Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Дисциплины:
2022-11-24 | 50 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Тепловой баланс процесса изомеризации рассчитывается по формуле:
Qc + Qвсг = Qс.г. + Qкат + Qб.ф + Qр + Qвсг’ (7)
или
Gc·qc + Gвсг·qвсг = Gс.г.·qс.г. + Gкат·qкат + Gб.ф.·qб.ф. + Gвсг·qвсг + Qр (8)
Qc – количество тепла, вносимого сырьём, кДж/ч;
Qвсг – количество тепла, вносимого ВСГ, кДж/ч;
Qкат – количество тепла, выносимое углеводородами С5-С7, кДж/ч;
Qс.г. – количество тепла, выносимое газом, кДж/ч;
Qб.ф. – количество тепла, выносимое бутановой фракцией, кДж/ч;
Qвсг – количество тепла, выносимого ВСГ, кДж/ч
Qр – теплота реакции, кДж/ч;
Gc – масса сырья, кг/ч;
Gвсг – масса ВСГ, кг/ч;
Gс.г. – масса образовавшихся углеводородов С1 – С3, кг/ч;
Gкат – масса углеводородов С5 – С7, кг/ч;
Gб.ф. – масса бутановой фракции, кг/ч;
qс – энтальпия сырья, ккал/кг;
qвсг – энтальпия ВСГ, ккал/кг;
qс.г. – энтальпия углеводородов С1 – С3, ккал/кг;
qкат – энтальпия углеводородов С5 – С7, ккал/кг;
qб.ф. – энтальпия бутановой фракции, ккал/кг.
Определяем энтальпию сырья при 445 °С и атмосферном давлении расчетным методом.
Для определения энтальпии паров нефтепродуктов (ккал/кг) при атмосферном давлении пользуемся эмпирической формулой:
qс445 = (50,2 + 0,109·t + 0,00014·t2)·(3,992 – 0,9952·d420) – 73,8 (9)
где d420 – плотность паров;
t – рабочая температура процесса, °С;
qс445 – энтальпия сырья при 445 °С.
qс445 = (50,2 + 0,109·445 + 0,00014·4452)·(3,992 – 0,9952·3,2273) – 73,8 =
= 24,8375 ккал/кг
Полученное значение энтальпии корректируем, вычитая поправку на давление. Для определения поправки на давление рассчитываем приведённые давление (Рпр) и температуру (Тпр):
Рпр = (10)
Тпр = (11)
где Ркр – критическое давление, МПа, /1/;
Р – давление в системе, МПа;
Ткр – критическая температура, К, /1/;
Т – температура в системе, К.
|
Расчет критических параметров представлен в таблице 3.
Рпр = = 1,002
Тпр = = 1,5299
Находим поправку на энтальпию при повышенных давлениях:
Δq = - 4,4· , (12)
где Δq – изменение энтальпии в зависимости от изменения давления, ккал/кг;
М – молекулярный вес;
Т – температура, К;
Рпр – приведенное давление;
Тпр – приведенная температура.
Δq = - 4,4· = -12,2279 ккал/кг
С учётом рассчитанной поправки на давление находим энтальпии паров нефтепродуктов в реакторе (ккал/кг):
qп445 = qс445 – Δq, (13)
где qс445 – энтальпия сырья при 445 °С;
Δq – изменение энтальпии в зависимости от изменения давления, ккал/кг;
qп445 – энтальпия паров нефтепродуктов в реакторе, ккал/кг.
qп445 = 24,8375 – (-12,2279) = 37,0654 ккал/кг
Энтальпию ВСГ (ккал/кг) находим по формуле:
qвсг445 = Cp·T – Δq, (14)
где Ср – теплоёмкость ВСГ (ккал/кг·град);
Δq – изменение энтальпии в зависимости от изменения давления, ккал/кг;
Т – температура, К.
Теплоемкость ВСГ рассчитываем по правилу аддитивности теплоёмкостей, входящих в него компонентов:
Ср = ΣСрi·yi, (15)
где yi – мольная доля веществ, входящих в ВСГ;
Срi – теплоемкость веществ, входящих в ВСГ, ккал/кг·град.
Ср = 3,494·0,984 + 0,73·0,016 = 3,4498 ккал/кг·град
qвсг445 = 3,4498·(273 +445) – (-12,2279) = 2489,167 ккал/кг
Аналогично определяем энтальпии продуктов реакции при 400 °С, учитывая что Ср.кат. = 1,13 кДж/(кг·К). /8/ Тепловой эффект реакции изомеризации принимаем по практическим данным: qр = 25 ккал/кг. Расчет представлен в таблице 5.
qс400 = (50,2 + 0,109·400 + 0,00014·4002)·(3,992 – 0,9952·3,168) – 73,8 =
= 23,6787 ккал/кг
Рпр = = 0,9915
Тпр = = 1,4639
Мольную массу продукта найдем по уравнению 2. Расчет представлен в таблице 4.
Δq = - 4,4· = -13,1877 ккал/кг
Таблица 4 - Расчет мольной массы продуктов.
Состав | Мольная масса, кг/кмоль | Мольная доля | Мольная масса смеси, кг/кмоль |
С1-С3 | 23 | 0,0254 | 0,5844 |
С4Н10 | 58 | 0,0649 | 3,7650 |
и-С5Н12 | 72 | 0,4493 | 32,3519 |
н-С5Н12 | 72 | 0,3992 | 28,7430 |
и-С6Н14 | 86 | 0,0275 | 2,3609 |
н-С6Н14 | 86 | 0,0145 | 1,2491 |
С7+ | 100 | 0,0192 | 1,9162 |
∑ | - | 1,0000 | 70,9704 |
|
qп445 = 23,6787 – (-13,1877) = 36,8663 ккал/кг
Таблица 3 – Расчет энтальпии процесса при 445 °С.
Cостав | Мольная масса, кг/кмоль | Масса, кг/ч | Мольная доля | Ткр, К | Тпкр | Ркр, МПА | Рпкр | d420, кг/м³ |
С4Н10 | 58 | 1225 | 0,0611 | 425,5 | 25,9870 | 3,95 | 0,2412 | 0,1581 |
и-С5Н12 | 72 | 1575 | 0,0633 | 460,4 | 29,1227 | 3,51 | 0,2220 | 0,2033 |
н-С5Н12 | 72 | 20250 | 0,8133 | 469,7 | 381,9983 | 3,50 | 2,8465 | 2,6141 |
и-С6Н14 | 86 | 275 | 0,0092 | 497,7 | 4,6020 | 3,03 | 0,0280 | 0,0355 |
н-С6Н14 | 86 | 1000 | 0,0336 | 507,4 | 17,0608 | 3,03 | 0,1019 | 0,1291 |
С7+ | 100 | 675 | 0,0195 | 540 | 10,5401 | 2,74 | 0,0535 | 0,0871 |
∑ | - | 25000 | 1,0000 | - | 469,3110 | - | 3,4931 | 3,2273 |
Таблица 5 – Расчет энтальпии процесса при 400 °С.
Состав | Мольная масса, кг/кмоль | Масса, кг/ч | Мольная доля | Ткр, К | Тпкр | Ркр, МПА | Рпкр | d420, кг/м³ |
С1-С3 | 23 | 205,9 | 0,0254 | 250 | 6,3522 | 4,70 | 0,1194 | 0,026 |
С4Н10 | 58 | 1326,3 | 0,0649 | 425,5 | 27,6207 | 3,95 | 0,2564 | 0,168 |
и-С5Н12 | 72 | 11396,3 | 0,4493 | 460,4 | 206,8721 | 3,51 | 1,5772 | 1,444 |
н-С5Н12 | 72 | 10125,0 | 0,3992 | 469,7 | 187,5082 | 3,50 | 1,3972 | 1,283 |
и-С6Н14 | 86 | 831,6 | 0,0275 | 497,7 | 13,6629 | 3,03 | 0,0832 | 0,105 |
н-С6Н14 | 86 | 440,0 | 0,0145 | 507,4 | 7,3696 | 3,03 | 0,0440 | 0,056 |
С7+ | 100 | 675,0 | 0,0192 | 540 | 10,3475 | 2,74 | 0,0525 | 0,086 |
∑ | - | 25000,0 | 1,0000 | - | 459,7331 | - | 3,5299 | 3,168 |
Сводим тепловой баланс процесса изомеризации в следующей таблице 6.
Таблица 6 – Тепловой баланс.
ПРИХОД | РАСХОД | ||||
Поток | Энтальпия, ккал/ кг·град | Теплота | Поток | Энтальпия, ккал/ кг·град | Теплота |
Сырье | 37,0654 | 926633,943 | Продукт | 36,866 | 921658,036 |
ВСГ | 2489,1670 | 874803,767 | ВСГ | 2489,167 | 874803,767 |
|
|
| Тепловой эффект реакции | - | 4974,000 |
ИТОГО | - | 1801437,710 | ИТОГО | - | 1801438,800 |
Потери – 0,28 %.
Расчет реакторного блока.
Расчёт реакторного блока проводится для параметров: температура ввода сырья 445 °С, температура вывода продуктов 400 °С, давление в реакторе 3,5 МПа.
Объём паров смеси сырья и циркулирующего газа, а так же паров катализата проходящих через сечение реактора определяется:
Vсм = Vc + Vвсг, (16)
где Vсм – объем паров смеси, проходящей через сечение реактора, м3/ч;
Vвсг – объём циркулирующего водородсодержащего газа, м3/с;
Vс – объём сырья, м3/с.
Vc = ·Σ , (17)
где Vс – объем сырья, м3/ч;
П – давление в реакторе, МПа;
t – температура в реакторе, °С;
Z – коэффициент сжимаемости;
P – атмосферное давление, равное 0,1 МПа;
Gi – расход i-го компонента, кг/ч;
Mi – молекулярная масса i-го компонента.
Объем циркулирующего водородсодержащего газа рассчитывается тоже по формуле 17.
|
Коэффициент сжимаемости рассчитывают через приведенные параметры процесса (Тпр, Рпр), расчет которых производится по формулам 10 и 11, представлен в таблице 3.
Тпр = 1,5299
Рпр = 1,0020
Коэффициент найдем по формуле:
Z = 0,990 + , (18)
где Z – коэффициент сжимаемости;
Tпр – приведенная температура;
Pпр – приведенное давление.
Z = 0,990 + = 0,9123
Для ВСГ коэффициент сжимаемости газов может быть принят равным 1, так как водород относится к несжимаемым в этих условиях газам. Расчет объема паров смеси представлен в таблице 7.
Таблица 7 – Расчет объема паров смеси.
Состав | Молекулярная масса, г/моль | Масса, кг/ч | Vc, м³/с | Vвсг, м³/с | Vсм, м³/с |
С4Н10 | 58 | 1225 | 0,0101 | 0,0784 | 0,2429 |
и-С5Н12 | 72 | 1575 | 0,0104 |
|
|
н-С5Н12 | 72 | 20250 | 0,1339 |
|
|
и-С6Н14 | 86 | 275 | 0,0015 |
|
|
н-С6Н14 | 86 | 1000 | 0,0055 |
|
|
С7+ | 100 | 675 | 0,0032 |
|
|
∑ | - | 25000 | 0,1646 |
|
|
Рассчитываем площадь поперечного сечения реактора (м2):
S = , (19)
где U – линейная скорость движения сырья и ВСГ, м/с; из практических данных принимают U = 2 м/с /8/;
Vсм – объем паров смеси, проходящей через сечение реактора, м3/ч;
S = = 0,1215 м2
Рассчитываем объём катализатора (м3) в реакторе:
Vк = , (20)
где W – объёмная скорость подачи сырья, ч-1;
rс – плотность сырья, кг/м3;
Vсм – объем паров смеси, проходящей через сечение реактора, м3/ч;
Vк – объем катализатора, м3.
Плотность сырья найдем по уравнению:
ρс = Σρi·Yi, (21)
где rс – плотность сырья, кг/м3;
ρi – плотность i-го компонента, кг/м3, /2/;
Yi – мольная доля i-го компонента.
ρс = 0,5789·0,0611 + 0,0633·06196 + 0,8133·0,6262 + 0,0092·0,6594 + 0,0336·0,6594 + 0,0195·0,6838 = 0,6245 кг/м3
Vк = = 0,2155 м3
Диаметр реактора (м) рассчитывается:
D = , (22)
где D – диаметр реактора, м;
S – площадь поперечного сечения реактора, м2;
π – 3,14.
D = = 0,40 м
Общую высоту слоя реактора определяем по формуле:
hк = , (23)
где Vк – объем катализатора, м3;
hк – общая высота слоя, м;
S – площадь поперечного сечения реактора, м2.
hк = = 1,7741 м
Принимают число реакторов n = 2, тогда высоту слоя катализатора в каждом реакторе рассчитываем:
h1 = , (24)
где hк – общая высота слоя,м;
n – число реакторов;
h1 – высота слоя катализатора в аппарате, м.
|
h1 = = 0,8870 м.
Высота цилиндрической части реактора рассчитываем:
h2 = , (25)
где h1 – высота слоя катализатора в аппарате, м;
h2 – высота цилиндрической частит реактора, м.
h2 = = 1,3306 м.
Высота реактора связана с диаметром и определяется:
Н = h2 + D, (26)
где h2 – высота цилиндрической частит реактора, м;
D – диаметр реактора, м;
Н – высота реактора, м.
Н = 1,3306 + 0,40 = 1,724 м.
|
|
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!