Главная -> Словарь

Равновесия гидрирования

Каждый аппарат состоит из трех секций, в каждой из которых может быть 4, б или 8 рядов оребренных труб, расположенных в шахматном порядке по вершинам равносторонних треугольников. Длина труб в секции — 4000 или 8000 мм. В аппаратах с длиной^ труб 4000 мм используется один осевой вентилятор с диаметром ко-J леса 2800 мм, а в аппаратах с длиной труб 8000 мм — два таких вентилятора. При отсутствии каких-либо ограничений предпочтительны аппараты с длиной труб 8000 мм. Секции крепят к опорной металлоконструкции только с одной стороны, что обеспечивает свободное расширение всех элементов при нагревании и исключает появление напряжений от тепловых нагрузок. С боков секции защищены дефлекторами, препятствующими утечкам воздуха.

исходя из возможности размещения максимального их числа по плоскости тарелки. Для колонны диаметром до 3 м принимают колпачки диаметром 100 мм, для колонны большого диаметра — колпачки диаметром 150 мм. Колпачки располагают по вершинам равносторонних треугольников, а ряды колпачков — перпендикулярно потоку жидкости. Расстояние между центрами колпачков обычно равно 1,3; 1,6 и 1,9 от диаметра колпачка. Максимальное расстояние от колпачков до стенок корпуса колонны должно быть 40 мм, а минимальное расстояние между колпачками и сливной планкой —80—100 мм.

ГОСТ 15118—69, 13202—67, 13203—67 установлены схемы размещения труб: для типов ТН и ТЛ — по вершинам равносторонних треугольников, так как межтрубное пространство этих аппаратов не подвергается механической чистке; для типов ТП и ТУ — по.вершинам квадратов. Шаг размещения труб диаметром 20; 25; 38 и 57 мм принят равным 26, 32, 48 и 70 мм.

Колпачки на тарелках располагают по вершинам равносторонних треугольников с шагом от 1,3 до 1,9 диаметра колпачка.

Размещение труб и их диаметр. В теплообменниках жесткого типа трубы размещают по вершинам равносторонних треугольников или шестиугольников с минимально возможным шагом. Это позволяет разместить на площади трубной решетки большее число труб и обеспечить большие скорости среды в межтрубном пространстве.

появления температурных напряжений вследствие разности температур труб и корпуса. Вместе с тем разность температур стенок труб по ходам не должна превышать 100° С. Преимущество конструкции с U-об-разными трубами — отсутствие разъемного соединения внутри корпуса. Такие аппараты успешно применяют при повышенных давлениях. При U-образной форме труб затруднена механическая чистка их внутренней поверхности, поэтому в трубное пространство следует направлять чистую среду, не вызывающую появления загрязнений. Наружная поверхность труб также неудобна для чистки, поэтому, как правило, теплообменники с U-образными трубами применяют для чистых сред. Трубы в таких аппаратах располагают по вершинам равносторонних треугольников; наружный диаметр труб принимают равным 20 мм, что позволяет получить большую поверхность при данном диаметре аппарата.

Секция аппаратов воздушного охлаждения состоит обычно из четырех, шести или восьми рядов труб, которые расположены по вершинам равносторонних треугольников и закреплены развальцовкой, а в ряде случаев последующей приваркой в двух трубных решетках, имеющих крышки . Применяют трубы длиной от 1,5 до 12 м с внутренним диаметром 21 или 22 мм. Секции могут быть многоходовыми по трубному пространству. 192

Под реакционной зоной установлено сепарационное устройство для отделения паров продуктов реакции от потока катализатора, представляющее собой тарелку с вмонтированными в нее трубами для вывода катализатора и паров продуктов реакции. Трубы расположены по вершинам равносторонних треугольников чередующимися рядами: для вывода катализатора и для вывода паров.

При понижении скорости пара ситчатая тарелка начинает работать как провальная, и кроме того, появляется возможность прорыва паров через сливные устройства. Живое сечение тарелки 10—15%, зеркало барботажа 80—90%, т. е. практически равно свободному сечению. Диаметр отверстий принимается для чистых жидкостей равным 2—6 мм , для загрязненных жидкостей 10—И мм; расстояние между центрами отверстий составляет 2,5—5 диаметров. Отверстия расположены в вершинах равносторонних треугольников.

Ранее применялись теплообменные аппараты на расчетное давление 1,6—6,4 МПа с диаметром кожуха 325—1400 мм и тепло-передающей поверхностью от 12,5 до 1250 м2. Трубные пучки состояли из трубок диаметром 20 или 25 мм. Трубы в трубных пучках располагались по вершинам квадратов или равносторонних треугольников. Теплообменники с расположением труб по вершинам равносторонних треугольников применяют, когда в межтрубное пространство аппарата поступает относительно чистый продукт, отложения которого на наружной поверхности тепло-обменных труб можно устранить промывкой или пропаркой без механической чистки. Длина труб в аппаратах диаметром 325— 500 мм составляла 3000 и 6000 мм; в аппаратах диаметром 600— 1400 мм применялись трубы длиной 6000 и 9000 мм.

по вершинам равносторонних треугольников. Длина труб — 4000 или 8000 мм. В зависимости от длины труб устанавливается один или два вентилятора. Диаметр вентилятора 2800 мм.

.

Из этих данных видно, что при температурах, представляющих практический интерес, равновесие реакций гидрирования сернистых соединений смещено в сторону углеводородов и сероводорода; для меркаптанов, сульфидов и дисульфидов с повышением температуры убыль энергии Гиббса при гидрировании увеличивается. Для тиофанов с повышением температуры убыль энергии Гиббса при реакции снижается, т. е. константы равновесия реакций уменьшаются, но при 800 К. они больше 104 и равновесие реакций практически нацело смещено вправо. Особенно сильно снижается с увеличением температуры константа равновесия реакции гидрирования метилтиофена. Для других тиофенов термодинамические данные отсутствуют. Оценочные расчеты показывают, что для них константы равновесия гидрирования с увеличением температуры также сильно снижаются. Для всех сераорганических соединений, кроме тиофенов, термодинамические ограничения гидрирования в интервале 300—800 К отсутствуют. При низком парциальном давлении водорода наряду с гидрогенолизом могут про* текать реакции типа 2RSH-*-H2S j- RSR; для их подавления не-

Ароматические углеводороды. Гидрирование ароматических углеводородов идет с выделением тепла и убылью энтропии, константы равновесия гидрирования быстро уменьшаются с ростом температуры .

При повышенных температурах константа равновесия полного гидрирования резко уменьшается с увеличением числа конденсированных колец в молекуле; так, для бензола, нафталина и фе-нантрена при 600 К соотношение констант равновесия 1 : 10~2: : 10~8. С увеличением температуры это отношение становится еще больше — при 700 К оно возрастает до 1 : 10~4: 10~9. Константы равновесия гидрирования до содержания одного ароматического кольца в молекуле также резко уменьшаются с увеличением числа колец в молекуле: константа равновесия гидрирования нафталина до тетралина при 600 К на три, а при 700 К—на четыре порядка больше, чем константа гидрирования фенантрена. Возможная глубина гидрирования первого кольца в молекуле конденсированного ароматического углеводорода значительно больше, чем двух колец: для фенантрена отношение констант при 600 К составляет ~ 102, а при 700 К— Ю4. Увеличение давления в большей степени повышает глубину полного гидрирования. Пренебрегая различием в коэффициентах активности гидрированных и негидрированных

Таблица 11.3. Константы равновесия гидрирования ароматических углеводородов

Поэтому в обычно применяемых условиях гидрирование полициклических ароматических углеводородов приводит к распаду части колец. Константы равновесия гидрирования первого кольца не сильно отличаются для углеводородов разной цикличности: реакция гидрирования нафталина до тетралина при 600—700 К имеет константу равновесия примерно в 6 раз большую, чем реакция гидрирования фенантрена до тетрагидрофенантрена. Алкиларомати-ческие углеводороды могут гидрироваться в несколько меньшей степени, чем незамещенные. При этом значительно большую, чем число атомов углерода в алкильной группе, роль играет число ал-кильных групп, что видно из следующих данных:

Давление. С точки зрения экономики давление гидрокрекинга должно быть минимальным. Это минимальное значение давления определяется как термодинамическими, так и кинетическими условиями. Скорость гидрокрекинга данного сырья на данном катализаторе определяется температурой процесса, эта температура должна обеспечивать приемлемую скорость реакций. При этой температуре давление должно обеспечивать термодинамическую возможность гидрирования наиболее полициклических ароматических углеводородов сырья. Из этого следует, что минимальное давление тем выше, чем менее активен катализатор, так как возрастает необходимая температура процесса, и чем тяжелее сырье, так как с ростом числа колец константа равновесия гидрирования уменьшается. При этом весьма важно, что большая термодинамически возможная глубина гидрирования первого кольца полициклического ароматического углеводорода не обязательна, так как расщепление гидрированных колец снимает термодинамические ограничения гидрирования.

Для подавления этих реакций и закоксовывания катализатора необходимо создать высокое парциальное давление водорода. Однако при высоком парциальном давлении водорода возникает термодинамическая возможность гидрирования ароматических колец, и соотношение давления и температуры должно обеспечить невозможность гидрирования, если катализатор обладает гидрирующей активностью. При этом необходимо учитывать, что даже при очень малой константе равновесия гидрирования в результате быстрого расщепления гидрированного кольца по схеме

С повышением температуры константа равновесия гидрирования меркаптанов, сульфидов и дисульфидов возрастает, а тетрагидротиофенов и тиофенов — падает. Поэтому глубокая очистка нефтепродуктов от серы, содержащейся в виде тиофенов, возможна только при относительно низкой температуре и высоком парциальном давлении водорода .

С повышением температуры константа равновесия гидрирования меркаптанов, сульфидов и дисульфидов возрастает, а тетрагидротиофенов и тиофенов — падает. Поэтому глубокая очистка нефтепродуктов от серы, содержащейся в виде тиофенов, возможна только при относительно низкой температуре и высоком парциальном давлении водорода .

.