укрупненная установка- секция риформинга	0,158

 

[ π _сл.1 ]=0,5(0,158*10⁶)/n_p=0,5(0,158*10⁶)/3=0,0263*10⁶ Па

 

где 0,5- доля гидравлического сопротивления слоя в общем гидравлическом сопротивлении реактора.

Для расчета π _сл.1   воспользуемся формулой:

 

 π _сл.1 /Н₁=

 

где  π _сл.1 /Н₁  - потери напора на 1 м высоты (толщины) слоя катализатора в реакторе ,Па/м;λ- порозность слоя;ω- скорость фильтрования,м/с;ρ_см -плотность газов ,кг/м³ ;υ_см-кинематическая вязкость ,м²/с;d_э-эквивалентный диаметр частиц катализатора,м.

Порозность слоя катализатора при допущении упорядоченного расположения частиц катализатора:

λ=

 

где v_ш — объем шара, эквивалентный объему частицы катализатора цилиндрической формы, м³;v_куб - объем куба, описанного вокруг шара, м³.Цилиндрические частицы алюмоплатинового катализатора риформинга имеют диаметр 2-3 мм и высоту 4-5 мм[6]. Если принять диаметр цилиндрика равным d = 0,003 м и высоту равной Н = 0,005 м[6], то

 

v_ш=^H==35.35*10^-9   м³

 

Сторона куба,описанного вокруг шара ,равна эквивалентному диаметру этого шара:

d_э= = ^=4,06*10-3  м

Числовое значение порозности при v_куб =d_э³

 

λ = ^=0,524

 

Скорость радиального  фильтрования газовой смеси в  наиболее узком сечении у сетки  трубы:

ω=

 

где v_сек - объем газов,проходящих через свободное сечение реактора,м³/с;

F_c- площадь сетки у трубы,м²;

Величину v_сек находят по формуле :

 

v_сек =22,4GT_cp.1*0,1*10⁶Z / 3600M_cp*273 π_cp/1

 

где G –количество газовой смеси в реакторе,кг/ч;T_cp.1- средняя температура в реакторе, К;Z=1- коэффициент сжимаемости газа, значительно разбавленного водородом; М_ср.- средняя молекулярная масса газовой смеси; π _ср.1 – среднее давление в реакторе,Па; Средняя температура в реакторе:

 

T_cp.1= Т_вх.1 + Т_вых.1 /2=773+697/2=735 К

 

Среднее давление в реакторе:

π _ср.1= π ₁ + π ₂-[

π _сл.1 ]/2=2,8*10⁶+2,8*10⁶-0,0263*10⁶/2= 2,79*10⁶ Па

 

Тогда

 v_сек=22,4*1999424,2*735*0,1*10⁶*1/3600*16,6*273*2,79*10⁶=7,21 м³/с

 

Площадь сетки у трубы :

F_c =πD_cH_c

 

где - D_c-диаметр сетки у трубы ,м; H_c-высота сетки ,м;

Принимаем диаметр реактора D_р1=2,2 м, диаметр сетки D_c= 0,5 м[6].Высоту сетки вычисляем по формуле :

H_c= H_cл.1 -0,4

 

где H_cл.1- высота слоя катализатора в реакторе,м;

Высота слоя катализатора в стакане :

 

H_cл.1= 

 

где F –площадь кольцевого сечения между стаканами ,м².

Величину F находят следующим образом :

 

F=π[(D_p1 -2δ-2*0.02)² - D_c²]/4=3.14[(2.2-2*0.04-2*0.02)² -0.5²]/4=3.20 м²

Тогда

H_cл.1= = 4,19 м

H_c=4,19-0,4=3,79 м

Площадь сетки у трубы:

 

F_c =3,14*0,5*3,79=5,95 м²

 

Подставив в формулу для  расчета потери напора числовые значения величин, получим:

 

π _сл.1 /Н₁=[255(1-0,524)^1,35/0,524^0,29]*[1,21²*7,337/4,06*10^-3]*[(3,132*10^-6/4,06*10^-3*1,21)^0.35]=22742 Па/м

 

Толщина слоя катализатора в стакане:

 

H₁= ^₌ = 0,79 м

 

Потеря напора в слое катализатора:

 

 π _сл.1= 29410*0,84=24704,4 Па

 

Полученная числовая величина π _сл.1=24704,4 Па не превышает [ π _сл.1 ] = 26300 Па.

Полная высота реактора равна :

 

Н_п1=H_cл.1+0,2+ D_p1 + 0,225 + D_p1 + 0,425=4,19+0,2+2,2+0,225+2,2+0,425=9,44м

 

Принимаем высоту реактора Н_п1 =9,44≈10 м

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Риформинг(англ.reforming,от reform — переделывать,улучшать) - промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов. Риформинг проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3-4 реакторов, при температуре 350-520°С, давлении 1,5-4 Мн/м² (15-40 кгс/см²) в присутствии различных катализаторов: платиновых, платинорениевых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и другие металлы.В результате риформинга бензиновых фракций нефти получают 80-85% бензина с октановым числом 90-95, 1,5-2% водорода и остальное количество - газообразные углеводороды.

Сырьем каталитического  риформинга служат, как прямогонные бензиновые фракции нефтей и газовых конденсатов, так и бензины вторичного происхождения, получаемые при термической и термокаталитической переработке тяжелых нефтяных фракций, а также выделяемые из продуктов переработки углей и сланцев. Каталитический риформинг бензинов является важнейшим процессом современной нефтепереработки и нефтехимии.

В данной курсовой работе был  изучен процесс каталитического  риформинга, исходное сырье и продукты каталитического риформинга,химизм процесса, катализаторы риформинга.

Составлены материальный и тепловой балансы.

Рассчитано:

Объемная часовая производительность установки W_c = 168,4 м³ /ч.

Массовая часовая производительность установки G_c=125794,8 кг/ч.

Объем катализатора в реакторе V_k=109,0 м³.

Высота слоя катализатора в реакторе Н_сл=4,19 м.

Толщина слоя катализатора Н₁=0,79 м.

Диаметр сетки у трубы  D_c=0,5 м.

Диаметр реактора D_р=2,2 м.

Высота реактора Н_п=10 м.

В ходе данного курсового  проекта был рассмотрен процесс каталитического риформинга получения высокооктановых бензинов, химизм и механизм процесса, используемые для каталитического риформинга катализаторы, а также был произведен расчет и построен чертеж реактора каталитического риформинга.

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Маслянский Г.Н., Шапиро Р.Н Каталитический риформинг бензинов.- Л.:  Химия, 1985.- 297 с.
2. Смидович Е.В Технология переработки нефти и газа.Ч.2-я.Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов.3-е изд., пер. и доп.-М.: Химия,1980.-328 с.
3. Суханов В.П каталитические процессы в нефтепереработке -3 изд., перераб. и доп.-М.: Химия,1979.-344 с.
4. Ластовкина Г.А Промышленные установки каталитического риформинга.-Л.: Химия,1984.-231 с.
5. Сулимов А.Д Каталитический риформинг бензинов.-М.: Химия,1973-381 с.
6. Кондрашев Н.К Технологические расчеты и теория каталитического риформинга бензина.Учеб.пособие.-Уфа: ООО «Монография»,2008.-160 с.
7. Бондаренко Б.И Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа.Учеб.пособие.-М.: Химия,2003.-202 с.
8. Кузнецов А.А Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. - Л.: Химия,1974.-465 с.
9. Перри Дж. Справочник инженера-химика :Пер. с англ.Т.1.-Л.: Химия,1969.940 с.