Розрахунок реактора першої ступені каталітичного реформінгу

Парціальні  тиски компонентів сировини визначаємо за формулою:

                                                   (6.13)

де - загальний тиск в апараті, Па; - вміст і-го компонента в суміші газів, моль. частки.

Кількість сировини (в кмоль) дорівнює:

                                                   (6.14)

де  - кількість сировини, кг/год.

Розрахуємо  величину :

 

Підставивши числове значення величини в попередню формулу, отримаємо:

 кмоль

Кількість кожного  виду сировини наведена в табл. 6.4.

Таблиця 6.4 - Кількість сировини

Компоненти	Мольна частка	Кількість сировини
Сума	0.162 0.329 0,509 1.000	199,73 405.63 627.56 1232.92

Кількість водневмісного  газу визначаємо за формолою:

                                                  (6.15)

де -кратність циркуляції газу./; - відносна густина сировини, кг/.

Густина сировини дорівнює:

 

Підставивши в формулу числові значення величин, знайдемо:

 

Кільксть циркулюючого газу в кмоль дорівнює:

 

Склад циркуляційного водневмісного газу наведено в табл. 6.5.

Таблиця 6.5 - Склад циркулюючого газу

Компоненти	Молекулярна маса, ,	Вміст , мольна частка	,	Кількість   , кмоль/год
Сума	2 16 30 44 58 72 -	0.85 0.059 0.037 0.028 0.016 0.01 1.000	1.7 0.944 1.11 1.232 0.928 0.72	9102.92 631.85 396.24 299.86 171.35 107.09 10709.32

 

Загальна  кількість парафінових вуглеводнів в циркулюю чому газі (табл. 6.5) дорівнює:

 

Кількість каталізатора, що необхідно для проведення реакції:

                                                          (6.16)

 

Прийнявши насипну масу каталізатора - 600 кг/, [6] знайдемо кількість каталізатора:

                                                  (6.17)

 

Необхідні величини для розрахунку складу сировинно-водневої суміші наведена табл. 6.6.

Витрата каталізатора в кожному із трьох реактивів наведена в табл. 6.7.

 

Таблиця 6.6 - Дані розрахунку по визначенню складу суміші сировини і водню парціальних тисків її компонентів

Компоненти	Кількість , кмоль/год	Вміст , мольна частка	Параціальні тиски   Па
Сума	199.73 405.63 627.56 9102.92 1606.4 11942.24	0.0167 0.034 0.0525 0.7623 0.1345 1.0000

 

Таблиця 6.7 - Кількість каталізатора

Номер реактора	Кількість каталізатора
	,
1 2 3 Сума	17.57 35.15 70.3 123.02	10544.56 21089.12 42178.24 73811.92

 

3.  Розрахунок реактора першої ступені
1. Матеріальний баланс реакора першої ступені
1. Константа швидкості реакції ароматизації

 Знаючи  температуру подачі сировини  в перший реактор = 793 К, з графіка (рис. 6.1) при

 

отримаємо:

 

2. Константа хімічної рівноваги реакції ароматизації

При температурі  = 793 К знайдемо:

 

(6.18)

 

3. Зменшення кількості нафтенових вуглеводнів в результаті реакції ароматизації.

Підставивши числові значення знайденних величин в рівняння (6.5), визначимо відносне зменшення кількості нафтенових вуглеводнів в реакторі в результаті першої реакції:

 

Після розділення змінних та інтегрування маємо:

 

Величина  для першого реактора:

                                                    (6.19)

де - кількість сировини, що подається в перший реактор,     кмоль / год

 

Частка  нафтенових вуглеводнів, підданих ароматизації, дорівнює:

 

Обчислимо кількість нафтенових вуглеводнів, що залишилися після реакції ароматизації:

                                    (6.20)

де - мольна частка нафтенових вуглеводнів в сировині (таб. 6.4).

 

Кількість нафтенових вуглеводнів, які перетворилося на ароматичні вуглеводні, дорівнює:

                                          (6.21)

де  - кількість нафтенових вуглеводнів в сировині (таб. 6.4).

 

6.3.1.4 Константа швидкості реакції перетворення нафтенових вуглеводнів в парафінові

При температурі  сировини = 793 К і з графіка      (рис. 6.2) маємо:

 

6.3.1.5  Константа хімічної рівноваги реакції перетворення нафтенів вуглеводнів в парафінові

При температурі = 793 К маємо:

                                 (6.22)

 

6.3.1.6  Збільшення кількості нафтенових вуглеводнів в результаті реакції перетворення парафінових вуглеводнів в нафтенові

Підставивши числові значення величин в рівняння (6.6), обчислимо відносне збільшення кількості нафтенових вуглеводнів в реакторі в результаті другої реакції:

 

Поділяючи змінні та інтегруючи, отримаємо частку парафінових вуглеводнів, що піддалися перетворенню в результаті друрії реакції:

 

 

Кількість нафтенових вуглеводнів після проведення першої і другої реакцій:

                              (6.23)

 

Кількість парафінових вуглеводнів, перетворених в нафтенові:

                                           (6.24)

 

6.3.1.7  Константа швидкості реакції гідрокрекінгу нафтенових вугливоднів

При температурі  сировини = 793 К і з графіка      (рис. 6.3) маємо:

 

6.3.1.8   Зменшення кількості нафтенових вуглеводнів в результаті реакції гідрокрекінгу

Підставивши числові значення величин в рівняння (6.7), визначимо відносне зменшення кількості нафтенових вуглеводнів в реакторі в результаті третьої реакції:

 

Поділяючи змінні та інтегруючи, отримаємо частку нафтових вуглеводнів, що піддалися перетворенню гідрокрекінгу:

 

Кількість нафтенових вуглеводнів, які залишилися після проведення перших трьох реакцій:

                          (6.25)

 

Кількість нафтенових вуглеводнів, що піддалися гідрокрекінгу:

                                         (6.26)

 

6.3.1.9   Зменшення кількості парафінових вуглеводнів в результаті реакції гідрокрекінгу

За рівнянням (6.8) обчислимо відносне зменшення кількості парафінових вуглеводнів в реакторі в результаті чвертої реакції:

 

          Константи швидкостей реакції  нафтових ц гідрокрекннга нафтенових і парафінових вуглеводнів дорівнюють: 

 

Частка  парафінових вуглеводнів, що  піддалися гідрокрекінгу:

 

Кількість парафінових вуглеводнів живленняння, які залишилися після реакції гідрокрекінгу:

                                   (6.27)

 

Кількість парафінових вуглеводнів, які піддалися гідрокрекінгу і перетворилося на газ, дорівнює:

де  - мольна частка парафінових вуглеводнів в сировині реактора (табл. 6.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2.1.10 - Матеріальний баланс реакцій в реакторі

Матеріальний  баланс хімічних реакцій вуглеводнів  наведений в табл. 6.8.

Таблиця 6.8 Розрахунок матеріального балансу реакцій

Кількість компонентів які вступили в реакцію, кмоль/год	Кількість продуктів реакції, кмоль/год

 

Кількість вуглеводневого газу, що утворився в реакторі, при n = 7.7 дорівнює:

 

 

 

6.2.1.11 Склад газу, що залишає реактор

Склад продуктів  першого реактора наведений в  табл. 6.9.

Таблиця 6.9 - Розрахунок складу газу, що залишає реактор

Компоненти	Прихід, кмоль/год	Витрата,  кмоль/год
Cума	199,73 405.63 627.56 1232.92	199.73+327.87=527.56 405.63-327.83+3.82-23.3=58.32 627.56-3.82-37.32=586.42 1172.3

 

Продовження таблиці 6.9

Компоненти	Прихід, кмоль/год	Витрата, кмоль/год
Циркуляційний газ             Сума Всього	9102.92 631.85 396.24 299.86 171.35 107.09 10709.32 11942,24	9102.92+327.833+3.82-23.3 - 37.329971.96 631.85 – 31.12=600.73 396.24 – 31.12=365.12 299.86 – 31.12=268.74 171.35 – 31.12=140.23 107.09 – 31.12=75.97 11422,73 12595,03

 

6.3.1.11 Матеріальний баланс реактора

Склад циркулюючого водневмісного газу наведений в табл. 6.10.

Таблиця 6.10 - Кількість збагаченого циркулюючого газу на виході з реактора

Компоненти	Молекулярна маса, , кг/кмоль	Кількість,   кмоль/год	Вміст,   мол. частка
Сума	2 16 30 44 58 72 ---	9971.96 600.73 365.12 268.74 140.23 75.97 11422,73	0.873 0.0525 0.032 0.0235 0.0123 0.0067 1.0000	1.746 0.84 0.96 1.034 0.7134 0.4824 5.77585.8

        Кількість збагаченого циркулюючого газу на виході з реактора (табл 6.10):

 

 

Матеріальний  баланс реактора наведений в табл. 6.11.

Таблиця 6.11 – Матеріальний баланс реактора

Компоненти	Кількість   кмоль/год	Вміст   мол. частка	Середня молекулярна маса, , кг/кмоль	Кількість   кг/год
Прихід           Сума Розхід           Сума	199.73 405.63 627.56 9102.92 1606.4 11942.24   527.56 58.32 586.42 9971.96 1450.77 12595.03	0.0167 0.034 0.0525 0.7623 0.1345 1.0000   0,0419 0,0046 0,0466 0,7917 0,1152 1.0000	101.8 107.8 109.8   6.6   ---   103.3 109.3 111.3   5.8   ---	20332.5 43726.9 68906.1   70681,5   203647   54496.9 6374.4 65268.5   66251.8 192391,6