Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 [ 217 ] 218 219 220 221 222 223 224 225

При осуществлении процесса в нескольких аппаратах или секционированном аппарате расчет по указанной схеме выполняется для каждого аппарата (секции) в отдельности.

Для периодически действующего реакционного аппарата выбирается и обосновывается график работы; соответствующие расчеты выполняются для каждой из стадий.

Общие приемы расчета материального баланса и определения реакционного объема были рассмотрены ранее. Некоторые особенности составления теплового баланса рассмотрим на примере распространенного и сложного процесса - каталитического крекинга применительно к реакторному блоку с мелкозернистым катализатором и аппаратами с «кипящим» слоем, схема которых с основными обозначениями представлена на рис. XXIV-16.

В приведенных далее уравнениях приняты следующие обозначения: G,. - производительность реактора по загрузке, кг/ч;

- количество кокса, отложившегося на катализаторе при крекинге, кг/ч;

~ количество циркулирующего катализатора, кг/ч;

Рис. XXIV-ie. Схема к расчету реакторного блока установки каталитического крекинга

f, и 2 - температуры соответственно в реакторе и регенераторе, К; So - остаточное содержание кокса на регенерированном катализаторе, кг/кг;

- количество остаточного кокса на катализаторе С = SoG„,

кг/ч;

L - количество воздуха, необходимого для сгорания кокса, образовавшегося при крекинге, кг/ч;

Z, и Z2 - количество водяного пара, уходящего из реактора и регенератора, соответственно, кг/ч;

Ор - теплота сгорания кокса, кДж/кг.

Запишем тепловой баланс реакторного блока в целом:

Статьи прихода

Тепло, внесенное сырьем........................................................... Gh,

Тепло, внесенное воздухом....................................................... Св

Тепло, выделенное при сгорании кокса............................... GOp

Статьи расхода

Тепло, уносимое с продуктами реакции............................. (Gj-G,)h,j

Тепло реакции крекинга............................................................ СЯр

Тепло, уносимое дымовыми газами из регенератора..... (l + GkJH,

Тепло, затрачиваемое на нагрев водяного пара, уходящего из реактора и регенератора.......................................... 21Свп(1-г)+2Свп(2~г)

Потери тепла в окружающую среду.................................... 0„„

Избыточное тепло регенерации катализатора, которое может быть использовано на производство водяного пара.........................................................................................

Запишем уравнение теплового баланса: + LC,t, + GOp=(Ge - Gk)h„ + GpСк)я, +

-t, )+ Z2Q„(f2 -z )+ OnoT + 0„yi-

При заданном температурном режиме реактора и регенератора и выходе кокса из приведенного выше уравнения теплового баланса могут быть найдены энтальпия h, (а следовательно, и температура) сырья,

питающего реактор и избыточное тепло 0„эб.

В тех случаях, когда количество циркулирующего в системе катализатора может быть достаточно большим, как это, например, имеет место на установке с мелкозернистым катализатором, тепловой баланс реакторного блока может решаться при 0„эб = 0; в этом случае из приведенного выше уравнения теплового баланса определяется температура сырья t, при которой приходные и расходные статьи баланса равны.

При заданной температуре из уравнения теплового баланса определяется величина 0„.

Запишем тепловой баланс реактора:

G,h, -HG„,c„,(f2-f,)+G„kck(f2-f,)=(G,-G,)H„ +

где G,j„C„(f2~i) количество тепла, выделенного в реакторе при охлаждении катализатора от температуры 2 ДО i. GokQ(2~i) о же, при охлаждении остаточного кокса (обычно остаточное содержание кокса на регенерированном катализаторе невелико, так что этим слагаемым в тепловом балансе часто можно пренебречь); GCt, - количество тепла, уносимого из реактора с вновь образовавшимся коксом; 0„„ - потери тепла реактором; остальные обозначения прежние.

Заменяя в приведенном уравнении теплового баланса G = SoG„t и решая его относительно массы циркулирующего катализатора, получаем:

(c.„-.A)(2-,)

Кратность циркуляции катализатора R = GJG,.

Запишем тепловой баланс регенератора:

G,Op + G,C,f, + IC.f.=G,„C,„(f2 СокС,(г2 -.)+

+(i + G.)h,, + ZA„(f2 - ) + Gc + Оизб.

где G,.„C,{t2-t - тепло, затрачиваемое на повышение температуры катализатора от f, до 2." GJZit-t, - то же, для остаточного кокса; 0„ -

потери тепла регенератором.

Из теплового баланса регенератора может быть найдено количество циркулирующего катализатора; оно должно быть таким же, как и найденное из уравнения теплового баланса реактора.

Когда задана кратность циркуляции катализатора R, а следовательно, и его количество, из теплового баланса реактора определяется температура сырья t, а из теплового баланса регенератора - значение 0„зб.

Рассмотрим тепловой баланс узла смешения. При смешении регенерированного катализатора с исходным сырьем катализатор охлаждается от температуры До а сырье и поступающие с ним водяные пары нагреваются от до 3, при жидкофазном питании сырье не только нагревается, но и испаряется.

Из теплового баланса смешения определяется температура (3

gJc + 5оСДг2 - з) = С,(я,з - 7J + ZCJt, -1).

При парофазном питании можно записать, что

Я,з-Я,=сД*з-с).

где С„ - теплоемкость паров сырья.

Для реактора с «кипящим» слоем объем реакционной зоны определяется по заданной массовой скорости с помощью уравнения (XXIII.3).