Курсовая работа на тему Каталитический крекинг. КП кат крек. Введение. Основные направление развития нефтеперерабатывающей промышленности Республики

• Название: Введение. Основные направление развития нефтеперерабатывающей промышленности Республики
• Анкор: Курсовая работа на тему Каталитический крекинг
• Дата: 25.11.2022
• Размер: 1.6 Mb.
• Имя файла: КП кат крек.doc
• Тип: Реферат; #812029
• страница: 4 из 5

Энтальпия катализатора и кокса подсчитывается по формуле:

(2.7)

где с – теплоемкость катализатора или кокса, кДж/кг;

Т – температура катализатора или кокса, К.

Теплоемкость катализатора принимаем 1,1 кДж/(кг·К), теплоемкость кокса – 2 кДж/(кг·К).

кДж/кг;

кДж/кг;

кДж/кг.

Величину теплового эффекта реакции крекинга Q_р определяем по графику в зависимости от глубины превращения. При глубине превращения R=75 теплота реакции Q_р=160 кВт.

Из теплового баланса найдем количество тепла Q_с, которое должно прийти вместе с сырьем:

Q_с=431676,99 – 316318,95=115358,04 кВт.

Энтальпию сырья найдем из соотношения:

(2.8)

кДж/кг.

В соответствии с энтальпией сырья при относительной плотности =0,91 определяем температуру сырья Т_с=1110,90 К.
2.5 Размеры реактора
Определяют размеры реактора: диаметр корпуса и десорбера, высоту аппарата. При этом высоту псевдоожиженного слоя находят делением объема реакционного пространства на площадь поперечного сечения реактора; высоту сепарационного пространства рассчитывают в зависимости от скорости паров, проходящих через свободное сечение реактора над кипящим слоем. Высоты остальных частей реактора (десорбера и др.) принимаются конструктивно в соответствии с практическими данными.

Площадь поперечного сечения реактора равна:

(2.9)

где V – объем паров, проходящих через свободное сечение реактора, м³/ч;

щ – допустимая скорость паров в свободном сечении реактора, м/с.

Величину V можно определить по формуле:
(2.10)

где – количество паровой смеси в реакторе, кмоль/ч;

Т_р – температура в реакторе, К;

р – давление в реакторе над псевдоожиженным слоем, принимаемое равным 0,2∙10⁶ Па.

Рассчитаем величину :



Тогда

м³/ч.

Этот объем паров является наибольшим, так как суммарный объем всех получающихся продуктов крекинга больше объема сырья.

Для установок каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора средняя скорость движения газов в свободном (над псевдоожиженным слоем) сечении реактора рекомендуется принимать равной от 0,5 м/с до 0,89 м/с. Примем =0,5 м/с. Тогда площадь поперечного сечения реактора равна:

(2.11)

м².

Диаметр реактора:

(2.12)

м.

На существующих промышленных установках применяются реакторы диаметром от 2,5 до 12.

Диаметр зоны отпарки (десорбера) найдем после того, как будем знать давление у верхнего основания десорбера.

Полная высота реактора:

H = h + h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ (2.13)

где h – высота псевдоожиженного слоя,

h₁ – высота переходной зоны от псевдоожиженного слоя до зоны (отпарки распределительного устройства),

h₂ – высота зоны отпарки (конструктивно принимается равной 6 м),

h₃ – высота сепарационной зоны,

h₄ – часть высоты аппарата, занятая циклонами, зависит от размеров циклонов (конструктивно принимается равной 6 м),

h₅ – высота верхнего полушарового днища, равная 0,5∙D.

Высота псевдоожиженного слоя в промышленных реакторах составляет 4,5 – 7,0 м. В данной работе высоту псевдоожиженного слоя рассчитать по формуле:

(2.14)

где V_p – объем реакционного пространства, м³;

(2.15)

где G_к.р. – количество катализатора в реакционном пространстве реактора, м³;

– плотность псевдоожиженного слоя катализатора, обычно равная 450–500 кг/м³.

(2.16)

где G_р. – загрузка реактора, кг/ч;

n_с – массовая скорость подачи сырья, ч^–1.

Массовая скорость подачи сырья изменяется в пределах от 1,1 д 2,6 ч^–1.

Тогда

кг;

м³;

м.

Высота переходной зоны h₁:

(2.17)

где – высота цилиндрической части переходной зоны, м;

– высота конической части переходной зоны, м.

Примем высоту переходной зоны равной h₁=7 м. Величины и найдем после определения диаметра десорбера.

Площадь поперечного сечения десорбера:

(2.18)

где V_д – объем паров, проходящих через свободное сечение десорбера, м³/ч;

щ_д – линейная скорость паров в расчете на полное сечение десорбера, которая может находиться в пределах 0,3–0,9 м/с.

Наибольший объем паров будет в верхней части десорбера. Величина V_д рассчитывается по формуле:

(2.19)

где – количество паровой смеси в десорбере, кмоль/ч;

р_д – давление в реакторе в верхней части десорбера, Па.

Количество паровой смеси в десорбере равно:

(2.20)

где G_пд – количество паров углеводородов, уносимых с катализатором в десордер, кмоль/ч;

М_пд – средняя молекулярная масса уносимых паров углеводородов.

Количество углеводородных паров, заключенных в объеме между частицами катализатора и адсорбированных на его поверхности:

(2.21)

где y – доля углеводородных паров, переносимых с потоком катализатора, принять в пределах 0,001–0,0035.

Давление в верхней части десорбера равно:

(2.22)

Тогда

Па;

кг;

кмоль/ч.

Подставив в формулу для расчетов объема газов и паров все известные величины, получим:

м³.

Примем линейную скорость паров в расчете на полное сечение десорбера равной щ_д=0,6 м/с. Тогда

м².

Диаметр десорбера

(2.23)

м.

Принимая, что угол образующей конуса с вертикалью составляет 45є, и зная диаметр реактора, геометрически легко найти высоту конического перехода =2,2 м. Получим:

м.
Высота сепарационной зоны из рассчитывается по формуле:

(2.24)

где – скорость паров в свободном сечении реактора, м/с.

м.

Тогда по формуле 2.13:

H = 3 + 7 + 6 + 2,85 + 6 + 4 = 28,85 м.

Высота цилиндрической части корпуса:

H_ц = h + + h₃ + h₄ (2.25)

H_ц = 3+4,8+2,85+6 = 16,65 м.

В промышленных реакторах отношение высоты цилиндрической части корпуса к диаметру H_ц/ =1,4ч4. Меньшие значения этого отношения характерны для мощных реакторов. Для нашего случая:



Полученное расчетом отношение H_ц/ =2,1 находится в указанном промежутке.
2.6 Расчет циклонов реактора
Проведем поверочный расчет циклона предварительно выбранного типа. Целью расчета является определение числа циклонов, их гидравлического сопротивления и размеров.
Таблица 3 – Основные размеры циклонов НИИОГаз (в долях D)

Величина	Тип циклона
	ЦН-21	ЦН-15	ЦН-11
Диаметр выходной трубы D1	0,6	0,6	0,6
Ширина входного патрубка b	0,26	0,26	0,26
Высота входного патрубка h1'	1,11	0,66	0,48
Высота входной трубы h2'	2,11	1,74	1,56
Высота цилиндрической части h3'	2,11	2,26	2,08
Высота конической части h4'	1,75	2,00	2,00
Общая высота циклона H	4,26	4,26	4,38
Меньшее основание конической части d	0,25	0,25	0,25
Коэффициент гидравлического сопротивления	60	105	180

Таблица 4 – Значения величин диаметров циклонов

ЦН-24	1500	1000	500
ЦН-15	800	600	400	200	100
ЦН-11	800	100

Выберем из таблицы циклон ЦН-21 диаметром 1500 мм. Рассчитаем условную скорость парогазовой смеси, отнесенную к полному поперечному сечению цилиндрической части корпуса циклона.

Условную скорость находят по формуле:

(2.26)

где – коэффициент гидравлического сопротивления циклона,

– сопротивление циклона,

– плотность парогазовой смеси.

Найдем количество и мольную долю сырья по формулам:

(2.27)

(2.28)

Таблица 5 – Исходные данные для определения плотности парогазовой смеси.

Потоки	Количество Gi, кг/ч	Молекулярная масса Mi	Количество	Мольная доля
Qг	26560	35	758,8	0,28
Qб	72000	100	720	0,27
Qл.г	23920	250	95,7	0,04
Qт.г	23920	200	119,6	0,04
Qц2	26240	350	75	0,03
Qп1+Qп2	16410	18	912	0,34
Сумма			2681	1

Плотность парогазовой смеси равна: