Проект установки гидроочистки дизельного топлива

Реактор процесса гидроочистки дизельного топлива (рис. 5.1) представляет собой цилиндрический аппарат со сферическими днищами. Данный реактор представляет собой сосуд, предназначенный для работы под  давлением водорода (до 6,6 МПа) и температуре до 500 ⁰С [4]. 

Реактор имеет диаметр 3 000 мм, высоту цилиндрической части 12 500 мм. 

Корпус  реактора гидроочистки дизельного топлива  собирается из многослойных рулонированных обечаек и монолитных концевых частей — днища фланца и крышки. Многослойные обечайки изготавиваются из следующих  материалов: центральная обечайка из биметалла марки 20К08Х18Н10Т толщиной 24 мм; слои (рулонная лента) — сталь 12ХГНМ толщиной 4 мм. Многослойные обечайки свариваются между собой с  днищем и фланцем кольцевыми швами. Таким образом при изготовлении корпуса реактора имеется два кольцевых сварных соединений: многослойных рулонированных обечаек с монолитными концевыми частицами и обечаек между собой. Вывод продуктов процесса — через штуцер в нижнем днище, снабженный специальной сеткой для задержки катализатора [5].

Объем катализатора в реакторах со стационарным слоем катализатора находим из соотношения:

 

где V_к – объем катализатора, м³;

W_с — объемная производительность установки, м³/ч;

V₀ — объемная скорость подачи сырья, ч^-1.

Выбираем  минимально возможное количество реакторов, так как снижаются капитальные  и эксплуатационные затраты.

Эскиз реактора представлен на рис. 5.1.

 

Реактор гидроочистки дизельного топлива.

Рис. 5.1.

1 - распределительная тарелка; 2 - фильтрующее устройство; 3 - корпус; 4 - решетка колосниковая; 5 - коллектор для ввода пара; 6 - фарфоровые шары; 7 - опорное кольцо; 8 - опора; 9, 11 - штуцер для выгрузки катализатора; 10, 12 - термопары. Потоки: I - сырье; II - продукты реакции

 

 

5.3 Тепловой баланс реактора.

 

При составлении  теплового баланса реактора необходимо учитывать влияние давления на энтальпии  газов и паров ГСС и ГПС.                           

5.3.1  Расчет парциального  давления ГСС на входе и  ГПС на выходе из реактора.

 

Расчеты парциального давления ГСС на входе  и ГПС на выходе из реактора представлены в табл.5.6-5.7.

Молярную  массу продуктов рассчитаем по формуле  Крэга:

где - плотность продукта при 15°С

_сырья = 0,847

_годт = 0,842

_БО = 0,729

   

Таблица 5.5

Расчет  парциального давления компонентов  на входе в реактор

 

Компоненты	Gi, кг/ч	Мi, кг/кмоль	Ni, кмоль/ч	Yi	Yi*P, Мпа
Сырье	111940	204,4	548	0,145	0,724
СВСГ	903	2,0	448	0,119	0,593
ЦВСГ	16845	6,0	2786	0,737	3,683
ИТОГО	129688		3782	1,000	5,000

 

Таблица 5.6

Расчет  парциального давления компонентов  на выходе в реактор

Компенентны	Gi, кг/ч	Мi, кг/кмоль	Ni, кмоль/ч	Yi	Yi*P, Мпа
Дизельное топливо	109599	197,9	554	0,162	0,779
Бензин-отгон	1470	107,4	14	0,004	0,019
УВГ	691	23,5	29	0,009	0,041
H2S	1083	34,0	32	0,009	0,045
ЦВСГ	16845	6,0	2786	0,816	3,916
ИТОГО	129688		3415	1,000	4,800

5.3.2 Расчет энтальпий  сырья, продуктов реакции, СВСГ  и ЦВСГ при парциальном давлении  в реакторе

 

Определяем  свойства вакуумного газойля и гидроочищенного  вакуумного газойля:

- определяем  характеризующий фактор данного  нефтепродукта

 

К=

,

 

где t_{ср. мол} – средняя молекулярная температура кипения нефтепродукта.

Среднюю молекулярную температуру кипения  нефтепродукта находим по формуле:

t_ср.мол = t_ср.об. – Δt,

 

где t_ср.об. – средняя объемная температура кипения нефтепродукта, °С;   Δt – поправка.

Средняя объемная температура кипения определяется по данным разгонки по ГОСТ (рис. 5.1):

 

t_ср.об.= (t_10% + t_50% + t_90%)/3,

 

где t₁₀; t₅₀; t₉₀; - температуры отгона 10%, 50%, 90% по ГОСТ в °С.

Определяем  наклон  кривой  разгонки  по  формуле:

 

tg ∠ ГОСТ = (t_90% - t_10%)/80

 

 

По  графику   находим  поправку  к средней  молярной  температуре  кипения  Δt.

 

В зависимости  от К и М по графику находим  псевдокритические параметры фракции: температуру Т_пс.кр. и давление Р_пс.кр..

Находим приведенную температуру Т_r и приведенное давление P_r по формулам:

; ,

 

где Р_н.п. – парциальное давление нефтепродукта.

 

Для дизельной фракции:

 

1. t_ср.об.= (222 + 268 + 318)/3 = 269 ⁰С

 

 

2. tg ∠ ГОСТ = (318 - 222)/80 = 1,2 ⁰С/%

 

 

3. Δt = 8⁰С

 

 

4. t_ср.мол. = 269 - 8 = 261 ⁰С

 

 

5. =  0,847

 

 

6)

7. М = 204,4 г/моль

 

 

8) Т_пс.кр = 455 °С

 

       Р_пс.кр = 1,8 МПа

 

Для гидроочищенного дизельного топлива:

 

1. t_ср.об.= (237 + 268 + 318)/3 = 274 ⁰С

 

2. tg ∠ ГОСТ = (318 - 237)/80 = 1,01 ⁰С/%

 

3. Δt = 7 ⁰С

 

4. t_ср.мол. = 274 – 7 = 267 ⁰С

 

5. r¹⁵₁₅ = 0,842

 

6.  

 

7. М = 197,9 г/моль

 

8. Т_пс.кр = 445 °С

     Р_пс.кр = 1,85 МПа

 

По графику  в зависимости от приведенных  параметров находим поправку на давление , а затем поправку к энтальпии (ΔН) :

Определяем  энтальпии сырья при температурах 100, 200, 300 и 400⁰С по формуле

,

где - энтальпия паров при атмосферном давлении и температуре t⁰С;

 

 

 

 

 

Энтальпия газообразного сероводорода в зависимости  от температуры приведена в табл. 5.16.

Таблица 5.7

 

Энтальпия газообразного сероводорода

 

Температура, 0С	Энтальпия, кДж/кг
100	105
150	161
200	218
250	278
300	339
350	406
400	476

 

 

В табл. 5.17 — 5.19 нагляно представлен расчет энтальпий паров сырья, гидрогенизата и бензин отгона. Методика расчета энтальпий нефтяных фракциий взята в соответствии с [1].

 

Таблица 5.8

 

Определение энтальпий паров сырья при  парциальном давлении сырья на входе(0,78Мпа).

Показатели	Значение показателей
Температура ˚ С	100	250	270	340	350
Температура К	373	523	543	613	623
Температура приведенная	0,51	0,72	0,75	0,84	0,86
Давление приведенное	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43
Отношение , кДж/(кмоль 0С)	44	21	16,8	11	9,5
Поправка на давление , кДж/кг	154,1	73,5	58,8	38,5	33,3
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг	516,2	829,1	877,1	1056,8	1084,0
Энтальпия при повышенном давлении, кДж/кг	362,1	755,6	818,3	1018,3	1050,7

 

 

 

Таблица 5.9

Определение энтальпий паров гидрогенизата  при его парциальном давлении (0,78 Мпа).

Показатели	Значение показателей
Температура ˚ С	100	200	340	350	355	360
Температура К	373	473	613	623	628	633
Температура приведенная	0,52	0,66	0,85	0,87	0,87	0,88
Давление приведенное	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43	0,43
Отношение , кДж/(кмоль 0С)	45	25,1	10,5	10	9,7	9,5
Поправка на давление , кДж/кг	157,6	87,9	36,8	35,0	34,0	33,3
Энтальпия при атмосферном давлении, кДж/кг	517,5	717,2	1059,0	1086,1	1099,9	1113,7
Энтальпия при повышенном давлении, кДж/кг	359,9	629,3	1022,2	1051,1	1065,9	1080,4

 

Парциальные давления паров бензина-отгона и  дизельного топлива близки к атмосферному давлению, поэтому энтальпии паров  этих нефтепродуктов можно принять  как энтальпии при атмосферном  давлении.

 

Таблица 5.10

Энтальпии бензина-отгона

 

Температура	Энтальпия бензина-отгона, кДж/кг
	Паровая фаза	Жидкая фаза
100	546,9	217,4
200	753,7	474,6
300	998,8	771,4
340	1107,6	901,3
350	1135,7	934,8
355	1150,0	951,6
360	1164,3	968,6