Расчет основных размеров аппарата

Площадь поперечного сечения реактора равна:

где V - объем паров, проходящих через свободное сечение реактора, м³/ч; ω - допустимая скорость паров в свободном сечении реактора, м/с.

Величину V определим по формуле:

где - количество паровой смеси в реакторе, кмоль/ч; - температура в реакторе, К; π - абсолютное давление в реакторе над псевдоожиженным слоем, принимаемое равным 0, 2•10⁶ Па (2 ат).

Для расчета величины необходимо определить среднюю молекулярную массу крекинг газа. Из табл. 6 имеем

и из табл. 8:

Тогда

Этот объем паров является наибольшим, так как суммарный объем всех получающихся продуктов крекинга больше объема сырья.

Примем среднюю скорость движение газов в свободном сечении реактора равной ω = 0, 85 м/с. Тогда площадь поперечного сечения реактора:

Диаметр реактора:

Полная высота реактора определяется по формуле:

H_п = h + h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅

где h - высота псевдоожиженного слоя, м; h₁ - высота переходной зоны от псевдоожиженного слоя до зоны отпарки, м; h₂ - высота зоны отпарки (принимается равной 6 м); h₃ - высота сепарационной зоны, м; h₄ - часть высоты аппарата, занятая циклонами (принимается равной 6 м); h₅ - высота верхнего полушарового днища, равная 0, 5D = 3, 75 м.

Высота псевдоожиженного слоя в промышленных реакторах составляет 4, 5 - 7, 0 м. В нашем случае ее можно рассчитать по формуле:

Здесь V_p - объем реакционного пространства (в м³):

где - количество катализатора в реакционном пространстве реактора, кг; - плотность псевдоожиженного слоя катализатора, обычно равная 450-500 кг/м³ (принимается равно 500 кг/м³)

Величина равна:

где - загрузка реактора (свежее сырье + рециркулирующий газойль), кг/ч; - массовая скорость подачи сырья (принимается равной 2, 3 ч^-1).

Тогда

Высота проходной зоны h₁:

h₁ = h₁^' + h_к

где h₁^'- высота цилиндрической части переходной зоны; h_к - высота ее конической части.

Примем высоту переходной зоны равной 7 м. Величины h₁^' и h_к найдем после определения диаметра десорбера.

Площадь поперечного сечения десорбера:

где - объем паров, проходящих через свободное сечение десорбера, м³/ч; - линейная скорость паров в расчете на полной сечение десорбера, которая может находится в пределах 0, 3 - 0, 9 м/с.

Наибольший объем паров будет в верхней части десорбера. Величина рассчитывается по формуле:

где - количество паровой смеси в десорбере, кмоль/ч; π _в - давление в реакторе в верхней части десорбера, Па.

Количество паровой смеси в десорбере равно:

где - количество паров углеводородов, уносимых с катализатором в десорбере, кг/ч; - средняя молекулярная масса уносимых паров углеводородов; - количество водяного пара, подаваемого в десорбер, кг/ч.

Количество углеводородных паров, заключенным в объеме между частицами катализатора и адсорбированных на поверхности циркулирующего катализатора равно:

= у_п

Здесь у_п - доля углеводородных паров, переносимых с потоком катализатора, рассчитываемая по формуле:

где = 2400 кг/м³ - плотность материала катализатора; - плотность адсорбированных паров углеводородов и газообразных продуктов в условиях температуры и давления в верхней части десорбера, кг/м³.

Если принять среднюю молекулярную массу адсорбированных углеводородных паров и газообразных продуктов равной средней молекулярной массе крекинг-газа, то при нормальных условиях имеем:

В рабочих условиях для верхней части десорбера

При этом Т_в = Т_р = 758 К, а давление в верхней части десорбера равно:

= π + (h + h₁) g =

= Па

Тогда

= 1, 11

а величина

Подставив в формулу для расчета объема газов и паров все известные величины, получим:

Примем линейную скорость паров в расчета на полное сечение десорбера равной = 0, 74 м/с.

Тогда

Диаметр десорбера

Принимая, что угол образующей конуса с вертикалью составляет 45°, и зная диаметр реактора (7, 5 м), геометрически легко найти высоту конического перехода h_к = 2, 25 м. Получим:

h₁^' = h₁ - h_к= 7 - 2, 25 = 4, 75 м

Высота сепарационной зоны h_з рассчитывается по формуле:

где ω - скорость паров в свободном сечении реактора, м/с.

Тогда

H_п = 5, 68 + 7 + 6 + 5, 2 + 6 + 3, 75 = 33, 63 м

Высота цилиндрической части корпуса:

H_ц = h + h₁^' + h₃ + h₄ = 5, 68 + 4, 75 + 5, 2 + 6 = 21, 63 м

В промышленных реактора отношение высоты цилиндрической части корпуса к диаметру H_ц/D находится в пределах от 1, 4 до 4. Меньшие значения этого соотношения характерны для мощных реакторов. Для нашего случая:

Расчет давление у основания зоны отпарки (десорбера). Расчет температуры катализатора на выходе из десорбера.

При известной высоте реактора можно подсчитать давление у основания десорбера по следующему выражению:

= π + (h + h₁ + h₂) g

где π - давление над псевдоожиженным слоем, Па; h, h₁, h₂ - соответственно высоты псевдоожиженного слоя, конической части и зоны отпарки, м.

Получим:

Чтобы определить температуру катализатора на входе в регенератор, необходимо знать температуру закоксованного катализатора на выходе из десорбера. Поступающий в десорбер перегретый водяной пар (Т = 783 К, π = = Па) охлаждается, отдавая тепло катализатору, до температуру 758 К, а температура катализатора повышается на величину:

где - энтальпия перегретого водяного пара на выходе в зону отпарки при Т = 783 К и давлении π = Па; - энтальпия перегретого водяного пара на верху зоны отпарки (выход) при Т=758 К и давлении π = Па; - количество катализатора, кг/ч; - теплоемкость катализатора, кДж/(кг•К).

Подставив в формулу для расчета числовое значение величины, получим:

Температура выходящего из зоны отпарки отработанного катализатора равна:

Т_к = Т_р + = 758 + 0, 32 = 758, 32 К

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая ⇒