Энергетический баланс реактора

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС РЕАКТОРА

температура давление энтальпия реактор гидроочистка

Реактор работает в адиабатическом режиме.

Схема энергетических потоков представлена на рисунке 9.1.

Рисунок 6.1 - Схема тепловых потоков реактора - тепло, вносимое в реактор с газосырьевой смесью; - тепло, реакции гидроочистки; - тепло, отводимое из реактора газопродуктовой смесью;- тепло, идущее в окружающую среду.

Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки можно представить в виде следующей формулы

(1)

Целью расчета является определение температуры смеси на выходе из реактора. Для этого задаемся температурами входа (Т_вх) и выхода (Т_вых) из реактора. Дальнейшими расчетами оценим принятые температуры. По данным работы установки принимаем:

Температура смеси на входе в реактор, Т_вх - 633 К

Давление на входе в реактор, Р_вх - 3,3 МПа

Температура на выходе из реактора, Т_вых - находим

Давление на выходе из реактора, Р_вых - 3,1 МПа

Энтальпию паров сырья и продуктов реакции определяем по формуле

,

где - энтальпии потоков при температуре и температуре и давлении потоков, кДж/кг;

- энтальпия нефтепродукта при нормальных условиях, кДж/кг;

- поправка на энтальпию паров, кДж/кг.

Разность энтальпий нефтяных фракций при повышенных давлениях и температурах зависит от приведенных параметров ( Р_пр и Т_пр) /2, стр. 34/

Т_пр = Т / Т_кр,

Р_пр = Р / Р_кр,

где Т - температура системы, К;

Р - давление системы, МПа;

Т_кр - критическая температура у/в, К;

Р_кр - критическое давление у/в, МПа.

Критические температуры и давления индивидуальных у/в определяются экспериментально, они приводятся в справочниках. Расчет энтальпии газосырьевой смеси сводим в таблицу.

Таблица 9.1 - Энтальпия газосырьевой смеси при 663 К и 3,3 МПа

Определяем - тепло, вносимое в реактор с газосырьевой смесью при температуре 633 К и давлении 3,3 МПа, по формуле /3, стр. 265/

, (2)

где - количество газосырьевой смеси, поступающей в реактор, кг/с;

- энтальпия газосырьевой смеси на входе в реактор, кДж/кг.

кг/ч - количество газосырьевой смеси, поступающей в 2 реактора. Тогда количество газосырьевой смеси, поступающей в один реактор равен

кг/ч,

кг/с,

кВт.

определяем по уравнению

, (3)

где - массовые коэффициенты, представляющие собой массовые выходы продуктов, % (масс.);

- теплота разрыва одной связи С - S с гидрированием образовавшихся молекул в результате реакции, кДж/моль.

Для реальных процессов гидрирования, которые проходят при температуре 360 - 380 ⁰С можно принять кДж/моль. Тогда

, (4)

где - молекулярная масса сырья, г/моль;

- молекулярные массы компонентов, г/моль;

- массовые выходы продуктов, % (масс.).

Из материального баланса реакторного блока, имеем:

- выход нестабильной дизельной фракции 98,799% (масс.);

- выход у/в С₁-С₄ 4,142 % (масс.);

- выход сероводорода 0,940 % (масс.);

- непрореагировавший водород 2,417 % (масс.).

Молекулярную массу смеси на выходе из реактора определяем по формуле Крега

,

где - относительная плотность сырья при 15 ⁰С, г/см³

,

где - относительная плотность гидроочищенного дизельного топлива, г/см³;

- средняя температурная поправка для подсчета плотности жидких нефтепродуктов.

г/см³

г/моль.

Рассчитываем тепловой эффект по формуле (4)

кДж/кг.

Из литературных данных /3, стр. 123/ известно, что тепловой эффект реакций гидроочистки лежит в пределах 20 - 87 кДж/кг.

Рассчитываем тепло, выделяемое при реакциях гидроочистки (), по формуле

, (5)

где - количество сырья в реакторе, кг/с;

- тепловой эффект реакции гидроочистки, кДж/кг.

кВт.

Потери тепла в окружающую среду (), принимаем 1 % от приходящего тепла с газосырьевой смесью (), тогда получим

кВт.

Из уравнения теплового баланса реактора, находим количество тепла отводимое газопродуктовой смесью ()

,

кВт.

, (6)

где - количество газосырьевой смеси, кг/ч;

- энтальпия потока на выходе из реактора, кДж/кг.

,

кДж/кг.

Для определения значения температуры выхода потока покидающего реактор, необходимо построить вспомогательный график зависимости энтальпии от температуры. Для построения графика задаемся двумя значениями температуры 613 и 653 К.

Энтальпии по расчету при этих температурах сведем в таблицу.

Таблица 9.2 - Энтальпия потока из реактора

Из таблицы 6.2 имеем, что энтальпия, при температуре потока из реактора: 613 К равна 1103,16 кДж/кг и 653 К равна 1221,12 кДж/кг, строим график зависимости энтальпии от температуры.

Рисунок 6.2 - Зависимость энтальпии от температуры

Из полученного графика находим, что энтальпии 1196,35 соответствует температура 652,5 К. Перепад температур по высоте реактора составит

⁰С

Из практических данных полученное значение перепада температур находится в допустимых пределах, температурный режим работы реактора выбран верно.

Таблица 6.3 - Энергетический баланс реактора

Размещено на Allbest.ru