гидроочистка керосина. КП ГО ЧА. Курсовой проект по дисциплине Теория и технология химических процессов органического и нефтехимического синтеза на тему Технологическое проектирование установки гидроочистки дизельной фракции мощностью 1910 тыс тгод

• Название: Курсовой проект по дисциплине Теория и технология химических процессов органического и нефтехимического синтеза на тему Технологическое проектирование установки гидроочистки дизельной фракции мощностью 1910 тыс тгод
• Анкор: гидроочистка керосина
• Дата: 29.01.2023
• Размер: 1.78 Mb.
• Имя файла: КП ГО ЧА.docx
• Тип: Курсовой проект; #910738
• страница: 16 из 24

2.3.9 Гидравлический расчет реактора

Правильность выбора диаметра и высоты слоя катализатора проверяется гидравлическим расчетом. Цель гидравлического расчета — определение перепада давлений в слое катализатора и сравнение рассчитанных перепадов с практическими данными.

Гидравлический расчет ведем по формуле Эргуна [27]:



где — перепад давления в слое катализатора, Па;

H — высота слоя катализатора, м;

d — диаметр шарика катализатора, м;

W — линейная скорость газопаровой смеси, отнесенная к полному сечению, м/с;

- плотность потока паров ГПС при рабочих условиях, кг/м³;

- динамическая вязкость парогазовой смеси, Па с;

- порозность катализатора, доли от единицы;

g – ускорение свободного падения, принимаем g = 9,8 м/с².

За диаметр гранул, не имеющих форму шара, обычно принимается величина, определяемая из соотношения



где d_рш— диаметр равновеликого по объему шара, м;

- фактор экструдатов или коэффициент несферичности.

Коэффициент несферичности равен отношению поверхности экструдата катализатора (F_Т) к поверхности равновеликого по объему шара (F_рш):

.

Поверхность экструдата и поверхность равновеликого по объему шара находим, приравнивая объем экструдата к объему равновеликого по объему шара и рассчитываем поверхность последнего:

,

где d_T— диаметр экструдата катализатора, мм;

d_T = 1,5 мм;

l_T — длина экструдата катализатора, мм;

l_T = 3,2 мм.

Объем экструдата катализатора (V_T) находим по формуле

.

Приравниваем объем экструдата к объему равновеликого по объему шара и рассчитываем поверхность последнего:



Выражая диаметр равновеликого шара из формулы , получим:



Поверхность экструдата определяем по формуле

.

Рассчитаем поверхность равновеликого по объему шара:



Рассчитаем коэффициент несферичности:

.

Рассчитаем диаметр гранул катализатора:

.

Объемный расход ГПС на выходе из реактора определяем по формуле

,

где — число кмолей газов и паров ГПС, кмоль/ч;

- коэффициент сжимаемости;

Р — давление, МПа.

Аналогично рассчитываем объем ГСС на входе в реактор:

.

Приведенные температуру и давление определяем из соотношений





Псевдокритические температуру и давление находим по формулам





где — критические температуры компонентов смеси, К;

- критические давления компонентов смеси, МПа;

- мольные доли компонентов смеси.

Критические температуры и давления находим из следующих соотношений







где t_ср — средняя объемная температура кипения фракции, °С;

М — молярная масса фракции, кг/кмоль;

К — постоянная.

Для нефтепродуктов постоянная К = 5,5 [27].

Расчет псевдокритических температур и давлений для ГСС и ГПС приведен в табл. 2.26 и 2.27 соответственно.

Таблица 2.26 – Расчет критических температур и давлений газопаровой фазы ГСС

Компонент	yi	Критические параметры		Ткр.i уi	Ркр.i уi
		Температура, К	Давление, МПа
Водород	0,8360	-239,8	1,82	-200,48	1,5216
Метан	0,0189	-82,5	4,68	-1,56	0,0883
Этан	0,0128	32,2	4,92	0,41	0,0627
Пропан	0,0052	96,8	4,28	0,50	0,0223
Изобутан	0,0010	134	3,76	0,14	0,0038
Н-бутан	0,0005	153,1	3,67	0,07	0,0017
Изопентан	0,0001	187,7	3,35	0,03	0,0005
Н-пентан	0,0001	197,2	3,36	0,01	0,0002
Сырье	0,1255	734,35	20,0942	92,15	2,5215
Итого	1,0000	-	-	-108,7	4,2

Таблица 2.27 – Расчет критических температуры и давления газопаровой фазы ГПС

Компонент	yi	Критические параметры		Ткр.i уi	Ркр.i уi
		Температура, К	Давление, МПа
Водород	0,7338	-239,8	1,82	-175,98	1,3356
Метан	0,0187	-82,5	4,68	-1,55	0,0877
Этан	0,0170	32,2	4,92	0,55	0,0838
Пропан	0,0104	96,8	4,28	1,01	0,0445
Изобутан	0,0019	134	3,76	0,26	0,0072
Н-бутан	0,0013	153,1	3,67	0,20	0,0049
Изопентан	0,0004	187,7	3,35	0,07	0,0012
Н-пентан	0,0002	197,2	3,36	0,04	0,0007
Сероводород	0,0178	100,4	8,89	1,79	0,1585
Бензин-отгон	0,0038	545,35	20,7052	2,07	0,0786
Дизельное топливо	0,1945	722,8	27,0218	140,61	5,2568
Итого	1,0000	-	-	-30,9	7,1

Рассчитаем приведенные параметры:









Учитывая полученные значения и значения коэффициентов сжимаемости из Приложения 15 [27], принимаем коэффициенты сжимаемости для ГСС и ГПС, равными 1:





Объемный расход ГСС на входе в реактор и объем ГПС на выходе из реактора по формуле





Рассчитаем средний объемный расход:

,

где V – среднеарифметический объемный расход паров в реакторе, м³/с;

м³/с.

Линейную скорость паров в реакторе, отнесенная ко всему сечению реактора, определяем по формуле



где d_K— диаметр слоя катализатора (d_K = 4,0 м).

Для определения вязкости смесей паров используем формулу Фроста [27]:



где — динамическая вязкость, Па с;

Т — температура, К;

М — молярная масса компонента, кг/кмоль.

Молярную массу смеси углеводородов найдем как отношение общей массы газопаровой смеси к общему числу кмолей газопаровой смеси:




В пределах давлений от 0,1 до 5 — 6 МПа динамическая вязкость изменяется незначительно, поэтому поправку на давление не принимаем в расчет. Вязкость паров рассчитаем по формуле



Плотность потока паров ГПС при рабочих условиях определим из соотношения



Порозность катализатора (долю свободного объема) определяем по формуле



где — насыпная плотность катализатора, кг/м³ (табл. 2.3);

- кажущаяся плотность катализатора, кг/м³.

Принимаем следующие значения плотностей для экструдированного катализатора:

= 0,75 г/см³;

= 1,0 г/см³ [27].



Расчет потери напора в реакторе:

;

.

Потери давления не превышают 0,2-0,3 МПа, поэтому к проектированию принимаем цилиндрический реактор с высотой реакционной зоны 16,1 м и внутренним диаметром 4,0 м.