Курсовая работа: Вузол підготовки сировини

. (4.4)

Отже, масовий потік газу стабілізації:

де – коефіцієнт 0,85 враховує ре циркулюючий потік, який становить 15% основного потоку.

масовий потік товарного ізомеризату із потоком сірковмісних сполук:

масовий потік бокового погону колони ДІГ:

Кількості сірковмісних сполук що адсорбується

Масовий потік товарного ізомеризату G5 із потоком сірковмісних сполук G7 за формолою:

Зробимо перевірочний розрахунок по матеріальному балансу, який включає тому, щоб вхідні масові потоки були рівні вихідним масовим потокам. Отже, перевірочний розрахунок проводимо за допомогою формули 4.1:

Отже, як ми бачимо існує різниця в  =.

Це пояснюється тим, що ми прийняли деякі припущення і знехтували водневмісним газом, який є невід’ємною частиною процесу.

Зведемо матеріальний баланс установки в таблицю 4.7.

Таблиця 4.7

Матеріальний баланс установки ізомеризації

Речовини	Вхід, кг/рік	Вихід, кг/рік
н-парафіни	50985935	4391320,593
Ізопарафіни	4734600	111771283,7
Ароматичні вуглеводні	457600	2899,305882
Нафтени	14321800	13771485
Олефіни	0	0
Сірковмісні сполуки	65	65
Втрати	0	0
Разом	70500000	70500000

5. Тепловий розрахунок

При розрахунку теплового балансу реактора визначають кількість тепла,що надходить і йде з реакційною сумішшю, витрати тепла на реакцію й тепловтрати через стінку. За даними теплового балансу визначають температуру потоку, що йде, що необхідно для розрахунку наступних апаратур. Почнемо з оцінки тепловтрат , тому що вони мають самостійне значення.

5.1 Розрахунок тепловтрат через стінку

Метою розрахунку є перевірка ефективності ізоляційного матеріалу й визначення зміни температури в реакторі за рахунок тепловтрат . Розрахунок ґрунтується на визначенні коефіцієнта теплопередачі через стінку (kt) і поверхні теплопередачі (St). Кількість тепла,переданого навколишньому середовищу за одиницю часу , становить QT =kt∙St∙∆Tср, (5.1)

де ∆Tср- середня різниця температур реакційної суміші (ТСМ) і зовнішньої температури (ТН).

Значення kt розраховують по відомому співвідношенню

Kt=-1 (5.2)

де -а1 і а2-коєфициєнти теплопередачі від потоку реагуючої суміші до стінки реактора й від стінки до зовнішнього середовища ,а δі і λі- товщина й коефіцієнт теплопровідності і- шару стінки. Стінка реактора звичайно тришарова :внутрішня футеровка (асбоцемент),метал(сталь) ізовнішня ізоляція (азбест). Товщина шару металу визначається тиском у реакторі й становить 3-7мм, товщина ізоляційного й футеровочного шарів близька до 5 мм. Значення λ для сталі ,асбоцемента й азбесту становлять 162, 2,2 i 0,5 кДж/(м∙год∙К) відповідно[2], а1 і а2 розраховують по емпіричних формулах;для режиму промислового реактора вони рівні 36,1 i 1,2 кДж/(м2∙год∙К). Тоді Kt складе:

Kt=) =0.891 кДж/(м2∙год∙К),

І навіть при максимальної ∆Тср=450 К маємо

Qт=(2πRH+4πR2)∙0.891∙450=2518RH+5036 R2 кДж/год

де R- радіус реактора ,а H-його висота.

При розрахованих нижче розмірах реактора тепловтрати ( Qт) кладе 25.2∙103 кДж/год, що значно менше тепловбирання за рахунок реакції. Співвідношення тепловтрат через стінку й тепловбирання за рахунок реакцій не перевищує 0.005 (0.5%).Це означає ,що промисловий реактор ізолюється досить ефективно .

Розрахуємо тепер,наскільки впаде температура в реакторі за рахунок тепловтрат у навколишнє середовище . Позначимо цю величину ∆Тт. Якщо Go,сро і срur- масові потік і теплоємність вуглеводнів і циркулюючого газу, а α-масове співвідношення циркулюючого газу й вуглеводнів ,то маємо:Qт=(Go∙cpo+Go∙ α∙cpur) ∆Тт

∆Тт=0С

Для величин ,наведених у технологічному розрахунку, маємо ∆Тт< 10С,тобто тепловтрати мало міняють температуру в реакторі, і при розрахунках основного процесу можна вважати промисловий реактор адіабатичним.

Розрахунок кількості тепла ,що надходить і йде з реакційною сумішшю,і теплоти реакції

Кількість тепла потоку реагентів (Qп1) розраховують по масі (Gі) і тепломісткості(qi) компонентів потоку на виході при температурі То:

Qп1=∑ Gі qi=(∑ Gі срі)То(5.3)

Gі наведені в таблицях 4.1 і 4.2; величина qi і срі визначають як функції критичних параметрів (Тк і рк) і масових часток (Z‴1,) компонентів:

qi=f1(Tk1,pk1,Z‴1) на основі таблиць і номограм.

Спочатку розраховують(Qn1) для вхідного потоку (приблизно 50∙106кДж/год

[2]). Потім,задаючись теплотою реакції на одиницю маси сировини, розраховують тепловіділення за рахунок реакції(Qр).Оскільки тепловтрати через стінку відносно малі, приймаємо :

Qn2= Qn1+ Qр(5.4)

Qр=

Тут Qn2-кількість тепла, виносимо газо-продуктивим потоком. Знаючи Qn2,далі підбором визначають температуру вихідного потоку (Тв), для якої виконується умова : Qn2=(∑ Gі срі)Тв.

Тв= 0С

Такий метод визначення Твє наближеним не враховуюче одночасне протікання ізомеризації й гідрокрекінгу.

6. Технологічний розрахунок адсорбера блоку підготовки сировини установки ізомеризації

Як було зазначено вміст сірки в сировині для подачі її в реактор повинен бути менш ніж 0,1 ppm [див. розділ 1].

Розрахуємо об’ємну подачу рідкої сировини:

 (6.1)

де GС — масова витрата сировини, вона складає 70.5·106 кг/рік [див. вихідні дані];

ρ — густина рідкої сировини, вона дорівнює 677 кг/м3 [див. розділ №3];

8000 – кількість годин на протязі одного року.

Для розрахунку адсорбера потрібні характеристики адсорбенту АКГ-981, які приведені нижче [9]:

– насипна густина ρн: 810 кг/м3;

– пористість шару гранул ε=0,38;

– питома поверхня f= 370,37 м2/м3.

Наступні характеристику будуть представлятись по мірі розрахунку.

Оскільки проектується адсорбер вхід сировини, в який здійснюється зверху,

можна не хвилюватися про швидкість потоку в апараті, оскільки винесення адсорбенту під дією швидкості винесення неможливе.

Але швидкість повинна бути в розумних межах, оскільки при її збільшенні збільшується гідравлічний опір в квадратній пропорційності.

Тривалість Т повного циклу в адсорбері с нерухомим зернистим шаром адсорбенту (як і в другому адсорбері періодичної дії) складається із часу адсорбції , часу десорбції , на протязі якого через адсорбент будуть продувати регенеруючий агент, і часу охолодження адсорбенту (також в цей час може ввійти час сушки, але в нашому випадку, дану операцію проводити не доводиться) . Величини  і  визначаються дослідницьким методом, а їх сума складає тривалість допоміжних операцій:

. (6.2)

Таким чином:

 (6.3)

Оскільки в нас непереривний процес на установці, тому ми проводимо адсорбцію з декількох адсорберів періодичної дії, в яких поперемінно відбувається адсорбція і допоміжні операція (десорбція і охолодження). Для здійснення описаного вище візьмемо два адсорбера. Для роботи таких установок необхідне виконання наступної умови:

. (6.4)

Умовимось діаметром адсорбера D=1,4 м, і розрахуємо фіктивну швидкість суміші:

 (6.5)

де V – об’ємна подача сировини (формула 6.1), м3/с;

S – площа перерізу адсорбера, м2.

Площа перерізу S:

,

Отже,

W0= м/с

Відомо, що час який затрачується на десорбцію 1 м3 адсорбенту, при фіктивній швидкості 0,08 м/с регенеруючого агенту з температурою 300 оС, становить 15,8 години [9].

По ізотермі адсорбції рис. 6.1 при Y1=0,0000105 кг/кг сировини [див. розділ №3], рівноважна концентрація сірковмісних сполук і вологи в адсорбенті буде Х*=0,024 кг/кг адсорбенту [9]. Приймаємо насичення начального перерізу шару Хн=0,98·Х*=0,98·0,024=0,02352 кг/кг адсорбенту.

Визначаємо тривалість насищення шару адсорбенту висотою 1 м по рівнянню (коефіцієнт поглинальної дії):

k== 581843.33 с/м (6.6)

Знаходимо час , на протязі якого насичується початковий переріз шару. Використовуючи формулу:

, (6.7)

де К – коефіцієнт масопередачі, кг/м2·с·кг/кг;

f – питома поверхня адсорбенту, м2/м3.

Інтеграл правої частини рівняння (6.7) визначається графічно і представляє собою

площу, обмежену кривою , абсцисою ХН і крайніми ординатам.

Для рішення інтегралу приймемо ряд похідних значень Х (менше Хн=0,02352 кг/кг адсорбенту).По ізотермі адсорбції рис. 6.1 визначаємо значення точок рівноважної концентрації , які відповідають кожній величині Х, і будуємо графік залежності  від Х на основі отриманих даних, приведених в таблиці 6.1:

Таблиця 6.1

Точки рівноважної концентрації

Х, кг/кг	Y*·105, кг/кг	Y1·105, кг/кг	(Y1 – Y*)·105	1/(Y1 – Y*)·10-5
0	0	0,00105	0,00105	952,38
0,00452	0,0001092	0,00105	0,0009408	1062,92
0,00952	0,0002247	0,00105	0,0008253	1211,68
0,01352	0,0003171	0,00105	0,0007329	1364,44
0,01852	0,0004326	0,00105	0,0006174	1619,69
0,02352	0,000945	0,00105	0,000105	9523,80

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7