Технологический расчет процесса гидроочистки бензиновых фракций. Минимально допустимое содержание сероводорода в очищенном циркулирующем газе, страница 13

2.3.1.7. Тепловой баланс реактора.

Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки имеет вид:

где   , - тепло, вносимое в реактор с сырьем, свежим и циркулирующим ВСГ;

, - тепло, выделяемое при протекании реакций гидрогенолиза сернистых и  гидрирования непредельных соединений;

                                                   - тепло, отводимое из реактора реакционной смесью.

Средняя теплоемкость реакционной смеси при гидроочистке незначительно изменяется в ходе процесса, поэтому тепловой баланс реатора можно записать в следующем виде:

 

, где  - суммарное количество реакционной смеси, % мас.;

 - средняя теплоемкость реакционной смеси, кДж/(кг•К);

, - количество серы и непредельных, удаленных из сырья, % мас.

, - температура на входе и выходе из реактора;

, - тепловые эффекты гидрирования сернистых и непредельных соединений, кДж/кг.

Ниже последовательно определены численные значения всех членов, входящих в последнее  уравнение.

1.  Значение  принимаем равным 360 °С.

2.   Суммарное количество реакциооной смеси на входе в реактор составляет 114 кг.

3.   Количество серы, удаленное из сырья,  % мас.

Глубину гидрирования непредельных углеводородов можно принять равной глубине  обессеривания, тогда количество непредельных углеводородов, удаленное из сырья 

составит % мас.

4.     Количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений (на 100 кг сырья) при  заданной глубине обессеривания составит:

 , где - количество разложенных сероорганически соединений, кг

(при расчете на 100 кг сырья оно численно равно содержанию отдельных сероорганических  соединений в % мас.);

- тепловые эффекты гидрогенолиза отдельных сероорганических соединений, кДж/кг,   [12],стр.143;

, кДж/кг меркаптановая  сера                   -               2100 сульфидная       сера                   -               3500

дисульфидная   сера                  -                5060

тиофеновая       сера                   -               8700

  кДж.

5.   Количество тепла, выделяемое при гидрировании непредельных углеводородов, равно

126 кДж/моль.

   кДж.

6.   Среднюю теплоемкость ЦВСГ находим на основании данных по теплоемкости отдельных компонентов,  [13], стр.161-192:

  , где  - теплоемкость отдельных компонентов с учетом поправок на t и р, кДж/(кг·К);

 - массовая  доля каждого компонента в ЦВСГ.

Таблица 2.4.9

Теплоемкость индивидуальных компонентов

Показатель	Н2	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10
ср,  кДж/(кг×К)	14,57	3,35	3,29	3,23	3,18
уi,   мас. доля	0,192	0,427	0,201	0,103	0,077

 кДж/(кг×К).

Средняя теплоемкость свежего ВСГ определяется аналогично:

 кДж/(кг×К).

7.    Энтальпию паров сырья при t₀=360 °C определяем по Приложению 3,  [14], стр.332:

 кДж/кг.

Поправку на давление находим по значениям приведенных температур и давления.

Абсолютная критическая температура сырья определяется с использованием графика,

представленного на рис. 1.14.,[12], стр.60.

Характеризующий фактор определяем по формуле:

 ,

           Т_кр.=550,8 К.

Приведенная температура    .

Критическое давление сырья вычисляем по формуле:

    ,    [12], стр. 59

- для светлых нефтепродуктов:

  Мпа ,

Для найденных значений Т_пр. и Р_пр.:

 кДж/(кмоль×К),                       [12], стр.61

  кДж/кг

Энтальпия сырья с поправкой на давление равна:

 кДж/кг.

Теплоемкость сырья с поправкой на давление:

  кДж/(кг×К).

8. Средняя теплоемкость реакционной смеси составляет:

 кДж /(кг×К)

Находим температуру на выходе из реактора:

 °С.

2.3.1.8. Расчет объема катализатора.

Для расчета объема слоя катализатора используем формулу:

  ,         [15], стр. 82

где     - производительность реактора, кг/ч;

 - плотность сырья при 20 °С;