Вузол підготовки сировини (стр. 4 из 7)

Речовини	Разом, %мас.	C₁-C₄	C₅	C₆	C₇	C₈	C₉-C₁₁
н-парафіни	15,439	0,025	3,317	11,871	0,086	0,081	0,058
ізопарафіни	73,321	0,007	7,401	64,023	1,504	0,030	0,356
ароматика	0,089	0,000	0,000	0,084	0,000	0,005	0,000
нафтени	11,151	0,000	0,000	7,179	1,621	2,203	0,149
олефіни	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
Разом, %мас.	100

По потоку G₄:

Таблиця 5.5

Склад товарного ізомеризату

Речовини	Разом, %мас.	C₁-C₄	C₅	C₆	C₇	C₈	C₉-C₁₁
н-парафіни	13,554	0,114	11,682	1,758	0,000	0,000	0,000
ізопарафіни	86,083	0,034	25,759	60,284	0,006	0,000	0,000
ароматика	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
нафтени	0,362	0,000	0,000	0,354	0,000	0,008	0,000
олефіни	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
Разом, %мас.	100

По потоку G₈:

Таблиця 5.6

Склад бокового погону ДІГ

Речовини	Разом, %мас.	C₁-C₄	C₅	C₆	C₇	C₈	C₉-C₁₁
н-парафіни	3,898	0,000	0,000	0,079	0,626	1,575	1,617
ізопарафіни	13,584	0,000	0,000	0,057	2,194	1,699	9,634
ароматика	2,130	0,000	0,000	1,333	0,156	0,333	0,308
нафтени	80,388	0,000	0,000	0,515	25,453	50,397	4,023
олефіни	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
Разом, %мас.	100

На установку подається також водневмісний газ, але ми ним знехтуємо.

Для визначення потоків G₂, G₄, G₅, G₈, G₇ використаємо наступні формули

, (4.2)

де G_i – один із множин потоків m, який утворився з основного потоку G, кг;

– концентрація компоненту jіз nкомпонентів в потоціi, долі.

Для розрахунку кількості сірковмісних сполук потрібно лише визначити масуцих сполук, яка адсорбується адсорбентом:

(4.3)

де G_S – маса сірковмісних сполук, адсорбентом;

– різниця концентрацій до і після адсорбера сірковмісних сполук.

Оскільки

, то знайдемо потік товарного ізомеризату G₅ із потоком сірковмісних сполук G₇за формолою:

. (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 G₇за 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 (k_t) і поверхні теплопередачі (S_t). Кількість тепла,переданого навколишньому середовищу за одиницю часу , становить Q_T =k_t∙S_t∙∆T_ср, (5.1)

де ∆T_ср- середня різниця температур реакційної суміші (Т_СМ) і зовнішньої температури (Т_Н).

Значення k_tрозраховують по відомому співвідношенню

K_t=

^-1 (5.2)

де -а₁і а₂-коєфициєнти теплопередачі від потоку реагуючої суміші до стінки реактора й від стінки до зовнішнього середовища ,а δ_і і λ_і- 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 i0,5 кДж/(м∙год∙К) відповідно[2],а₁і а₂ розраховують по емпіричних формулах;для режиму промислового реактора вони рівні 36,1 i1,2 кДж/(м²∙год∙К). Тоді K_t складе:

K_t=

) =0.891 кДж/(м²∙год∙К),

І навіть при максимальної ∆Т_ср=450 К маємо

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

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

При розрахованих нижче розмірах реактора тепловтрати ( Q_т) 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 ∆Т_т. Якщо G_o,с_{ро і}с_р_ur- масові потік і теплоємність вуглеводнів і циркулюючого газу, а α-масове співвідношення циркулюючого газу й вуглеводнів ,то маємо:Q_т=(G_o∙c_po+G_o∙ α∙c_pur) ∆Т_т

∆Т_т=

⁰С

Для величин ,наведених у технологічному розрахунку, маємо ∆Т_т< 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 (Q_п1) розраховують по масі (Gі) і тепломісткості(q_i) компонентів потоку на виході при температурі Т_о:

Q_п1=∑ Gі q_i=(∑ Gі с_рі)Т_о(5.3)

Gі наведені в таблицях 4.1 і 4.2; величина q_iі с_рівизначають як функції критичних параметрів (Т_кі р_к) і масових часток (Z‴₁,) компонентів:

q_i=f₁(T_k_1,p_k_1,Z‴₁) на основі таблиць і номограм.

Спочатку розраховують(Q_n₁) для вхідного потоку (приблизно 50∙10⁶кДж/год

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

Q_n₂= Q_n₁+ Q_р(5.4)

Q_р=

Тут Q_n₂-кількість тепла, виносимо газо-продуктивим потоком. Знаючи Q_n₂,далі підбором визначають температуру вихідного потоку (Т_в), для якої виконується умова : Q_n₂=(∑ Gі с_рі)Т_в.

Т_в=

⁰С

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