Тепловой расчет реакторного блока.

Тепловой расчет реактора Р – 2.

Уравнение теплового баланса в общем виде:

Q₁ = Q₂ + Q₃ + Q₄, где

Q₁ - приход тепла с сырьем и ВСг

Q₂ - расход тепла на реакции риформинга

Q₃ - расход тепла с продуктами реакций и циркулирующим газом

Q₄ - потери в окружающую среду

Ввиду не очень высокого давления и значительного разбавления водородом поправка на давление величины энтальпии газового потока не требуется. Данные по энтальпии газового потока не требуется.

Для углеводородов C_nH_2n-6, C_nH_2n+2 энтальпию определим по приложению [3 ].

Для этого рассчитывается плотность углеводородов по величине молекулярной массы. При пересчете используется формула

44,29 * r²⁸⁸₂₈₈ 1,03 M

M = ------------------- Þ r²⁸⁸₂₈₈ = -------------

11,03 * r²⁸⁸₂₈₈ M + 44,29

Пересчет плотности углеводородов

Таблица 3.32

Углеводороды	Относительная плотность
	На входе в Р-2	На выходе из Р-2
CnH2n-6	0,730	0,730
CnH2n	0,741	0,741
CnH2n+2	0,745	0,745

Расчет энтальпии питающей смены при Т_вых1 = 773 К

Таблица3.33

Компо-ненты	Mi	Кол-во ni кмоль/ч	Содер-жание yi = ni/åni мол.доли	Miyi	Содер-жание уi = Miyi /Мст, масс.доли	Энтальпия к Дж/кг
						g^гтi	g^гтi уi
H2		5277,7	0,7606	1,521	0,0885		642,6
CH4		434,6	0,0626	1,002	0,0583		87,2
C2H6		310,4	0,0447	1,341	0,0780		103,4
C3H8		124,2	0,0179	0,788	0,0458		59,4
C4H10		62,1	0,009	0,522	0,0304		39,3
CnH2n-6	107,73	82,16	0,0119	1,282	0,0746	1600,3	119,4
CnH2n	113,73	227,67	0,0328	3,730	0,2172	1593,8	346,2
CnH2n+2	115,73	419,58	0,0605	7,002	0,4075	1591,4	648,5
Сумма	-	6938,71	1,0000	Мсм = 17,19	1,0000	-	2046,0

Тепловой эффект реакции рассчитать, пользуясь законом Гесса нельзя, из-за незнания детального химического состава сырья и продуктов реакции. Поэтому воспользуемся формулой: q_p = - 335 b,

где b – выход в расчете на исходное сырье, масс %.

Из материального баланса реактора (табл.3.16) следует, что в результате риформинга получен водород в количестве:

G_H2 = 5781,54 – 5277,7 = 509,84 кмоль/ч или

G_H2 = 503,84 * 2 = 1007,68 кг/ч

1007,68 * 100

Тогда b = -------------------- = 1,209 масс %

а тепловой эффект реакции:

q_p = - 335 * 1,209 = - 405,089 кДж/кг

Тепловой эффект реакции платформинга лежит в пределах 356 – 838 кДж/кг.

Тепловой баланс реактора с учетом принятой величины теплопотерь в окружающую среду в количестве Q₄ = 0,01Q₁ приведен в таблице 3.33.

Величина Q₃ равна Q₃ = 119* 221 q^г_твых1

Из теплового баланса реактора имеем (см.таб.3.33)

Q₃ = Q₁ - Q₂ - Q₄ = 67,8 * 10³ – 9,374 * 10³ – 0,678 * 10³ = 57,748 * 10³ [кВт]

57748 * 3600

Тогда q^г_твых1 = ------------------ = 1743,76 кДж/кг

119 221

Тепловой баланс реактора Р – 2.

Таблица3.34

Потоки	Температура, К	Кол-во, кг/ч	Энтальпия’ кДж/кг	Кол-во тепла, кВт
Приход:
Q1	Твх1 = 773 К	119221,0	2046,0	67,8 * 10^3
		119221,0	-	67,8 * 10^3
Расход:
Q2	-	-	405,089	9,374 * 10^3^*
Q3	Твых1	119221,0	g^гтвых1	Q3
Q4	Принимается	-	0,678 * 10^3
Сумма	-	119221,0	-	67,8 * 10^3

^* Из расчета на 83333 кг/ч сырья реактора.

Для определения числового значения т_вых1 потока, покидающего реактор, необходимо рассчитать состав смеси на выходе из реактора. Состав газа, покидающего реактор, рассчитан на основе данных таблицы 3.14. и представлен в таблице 3.35

Таблица 3.35

Компонен- ты	Молекуляр- ная масса, Mi	Кол-во ni, кмоль/ч	Содержа- ние y¢i = ni /åni мол.доли	Mi y¢i	Содержа- ние yi = Miy¢i /Man
H2		5781,54	0,7727	1,545	0,0970
CH4		447,26	0,0598	0,957	0,0601
C2H6		323,06	0,0432	1,296	0,0814
C3H8		136,86	0,0183	0,805	0,0506
С4H10		74,76	0,0099	0,574	0,0360
C5H12		12,66	0,0017	0,122	0,0077
CnH2n-6	107,69	265,84	0,0355	3,823	0,2401
CnH2n	113,69	37,9	0,0051	0,580	0,0364
CnH2n+2	115,69	402,6	0,0538	6,224	0,3907
Сумма	-	7482,48	1,0000	Man = 15,93	1,0000

Для определения Т_вых1 методом линейной интерполяции задваемая L-ными ориентировочными значениями температуры 713 К и 743 К.

Значения энтальпии при этих температурах рассчитаны в таблице 3.36.

Таблица3.36

Компонен- ты	Содержа ние yi, масс. доли	Энтальпия кДж/кг
713 К	743 К
g^гтi	g^гтi yi	g^гтi	g^гтi yi
H2	0,0970		618,3		661,3
CH4	0,0601		76,6		83,1
C2H6	0,0814		91,2		99,6
C3H8	0,0506		55,6		60,5
C4H10	0,0360		39,4		42,9
C5H12	0,0077		8,4		9,1
CnH2n-6	0,2401		336,8		360,2
CnH2n	0,364		50,8		54,4
CnH2n+2	0,3907		546,0		582,9
Сумма	1,0000	-	1822,1	-	1954,0

Тепловой баланс реактора Р – 3.

Тепловой эффект реакции рассчитать, пользуясь законом Гесса нельзя из-за незнания детального химического состава сырья и продуктов реакции. Поэтому воспользуемся формулой q_p = - 335b

b - выход водорода в расчете на исходное сырье.

Из материального баланса реактора Р-3 (таб.3.22.) следует, что в результате риформинга получен водород в количестве:

G_H2 = 5855,8 – 5781,54 = 74,3 кмоль/ч или

G_H2 = 74,3 M_H2 = 74,3 * 2 = 148,6 кг/ч

Тогда

148,6 * 100

в = ----------------- = 0,19 моль %

79513,6

а тепловой эффект реакции q_p = - 335 * 0,19 = - 62,5 кДж/кг

Уравнение теплового баланса реактора

Q₁ = Q₂ + Q₃ + Q₄, где Q₄ = 0,01 Q₁ ; Q₃ = 119221 q^г_твых2

Дата добавления: 2015-09-05