- •Курсовой проект
- •Пояснительная записка
- •Аннотация
- •Содержание
- •Введение
- •Технико-экономические показатели установок каталитического риформинга
- •1. Сведения о процессе каталитического риформинга
- •1.1. Назначение процесса
- •1.2. Режим работы установок
- •1.3. Химические основы процесса
- •1.4. Сырье и продукты каталитического риформинга
- •1.4.1. Сырье
- •1.4.2. Продукты каталитического риформинга
- •1.5. Катализаторы риформинга
- •1.5.1. Характеристика и свойства катализаторов
- •1.5.2. Промышленные катализаторы риформинга
- •1.5.3. Требования к катализаторам
- •1.6. Классификация промышленных процессов
- •1.6.1.Типы установок
- •2. Задание
- •Исходные данные
- •3. Принятие необходимых величин и некоторые предварительные определения
- •3.1. Необходимые исходные данные и определения
- •3.2. Состав циркулирующего газа
- •Состав циркулирующего газа
- •Пересчет состава сырья
- •Расчетные данные по количеству и составу сырья
- •3.3.Количество катализатора, необходимое для проведения реакции
- •4. Расчет первого реактора
- •4.1. Материальный баланс первого реактора
- •Материальный баланс реактора
- •4.2. Тепловой баланс первого реактора
- •Значения относительной плотности углеводородов
- •Расчет энтальпии питающей смеси
- •Значения энтальпии при данной температуре
- •4.3. Тип реактора и основные размеры
- •Динамическая вязкость углеводородов газовой смеси
- •Заключение
- •Экономическая эффективность повышения октанового числа автомобильных бензинов
- •Библиографичесий список
Значения энтальпии при данной температуре
Компоненты |
Содержание , массовые доли |
Энтальпия, кДж/ч |
|||
713 К |
743 К |
||||
|
|
|
|
||
Сумма |
0,1100 0,0425 0,0982 0,0891 0,0460 0,0571 0,1936 0,0557 0,3078 1,0000 |
6374 1274 1120 1098 1095 1090 1402 1395 1394 - |
705,6 51,5 103,7 93,2 51,1 63 455,1 25,2 312,5 1860,9 |
6818 1383 1223 1196 1193 1186 1498 1492 1490 - |
754,8 55,9 113,2 101,5 55,7 68,6 486,3 27 334,1 1997,1 |
Методом экстраполяции находим, что соответствует =673К.
Оптимальное снижение температуры процесса в первом реакторе составляет 40-50К, во втором 20-25 К и в третьем 7-10 К. В данном случае с целью сокращения расчетов второго и третьего реакторов принято максимальное значение перепада температуры.
4.3. Тип реактора и основные размеры
Диаметр реактора рассчитаем так, чтобы перепад давления в слое катализатора не превышал допустимого значения .
На укрупненных установках применяют реакторы с радиальным вводом сырья. Схема к расчету размеров реактора с радиальным вводом дана на нижеследующем рисунке. Аппарат представляет собой сосуд с внутренним перфорированным стаканом 3, куда загружают катализатор 2. Газосырьевая смесь поступает через ввод 8 в кольцевой зазор между футеровкой 10 и стаканом 3, выводится через перфорированную трубу 7.
Величину для реактора примем по данным укрупненной установки:
где 0,5 – доля гидравлического сопротивления слоя в общем гидравлическом сопротивлении реактора.
Последующим расчетом принятое значение должно быть подтверждено.
Для расчета величины воспользуемся формулой:
где - потери напора на 1 м высоты (толщины) слоя катализатора, Па/м; - порозность слоя; - скорость фильтрования, м/с; - плотность газов, кг/м ; - кинематическая вязкость, ; - эквивалентный диаметр частиц катализатора, м.
Порозность слоя катализатора при допущении упорядоченного расположения частиц катализатора равна:
где числитель – объем шара, эквивалентный объему частицы катализатора цилиндрической формы, а знаменатель – объем куба, описанного вокруг шара.
Цилиндрические частицы алюмоплатинового катализатора риформинга имеют диаметр 2-3 мм и высоту 4-5 мм. Если принять диаметр цилиндрика равным d=0,003 м и высоту равной H=0,005 м, то
Числовое значение порозности при :
Скорость радиального фильтрования газовой смеси в наиболее узком сечении у сетки трубы:
Величину - объем газов, проходящих через свободное сечение реактора, найдем по формуле:
где – количество газовой смеси в реакторе, кг/ч; - средняя температура в реакторе, К; Z=1 – коэффициент сжимаемости газа, значительно разбавленного водородом; - средняя молекулярная масса газовой смеси; - среднее давление в реакторе, Па.
Средняя температура в реакторе равна:
Среднее давление в реакторе примем равным:
Па
Т огда
Площадь сетки у трубы:
где – диаметр сетки у трубы, м; - высота сетки, м.
Примем диаметр реактора м, диаметр сетки =0,5м. Высоту сетки вычислим по формуле:
, где – высота слоя катализатора в реакторе, м.
Величину F найдем следующим образом:
Тогда
площадь сетки у трубы
Подставив числовые значения величин в формулу для скорости фильтрации, получим:
Плотность газовой смеси на выходе из реактора:
где – плотность компонентов газовой смеси, кг/м ; - содержание компонентов в газовой смеси, мол. доли (объемн. доли).
Плотность компонентов газовой смеси при средней температуре 748 К в реакторе:
где – средние молекулярные массы компонентов.
Результаты расчета плотности:
Таблица 4.10.
Расчет плотности
Компоненты |
Содержание , мол. доли |
Плотность , кг/м |
, кг/м |
Сумма |
0,0253 0,0182 0,0279 0,7814
1,0000 |
62,75 63,91 66,22 3,73
- |
1,588 1,163 1,848 2,915
7,514 |
Кинематическую вязкость газовой смеси в нашем случае вычислим по формуле Манна:
, где – содержание компонентов в газовой смеси, покидающей реактор, мол. доли; - кинематическая вязкость компонентов при средней температуре в реакторе, .
Кинематическая вязкость водорода, метана, этана, пропана, бутана, и пентана при температуре находим в справочной литературе, пользуясь методом экстраполяции.
Кинематическая вязкость ароматических, нафтеновых и парафиновых углеводородов при температуре рассчитывается по формуле:
где – динамическая вязкость, ; - плотность углеводородов, кг/м .
Динамическая вязкость углеводородов:
где – динамическая вязкость углеводорода при температуре 273 К, ; - температура кипения углеводорода, К.
Динамическую вязкость углеводородов по известной величине из средней молекулярной массы определяем из номограммы.
Таблица 4.11.