Назначение и краткая характеристика процесса. Материальный баланс установки. Тепловой баланс первого реактора

Водород при высоких температурах близок к состоянию идеального газа, поэтому поправка к теплосодержанию на изменение давления незначительна.

2.3.3. Теплосодержание углеводородных газов, входящих в состав ВСГ и образующихся в результате реакции, на входе и выходе из реактора.

Таблица 7.

Состав углеводородных газов, входящих в состав ВСГ.

Наименование	Мi, кг/кмоль	хi, % масс.	хi', % об.	Мi хi'/сум хi'
метан	16	14,50	4,68	6,9
этан	30	7,24	1,25	3,4
пропан	44	36,44	4,28	17,3
н-бутан	58	3,66	0,33	1,7
изобутан	58	3,66	0,33	1,7
смеси		65,5	10,86	31,2	кг/кмоль

Молекулярная масса углеводородных газов находим по правилу аддитивности [6, форм.1.55, с.25]

                                                                                        (18)

 [кг/кмоль]

Находим для углеводородных газов псевдокритические параметры [2, прилож.1, с.25-29] и теплосодержание [3, рис.26, с.29].

Таблица 8.

Псевдокритические и тепловые параметры углеводородных газов.

Наименование	Ткр, К	Ркр, МПа	Но при tвх	Но при tвых
			кДж/кг	кДж/кг
метан	190,9	4,58	1990,8	1883,7
этан	305,3	4,82	1793,4	1684,2
пропан	369,8	4,20	1761,9	1654,8
н-бутан	425,1	3,75	1751,4	1644,3
изобутан	408,0	3,60	1728,3	1629,6
смеси	288,1	4,4	1812,6	1706,7

Для углеводородных газовых смесей псевдокритические константы удовлетворяют правилу аддитивности на базе мольных концентраций компонентов смесей, аналогично (18):

[К]         [МПа]        

Теплосодержание углеводородных газовых смесей также рассчитывают по правилу аддитивности, но на базе массовых концентраций компонентов смесей

Приведенные параметры для смеси углеводородных газов на входе из реактора по формулам (13,14):

Поправка к теплосодержанию для смеси углеводородных газов на входе в реактор по формуле (16)

 [ккал/кг]    [кДж/кг]

Теплосодержание паров для смеси углеводородных газов на входе в реактор при 520ºС и 4 МПа по формуле (6)

 [кДж/кг]

Приведенные параметры для смеси углеводородных газов на выходе из реактора по формулам (13,14):

Поправка к теплосодержанию смеси углеводородных газов на выходе из реактора по формуле (16)

 [ккал/кг]    [кДж/кг]

Теплосодержание паров смеси углеводородных газов на выходе из реактора при 490ºС и 3,99 МПа по формуле (6)

 [кДж/кг]

2.3.4. Теплосодержание риформата на выходе из реактора.

На выходе из реактора температура t_вых=490ºС и давление Р_вых=3,99 МПа.

Для определения энтальпии риформата находим ρ₁₅¹⁵ по формуле (7)

По [2, прилож.5, с.40-45] находим энтальпию риформата на выходе при 0,1 МПа.

Н₄₉₀⁰=1535,44 [кДж/кг]

Для риформата среднемолекулярная температура кипения

 [ºС]                           

где Δt=8ºС – температурная поправка, определяемая по [1, прилож.2, с.28], с учетом наклона кривой разгонки α=1,42).

Тогда молекулярная масса риформата по формуле (8)

 [кг/кмоль]

Критические параметры риформата определяем по формулам (9), (10), (11), (12); t₇₀=159ºС, t₁₀=94ºС

 [К]

 [кг/см²]   [МПа]

Приведенные параметры для риформата на выходе из реактора по формулам (13,14):

Поправка к теплосодержанию риформата на выходе из реактора по формуле (16)

 [ккал/кг]    [кДж/кг]

Теплосодержание паров риформата на выходе из реактора при 490ºС и 3,99 МПа по формуле (6)

 [кДж/кг]

Характеризующий фактор, показывающий степень парафинистости нефтепродукта по формуле (17)

Если К<12, то необходимо ввести поправку на содержание ароматики по [1, прилож.3, с.29]    н'=43,0 [кДж/кг]

Тогда теплосодерание паров риформата с учетом поправки на содержание ароматики

[кДж/кг]

2.3.5. Теплосодержание бутановой фракции на выходе из реактора.

Для углеводородных газовых смесей псевдокритические константы удовлетворяют правилу аддитивности на базе мольных концентраций компонентов смесей, аналогично (18):

[К]         [МПа]        

Теплосодержание углеводородных газовых смесей также рассчитывают по правилу аддитивности, но на базе массовых концентраций компонентов смесей

Приведенные параметры для смеси углеводородных газов на выходе из реактора по формулам (13,14):

Поправка к теплосодержанию бутановой фракции на выходе из реактора по формуле (16)

 [ккал/кг]    [кДж/кг]

Теплосодержание паров бутановой фракции на выходе из реактора при 490ºС и 3,99 МПа по формуле (6)

 [кДж/кг]

2.3.6. Тепловой баланс первого реактора.

По полученным данным составляем тепловой баланс первого реактора.

Принимаем во внимание, что теплота реакции 258 [кДж/кг] по [1, с.17].

Таблица 9.

Тепловой баланс первого реактора.

Наименование	кг/ч	t, ºС	Нр	общее
			кДж/кг	кДж/ч
Приход
1. Сырье	18382	520	1591,29	29251721
2. Циркулирующий ВСГ	8538	520	3782,69	32297089
- Н2	2946		7560,00	22269155
- у/в газы	5592		1793,11	10027934
Итого	26920			61548810
Расход
1. Непрореагир сырье	9191	490	1491,82	13711537
2. Циркулирующий ВСГ	8538	490	3566,75	30453412
- Н2	2946		7140,00	21031979
- у/в газы	5592		1684,66	9421433
3. Газы реакции	855	490	3566,75	3048788
- Н2	295		7140,00	2105578
- у/в газы	560		1684,66	943210
4. Риформат	7757	490	1422,53	11035069
5. Бутановая фракция	579	490	1594,00	922998
6. Теплота реакции	9191		258,00	2371324
Всего				61543127
Потери в окруж. среду				5683
Итого	26920			61548810

2.4. Размеры реактора.

Реакционный объем всех реакторов находим по объемной скорости подачи