Описание устройства реактора

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

Реактор предназначен для проведения процесса гидроочистки дизельного топлива. Реактора представляют собой вертикальный цилиндрический толстостенный аппарат диаметром 4400 и 4000 мм и высотой 16288 и 16140 мм с приварными крышкой и днищем. Реактор устанавливается на специальной опоре и крепится с помощью фундаментных болтов. В верхней части аппарата имеются специальные цапфы для монтажа аппарата. Аппарат снабжен двумя штуцерами для входа газосырьевой смеси и выхода газопродуктовой смеси. В днище аппарата имеются два лючка для выгрузки катализатора, а в верхней крышке имеется штуцер для установки многозонной термопары. В верхней части реактора монтируется распределительная тарелка, снабжённая отверстиями. Общее сечение отверстий должно составлять не менее 90 % сечения реактора. В верхнюю и нижнюю часть реактора загружаются фарфоровые шары диаметром 6, 12, 20 мм для уменьшения тепловой нагрузки и недопущения уноса катализатора. В верхнем штуцере устанавливается приспособление для гашения потока, а в нижнем штуцере устанавливается решётка для предотвращения попадания фарфоровых шаров в трубопровод газопродуктовой смеси. В реакторы загружена система катализаторов – защитного слоя (KF-542, KG-55), предотвращающего засорение катализатора гидроочистки, и непосредственно никель-молибденовый катализатор гидроочистки (KF-841, KF-757).

Температура ГСС на входе в реактор Р-200 составляет 330 °С – 392 °С, на выходе – 350 °С – 397 °С, давление на входе – 4, 25-3, 7 МПа (4, 0 МПа). Перепад давления по реактору Р-200 должен быть не более 2 кгс/см².

Температура ГСС на входе в реактор Р-201 составляет 350 °С – 397 °С, на выходе - 360 °С – 400 °С, давление на входе - 4, 2-3, 6 кгс/см².

Перепад давления по реактору Р-201 должен быть не более 2, 5 кгс/см².

9.2 Расчет основных технологических размеров реактора

Расчёт диаметра аппарата: реакционный объём определяется с учётом производительности, по объёмной скорости подачи сырья:

, (9.1)

где V_р.о. – объём реакционной зоны, м³;

V₀ – удельная скорость подачи сырья, ч^–1, принимаем V₀ = 3, 8 ч^–1/2/;

G_c– расход сырья, кг/ч.

G_с = 310032, 104 кг/ч,

Диаметр реактора (D), м, рассчитываем по формуле:

(9.2)

где V - секундный объём смеси в реакторе, м³/с;

w_доп - допустимая скорость потока, м/с.

Принимаем допустимую скорость потока равной 0, 25 м/с [34]. Средние молекулярные массы сырья и ЦВСГ равны соответственно М_с = 198, 36 кмоль/кг и М_ЦВСГ = 4, 24 кмоль/кг

Реакционный объём смеси, проходящей через свободное сечение реактора, находим по формуле [2]:

(9.3)

где t_cp - средняя температура в реак торе, °С;

M_i - молекулярные массы компонентов, г/моль;

G_i - массовые доли компонентов в сме си, % (масс.);

Р₀ - давление при нормальных условиях, МПа;

Р_ср - среднее давление в реакторе, МПа.

°С,

МПа,

м³/с

Тогда диаметр реактора будет равен

Принимаем диаметр реактора равным 3, 6 м.

Площадь сечения реактора (F), м², находим по формуле

(9.4)

м²

Высоту слоя катализатора (Н_К), м, определяем по формуле

(9.5)

Высоту реактора (Н_р-ра), м, опр еделяем по формуле:

Н_р-ра = Н_К + D + 0, 16 + 0, 12 + 0, 2; (9.6)

где 0, 16; 0, 12; 0, 2 – конструктивные размеры, м,

Н_р-ра = 9, 54 + 3, 6 + 0, 16+ 0, 12 + 0, 2 = 13, 62 м,

Таким образом основные размеры реактора составляют: диаметр 3, 6 и высота 13, 26 м.

Рассчитаем потерю напора в слое катализатора. Потерю напора в слое катализатора вычисляем по формуле [2]

(9.7)

где ε – порозность слоя;

и – линейная скорость движения потока, фильтрующегося через слой катализа тора, м/с;

μ – динамическая вязкость, Па·с;

d – средний диаметр частиц, м;

p_см– плотность реакционной смеси, кг/м³;

g – ускорение силы тяжести, м/с².

Средний диаметр частиц катализатора (d) равен 2 · 10^–3 м. Порозность слоя вычисляем по формуле:

, (9.8)

где γ _н– насыпная плотность катализатора, равная 640кг/м³;

γ _к– кажущаяся плотность катализатора, равная 1524кг/м³.

Линейная скорость потока определ яется по формуле:

(9.9)

где V_p.с. – объём реакционной смеси, м³/с.

V_р.с. = V_с + V_ЦВСГ, (9.10)

где V_c – объём сырья, м /с;

V_ЦВСГ– объём водородсодержащего газа, м³/с.

(9.11)

где G_c – расход сырья, кг/ч;

Z_СЖ – коэффициент сжимаемости, зависит от Т_пр и Р_пр;

М_с – молекулярная масса сырья, г/моль;

Р – среднее давление в реакторе, МПа.

При Т_пр = 0, 845 и Р_пр = 0, 88 коэффициент сжимаемости, Z_c = 0, 35

м³/с,

где G_ЦВСГ – расход водородсодержащего газа, кг/ч;

М_ЦВСГ – молекулярная масса водородсодержащего газа, г/моль;

Z_сж – коэффициент сжимаемости газа, равен 1.

м³/с

Тогда объём реакционной смеси (V_p_._c.), будет равен

V_p_._c. = 0, 19 + 1, 59 = 1, 78 м³/с.

Линейную скорость движения потока, фильтрующегося через слой катализатора, находим по формуле (9.9)

м/с

Динамическая вязкость смеси определяется по формуле:

(9.12)

где М_см – средняя молекулярная масса смеси, г/моль.

, (9.13)

г/моль

μ = 636, 15 · (6, 6 – 2, 25lg53, 44) · 10^–8 = 17, 25 · 10^–6 Па · с

Определяем плотность реакционной смеси по формуле

, (9.14)

кг/м³

Подставив в формулу (10.7) дл я расчета потери напора числовые значения величин, получим следующее

Па/м

Δ Р = 362, 18 · 9, 54 = 3455, 2 Па= 0, 0034 МПа

Из расчета видно, что потеря напора в слое катализатора не превышает предельно- допустимых значений 0, 2 - 0, 3 МПа, поэтому к проектированию принимаем реактор цилиндрической формы с высотой 13, 62 м и диаметром 3, 6 м соответственно.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 789 10 11 Следующая ⇒