Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Пересчет на часовую производительность
Такой пересчет выполняют при помощи пересчетного коэффициента, который нужен для того, чтобы массовую производи тельность в кг/т пересчитать на часовую в кг/ч. Продолжительность ремонтов в году составляет 15 дней, тогда число рабочих дней установки в году составляет:
Траб = Ткал – Трем = 365 – 15 = 350 дней
Переводим рабочие дни в часы:
Тч = Траб · 24 = 350 · 24 = 8400 часов
Пересчетный коэффициент определяется по формуле
Кперес = G / Tч (7.10)
где G - производительность установки в год по сырью, т/г; Тч - годовой фонд рабочего времени, ч/г. Кперес = 2450000 / 8400 = 291, 667 т/ч.
Для перевода материального баланса из размерности кг/т в размерность кг/ч необходимо все расходы умножить на пересчетный коэффициент.
Расчет материального баланса реакционной стадии
Расчет проводим на 1000 кг сырья. Относительная молекулярная масса сырья определяется по формуле Крега [1]
Мс = (44, 29 · ) / (1, 03 – ), (7.11)
где – относительная плотность сырья при 15 °С, г/см3.
= + 5 × а где – относительная плотность нефтепродукта при 20 °С, отнесённая к плотности воды при 4 °С, г/см3; а – средняя температурная поправка для подсчёта плотности жидких нефтепродуктов.
= 0, 842 + 5 × 0, 000712 = 0, 846 г/см3
Получаем,
Мс = (44, 29 × 0, 846) / (1, 03 – 0, 846) = 198, 0
Дизельное топливо в основном состоит из предельных углеводородов общей формулы СnН2n+2. Тогда молекулярную массу дизельного топлива можно записать:
Мс = 12·n + 2·n + 2 = 14·n + 2 = 198, 0. где n – число атомов углерода в дизельной фракции. Решая это уравнение, получаем n равным 14. Производим расчет по реакциям (7.1) - (7.9) с целью определения расхода водорода на гидроочистку, а также количества образующихся предельных углеводородов, сероводорода, воды и аммиака. Все компоненты газо-сырьевой смеси вступают в реакции в 1-м реакторе, а во втором превращениям подвергается только тиофен. Реакция 7.1 Меркаптаны - расходуется m1(С14H29SН) = 8, 2 кг/т; m1 (Н2) = (8, 2 · 2) / 230 = 0, 071 кг/т - образуется m1 (Н2S) = (8, 2·34) / 230 =1, 212 кг/т; m1 (С14Н30) = (8, 2·198) / 230 = 7, 059 кг/т. где 230 – молекулярная масса меркаптана С14H29SН; 2 – молекулярная масса водорода; 34 – молекулярная масса сероводорода; 198 – молекулярная масса С14Н30. Реакция 7.2 Сульфиды - расходуется m2((С14Н29)2S) = 53, 300 кг/т; m2(Н2) = (53, 3·2·2) / 426 =0, 500 кг/т; - образуется m3(Н2S) = (53, 3·34) / 426 = 4, 254 кг/т, m3(С14Н30) = (53, 3 · 198 · 2) / 426 = 49, 546 кг/т.
Реакция 7.3 Дисульфиды - расходуется m3((С14Н29)2S2) = 7, 200 кг/т; m3 (Н2) = (7, 2·2·3) / 458 = 0, 094 кг/т; - образуется m3(Н2S) = (7, 2·34·2) / 458 = 1, 069 кг/т; m3(С14Н30) = (7, 2·198·2) / 458 = 6, 225 кг/т.
Реакция 7.4 Тиофен В первом реакторе - расходуется Δ m4.1 (С4H4S) = m0(С4Н4S) · 0, 98 = 6, 6 · 0, 98 = 6, 468 кг/т; m4.1 (Н2) = (6, 468·2·4) / 84 =0, 616 кг/т; - образуется m4.1 (Н2S) = (6, 468·34) / 84 = 2, 618 кг/т; m4.1 (С4Н10) = (6, 468·58) / 84 = 4, 466 кг/т. - остаточное количество тиофена: m4.1(С4Н4S) = m0(С4Н4S) – Δ m4.1(С4Н4S); m4.1(С4Н4S) = 6, 600 – 6, 468 = 0, 132 кг/т. Во втором реакторе - расходуется Δ m4.2(С4Н4S) = m4.1.(С4Н4S) × 0, 80 = 0, 132 × 0, 80 = 0, 106 кг/т m4.2(Н2) = (0, 106·2·4) / 84 =0, 010 кг/т; - образуется m4.2(Н2S) = (0, 106·34) / 84 = 0, 043 кг/т; m4.2(С4Н10) = (0, 106·58) / 84 = 0, 073 кг/т. - остаточное количество тиофена: m4.2(С4Н4S) = m4.1.(С4Н4S) – Δ m4.2(С4Н4S); m4.1(С4Н4S) = 0, 132 - 0, 106 = 0, 026 кг/т.
Реакция 7.5 Непредельные углеводороды В первом реакторе - расходуется Δ m8.1(С14Н28) = m0(С14Н28)·0, 75 = 78, 9 · 0, 75 = 59, 175 кг/т; m8.1 (H2) = (59, 175·2) / 196 = 0, 604 кг/т; - образуется m8.1(С14Н30) = (59, 175·198) / 196 = 59, 779 кг/т; - остаточное количество непредельных углеводородов: m8.1 (С14Н28) = m0(С14Н28) – Δ m8.1(С14Н28); m8.1 (С14Н28) = 78, 900 – 59.779 = 19, 725 кг/т.
Во втором реакторе - расходуется Δ m8.2(С14Н28) = m8.1(С14Н28) · 0, 60 = 19, 725 × 0, 60 = 11, 835 кг/т; m52(Н2) = (11, 835·2) / 196 = 0, 121 кг/т; - образуется m52(С14Н30) = (11, 835·198) / 196 = 11, 596кг/т; - остаточное количестве непредельных углеводородов: m8.2(С14H28) = m8.1(С14Н28) – Δ m8.2(С14Н28) m8.2(С14H28) = 19, 725 – 11, 835 = 7, 890 кг/г Реакции 7.6 Гидроперекись гептана -расходуется m6(С7Н15ООН) = 2, 500 кг/т m6(Н2) = (2, 5·2·2) / 132 = 0, 076 кг/т -образуется m6(С7Н16) = (2, 5·100) / 332 = 1, 894 кг/т; m6(Н2О) = (2, 5·2·18) / 132 = 0, 682 кг/т.
Реакция 7.7 Фенол -расходуется m7(С6Н5ОН) = 3, 000 кг/т; m7(Н2) = (3·2·5) / 94 = 0, 319кг/т; -образуется m7(С6Н14) = (3·86) / 94 = 2, 745 кг/т; m7(Н20) = (3·18) / 94 = 0, 574 кг/т. Реакция 7.8 Пиридин -расходуется m8(C5H5N) = 0, 500 кг/т m8(Н2) = (0.5·2·5) / 79 = 0, 063 кг/т, -образуется m8(С5Н12 ) = (0, 5 · 72) / 79 = 0, 456 кг/т; m8(NH3) = (0, 5 · 17) / 79 = 0, 108 кг/т. Реакция 7.9 Пиррол -расходуется m9(С4Н4NH) = 0, 600 кг/т, m9(Н2) = (0, 6·4·2) / 67 = 0.072 кг/т; -образуется m9(С4Н, 0) = (0.6·58) / 67 = 0, 519 кг/т; m9 (NH3) = (0.6- 17) / 67 = 0, 152 кг/т.
В результате расчета по реакциям (7.1)-(7.9) получаем:
1 ) расход водорода на гидрирование и гидрогенолиз в двух реакторах: Σ mp(H2) = m1(H2) + m2(Н2) + m3(Н2) + m4.1(Н2) + m4.2(Н2) + m8.1(Н2) + m8.2(Н2) + m6(Н2) + m7(Н2) + m8(Н2) + m9(Н2) Σ mp(H2) = 0, 071 + 0, 500 + 0, 094 + 0, 616 + 0, 010 + 0, 604 + 0, 121 + 0, 076 + 0, 319 + 0, 063 + 0, 072 = 2, 547кг/т 2) количество выделившегося при гидроочистке сероводорода:
- в первом реакторе: m(Н2S) / = m1(Н2S) + m2(Н2S) + m3(Н2S) + m4(Н2S); m(Н2S) / = 1, 212 + 1, 069 +4, 254 +2, 618 = 9, 153 кг/т; - во втором реакторе: m(Н2S)// = m4.2(Н2S) = 0, 043 кг/т.
3) количество образовавшихся предельных углеводородов С14 в двух реакторах: m(С14Н30) = m2(С14Н30) + m3(С14Н30) + m8.1(С14Н30) + m8.2(С14Н30); m(С14Н30) = 7, 059 + 49, 546 + 6, 225 + 59, 779 + 11, 959 = 134, 566 кг/т
4) количество образовавшихся предельных углеводородов С5-С7 в двух реакторах: m(С5-С10) = m6(С7Н16) + m7(С6Н14) + m8(С5Н12); m(С5-С10) = 1, 894 + 2, 745 + 0, 456 = 5, 094 кг/т.
5) количество образовавшихся предельных углеводородов С4: - в первом реакторе: m(С4Н10) / = m4.1(С4Н10) + m9(С4Н10); m(С4Н10) / = 4, 466 + 0, 519 = 4, 985 кг/т, - во втором реакторе:
m(С4Н10) // = m4.2(С4Н10) = 0, 073 кг/т.
6) количество выделившейся при гидроочистке воды:
m(Н2О) = m6(Н2О) + m7(Н2О); m(Н2О) = 0, 682 + 0, 574 = 1, 256 кг/т.
7) количество выделившегося при гидроочистке аммиака:
m(NH3) = m8(NH3) + m9(NH3); m(NH3) = 0, 108 + 0, 152 = 0, 260 кг/т.
Определим потери водорода в циркулирующем водородсодержащем газе за счет растворения в гидрогенизате и механических потерь. По данным заводской лаборатории состав ЦВСГ представлен в таблице 8.1.
Таблица 8.1 - Компонентный состав ЦВСГ
Потери водорода на растворение в гидрогенизате в процентах на сырье определяются по формуле [1]
% mпот1(Н2) = (хн2 · МH2)·100 / ((хн2 · МH2) + (1– хH2) · Мс), (7.12)
где хH2 – мольная доля водорода, растворенного в гидрогенизате; МН2 – молекулярная масса водорода, кг/кмоль.
Мольную долю водорода растворенного в гидрогенизате, рассчитываем из условий фазового равновесия в горячем газосепараторе высокого давления:
хн2 = уН2 / Кр (7.13)
где ун2 – мольная доля водорода в паровой фазе; Кр – константа фазового равновесия.
Мольная доля водорода в паровой фазе равна объемной концентрации водорода в циркулирующем газе, то есть
уН2 = 0, 9 (см. табл. 7.1).
Для условий газосепаратора высокого давления константа равновесия составляет 30 [1]. Тогда получаем,
хН2 = 0, 9 / 30 = 0, 03 % mпот1(Н2) = (0, 03 · 2) · 100 / (0, 03 · 2 + (1 – 0, 03) · 198, 36) = 0, 03 %
Механические потери водорода составляют 1% от общего объема циркулирующего водородсодержащего газа. Определяем количество свежего и циркулирующего водородсодержащего газа. Объем сырья определяется по формуле
Vс = mс / dс, (7.14) где mс - количество сырья, подаваемого на гидроочистку, кг;
dс - плотность сырья, кг/м3. Тогда объем 1000 кг сырья составляет:
Vс= 1000 / 0, 842= 1, 188м3/т
Объем циркулирующего водород содержащего газа определяется по формуле:
VЦВСГ= Vc · N, (7.15)
где N - кратность циркуляции водородсодержащего газа.
VЦВСГ = 1, 188 · 280 = 332, 542 м3/г.
Плотность циркулирующего водородсодержащего газа:
ρ ЦВСГ = МЦВСГ / 22, 4 (7.16)
где МЦВСГ – средняя молярная масса циркулирующего водородсодержащего газа, кг/кмоль.
Согласно данным таблицы 7.1 средняя молярная масса ЦВСГ составляет 4, 2414 кг/кмоль. Получаем, ρ ЦВСГ = 4, 2414 / 22, 4 = 0, 189 кг/м3.
Количество циркулирующего водородсодержащего газа определяется по формуле
mЦВСГ= VЦВСГ · ρ ЦВСГ; (7.17) mЦВСГ = 332, 54 · 0, 189 = 62, 966 кг/т.
Количество водорода в циркулирующем водородсодержащем газе определяется по формуле:
m(Н2)ЦВСГ= (mЦВСГ · ω (Н2)ЦВСГ) / 100, (7.18) где ω (Н2)ЦВСГ - массовая доля водорода в циркулирующем водородсодержащем газе, %(масс).
Согласно таблице 7.1 массовая доля водорода в ЦВСГ составляет 42, 44 % (масс), тогда:
m(Н2)ЦВСГ = (62, 966 · 42, 44) / 100 = 26, 723 кг/т.
Тогда количество углеводородов С1-С4 в циркулирующем водородсодержащем газе составляет:
m(С1-С4)ЦВСГ = mЦВСГ – m(H2)ЦВСГ;
m(С1-С4)ЦВСГ = 62, 966 – 26, 723 = 36, 243 кг/т.
Потери водорода на растворении в гидрогенизате составляют:
mпот1(Н2) =(% mпот1(Н2) · mс) / 100; mпот1(Н2) = (0, 03 · 1000) / 100 = 0, 300 кг/т.
Механические потери водорода составляют:
mпот2(Н2) = (0, 01· VЦВСГ· МН2) / 22, 4; mпот2(Н2) = (0, 01 · 332, 54 · 2) / 22, 4 = 0, 297 кг/т.
Количество водорода в свежем водородсодержащем газе составляет:
m(Н2)ВСГ = Σ mР(Н2) + mпот1(Н2) + mпот2(Н2); m(Н2)ВСГ = 2, 547 + 0, 300 + 0, 297 = 3, 143 кг/т.
Количество свежего водородсодержащего газа определяется по формуле
mВСГ = (m(Н2)ВСГ) / ω (Н2)ВСГ, (7.19)
где ω (Н2)ВСГ - массовая доля водорода в свежем водородсодержащем газе.
Согласно исходным данным массовая доля водорода в свежем водородсодержащем газе составляет 0, 6416, тогда получаем:
mВСГ = 3, 143 / 0, 6416 = 4, 899 кг/т.
Тогда количество углеводородов С1 - С4 в свежем водородсодержащем газе составляет:
m(С1-С4)ВСГ = mВСГ – m(Н2)ВСГ; m(С1-С4)ВСГ = 4, 899 – 3, 143 = 1, 756 кг/т.
Количество водорода в циркулирую щем водородсодержащем газе до подпитки свежим составляет:
m0(Н2)ЦВСГ = m(Н2)ЦВСГ – m(Н2)ВСГ; m0(Н2)ЦВСГ = 26, 723 – 3, 143 = 23, 579 кг/т.
Количество углеводородов С1-С4 в циркулирующем водородсодержащем газе до подпитки свежим составляет:
m0(С1-С4)ЦВСГ = m(С1-С4)ЦВСГ – m(С1-С4)ВСГ; m0(С1-С4)ЦВСГ = 36, 243 – 1, 756 = 34, 487 кг/т.
Тогда количество циркулирующего водородсодержащего газа до подпитки свежим составляет:
m0 ЦВСГ = m0(Н2)ЦВСГ + m0(С1-С4)ЦВСГ; m0 ЦВСГ = 23, 579 + 34, 487 = 58, 067 кг/т.
Материальный баланс стадии подпитки циркулирующего водородсодержащего газа свежим представлен в таблице 7.2. На стадии смешения циркулирующий водородсодержащий газ смешивается с сырьем. Согласно исходным данным в 1000 кг сырья содержится следующее количество компонентов:
- 1, 2 кг предельных углеводородов С5-С10; - 680, 1 кг предельных углеводородов С11 и выше; - 78, 9 кг непредельных углеводородов; - 8, 2 кг меркаптанов; - 53, 3 кг сульфидов; - 7, 2 кг дисульфидов; - 6, 6 кг тиофена; - 157, 9 кг ароматических углеводородов; - 2, 5 кг гидропероксида гептана; - 3, 0 кг фенола; - 0, 5 кг пиридина; - 0, 6 кг пиррола.
Материальный баланс стадии смешения циркулирующего водородсодержащего газа с сырьем представлен в таблице 7.3. В результате реакции (7.1)-(7.3), (7.5) образуются предельные углеводороды С14, тогда количество предельных углеводородов С11 и выше составляет:
- после первого реактора
m(С11 и выше) / = m0(С11 и выше) + m(С14Н30) / m(С11 и выше) / = 680, 100 + 122, 610 = 802, 710 кг/т;
- после второго реактора:
m(С11 и выше) // = m0(С11 и выше) / + m(С14Н30) // ; m(С11 и выше) // =802, 710+ 11, 959 = 814, 666 кг/т;
Кроме того в результате реакции (7.4), (7.9) образуются предельные углеводороды С4, тогда количество предельных углеводородов С1 - С4 после стадии реакции составляет:
- после первого реактора:
m(С1-С4) / = m(С1-С4)ЦВСГ + m(С4Н10) /; m(С1-С4) / = 36, 243 + 4, 985 = 41, 229 кг/т; - после второго реактора:
m(С1-С4) // = m(С1-С4) / + m(С4Н10) // m(С1-С4) // = 41, 229 + 0, 073 = 41, 302 кг/т.
На реакции (7.1)-(7.9) расходуется водород, количество водорода после стадии реакции составляет:
m ’ (Н2) = m(Н2)ЦВСГ – Σ mр(Н2) = 26, 723 – 2, 547 = 24, 176 кг/т.
Материальный баланс стадии реакций представлен в таблицах 7.4. и 7.5. Таблица 7.2 - Материальный баланс стадии подпитки циркулирующего водородсодержащего газа
Таблица 7.3 - Материальный баланс стадии смешения циркулирующего водородсодержащего газа и сырья
Таблица 7.4 - Материальный баланс стадии реакции (1-ый реактор)
Таблица 14.12 – Расход и стоимость материальных ресур
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 1895; Нарушение авторского права страницы