Тепловой баланс реактора Р-4.

Таблица3.42

Потоки	Температура, К	Кол-во, кг/ч	Энтальпия, кДж/кг	Кол-во тепла, кВт
Приход:
Q1	Твх3 = 773	119221,0	2087,2	69,1 * 10^3
Сумма		119221,0		69,1 * 10^3
Расход
Q2	-	-	73,7	2,44 * 10^3*
Q3	Твых3 = 773		gвых3	Q3
Q4	Принимается	-	0,691 * 10^3
Сумма	-	119221,0	-	69,1 * 10^3

Из расчета на 76637,35 кг/ч сырья реактора.

Величина Q₃ равна Q₃ = 11921 q^г_твых3

Из теплового баланса реактора имеем

Q₃ = Q₁ – Q₂ – Q₄ = 69,1 * 10³ – 2,44 * 10³ – 0,691 * 10³ = 65,97 * 10³ [кВт]

65970 * 3600

Тогда q^г_твых3 = ------------------ = 1992 кДж/кг

Для определения числового значения Т_вых3 потока, покидающего реактор, необходимо рассчитать состав газопродуктовой смеси на выходе из Р-4.

Таблица3.43

Компо- ненты	Молеку- лярная масса Mi	Кол-во ni, кмоль/ч	Содержа-ние yi, мол.доли	Miyi	Содержа- ние yi = Miyi/Мсм, масс.доли
H2		5769,41	0,7595	1,52	0,097
CH4		487,17	0,0641	1,03	0,066
C2H6		362,97	0,0478	1,43	0,091
C3H8		176,75	0,0233	1,03	0,066
C4H10		114,67	0,0151	0,88	0,056
C5H12		52,57	0,0069	0,50	0,032
CnH2n-6	107,72	303,74	0,0400	4,31	0,274
CnH2n+2	115,60	328,91	0,0433	5,01	0,318
Сумма	-	7596,19	1,0000	Мсм= 15,71	1,000

Для определения Т_вых3 методом линейной интерполяции задаемся 2-мя ориентировочными значениями температуры 763 К и 783 К. значения энтальпии при этих температурах рассчитаны в таблице 3.44.

Таблица3.44

Компонен- ты	Содержа- ние yi, масс.доли	Энтальпия кДж/кг
763 К	783 К
g^гтi	g^гтi y¢i	g^гтi	g^гтi y¢i
H2	0.097		690.2		719.0
CH4	0.066		96.3		101.5
C2H6	0.091		117.3		124.5
C3H8	0.066		83.4		88.0
C4H10	0.056		70.4		74.4
C5H12	0.032		40.1		42.3
CnH2n-6	0.274		428.8		448.3
CnH2n+2	0.318		495.1		527.7
Сумма	1.000	-	2021.7	-	2125.7

Определение основных размеров реакторов Р 2 – Р 4.

V_ш – объем шара, эквивалентный объему частицы катализатора цилиндрической формы, м³;

V_куб – объем куба, описанного вокруг шара, м³

Цилиндрические частицы катализатора ПР – 71 имеют диаметр d = 0,003 м и высоту h = 0,005 м

p d2 p * 0,003²

V_ш = ------ * h = ----------- * 0,005 = 3,5 * 10^{-8 м3}

4 4

Сторона куба,описанного вокруг шара,равна эквивалентному d_Э диаметру этого шара

₃ 6V_{ш 3} 6 * 3,5 * 10^-8

dэ = Ö -------- = Ö ----------------- = 4,06 * 10^{-3 м}

p π

При V_куб = d экв - величина порозности равна:

V_Ш

λ= --------------

V_КУБ

3,5 * 10^-8

l = ----------------- = 0,524

(4,06 * 10^-3)³

Скорость радиального фильтрования газовой смеси в наиболее узком сечении у сетки трубы:

w = V_сек /F_с , где

V_сек - объем газов, проходящих через свободное сечение реактора, м³/с

F_с - площадь сетки у трубы, м²

Величина V_сек находится по формуле:

22,4G * Т_ср * 0,1 * 10⁶ * z

V_сек = -----------------------------------, где

3600 * М_ср * 273 * p_ср

G – количество газовой смеси в реакторе, кг/ч

Диаметр реактора рассчитывается так, чтобы перепад давления Dp_сл в слое катализатора не превышал допустимого значения [Dp_сл]

Величина [Dp_сл] определяется по формуле:

0,435 * 10⁶

[Dp_сл] = 0, 5 * ----------------, где

n_р

0,5 – доля гидравлического сопротивления слоя в общем гидравлическом сопротивлении реактора

0,435 * 10⁶ - гидравлическое сопротивление реакторов риформинга

n_р - число реакторов

0,435 * 10⁶

[Dp_сл] = 0, 5 * ---------------- =72,5 * 10³ Па

Поверочный расчет Dp_сл производится по формуле:

Dp_сл 225 (1 - l)^1,35 w²r_см v_см

-------- = --------------------- * ---------- (------)^0,35, где

H l^0,29 d_э d_эw

Dp_сл

------- - потери напора на 1 м высоты слоя катализатора в реакторе, Па/м

H

l - породность слоя

w - скорость фильтрования, м/с

r_см - плотность газов, кг/м3

v_см - кинематическая вязкость, м³/с

d_э - эквивалентный диаметр частиц катализатора,м

Породность слоя l определяется по формуле:

V_ш

l = --------

V_куб

Т_ср – средняя температура в реакторе, К

Z = 1 - коэффициент сжимаемости газа, значительно разбавленного газа водородом

М_ср - средняя, молекулярная масса газовой смеси

p_ср - среднее давление в реакторе, Па

Дата добавления: 2015-09-05