Проектування реакторного блоку ізомеризації Інтенсифікація процесу (стр. 8 из 10)
Розрахуємо тепер, наскільки впаде температура в реакторі за рахунок тепловтрат у навколишнє середовище. Позначимо цю величину ∆TT. Якщо G0, cpo і срцг – масові потік і теплоємність вуглеводнів і циркулюючого газу, а
- масове співвідношення циркулюючого газу й вуглеводнів, то маємо: 
Для величин, наведених у технологічному розрахунку, маємо ∆TT <10С, тобто тепловтрати мало міняють температуру в реакторі, і при розрахунках основного процесу можна вважати промисловий реактор адіабатичним.
4.2.2 Розрахунок кількості тепла, що надходить і йде з реакційною сумішшю, і теплоти реакції
Кількість тепла потоку реагентів (Qп1) розраховують по масі (Gi) і тепломісткості (qi) компонентів потоку на виході при температурі Т0:
Gi наведені в таблицях 4.1 і 4.2; величини qi і cpiвизначають як функції критичних параметрів (Tk і pk) і масових часток (
) компонентів: 
на основі таблиць і номограм. Спочатку розраховують (Qп1) для вхідного потоку (приблизно 
[2]). Потім, задаючись теплотою реакції на одиницю маси сировини, розраховують тепловиділення за рахунок реакції (Qp ). Оскільки тепловтрати через стінку відносно малі, приймаємо:
Тут
- кількість тепла, уносимое газо-продуктовим потоком. Знаючи , далі підбором визначають температуру вихідного потоку (Tв), для якої виконується умова: 
. 
Такий метод визначення Tв є наближеним не враховуюче одночасне протікання ізомеризації й гідрокрекінгу.
4.3 Розрахунок аеродинамічного режиму й розмірів реактора
Лінійна швидкість потоку реагуючої суміші (
) не повинна перевищувати швидкість витання ( 
), тобто швидкість, при якій починається рух зерен каталізатора. Звичайно користуються умовою: 
. Останню величину можна знайти з емпіричного рівняння, що зв'язує критерій Рейнольдса для витання 
й критерій Архімеда 
Причому
.Тут d – діаметр зерна каталізатора (0,003 м),
- щільність і кінематична в'язкість реакційного середовища; 
- гадана щільність каталізатора; g – прискорення вільного падіння. Значення 
. Величину 
легко знайти по рівнянню ідеального газу: 
Величини
- мольні (об'ємні) частки компонентів реакційного середовища – дані в табл. 4.1. Так, для вхідного потоку маємо: 
Значення
легко розрахувати по насипній щільності каталізатора 
й пористості шаруючи (ε). Пористість визначається експериментально, і для обраного каталізатора вона становить 0,4. Тоді маємо: 
Тепер одержуємо можливість розрахувати критерій Архімеда:
Тоді
Тому
и.
По лінійній швидкості газового потоку 
й об'ємному потоку реагуючої суміші, що надходить у реактор (Vp), знайдемо діаметр реактора D. Тому що 
те 
Прийнявши з деяким запасом і з урахуванням розмірів стандартних апаратур D=2,6 м, визначимо висоту реакційної зони по відомому обсязі каталізатора (Vk):
Для розрахунку перепаду тиску
в потоці газів, що проходить через нерухомий шар каталізатора, використаємо рівняння Ергуна: 
Звідси
Розрахунок по цьому рівнянню показує, що перепад тиску в каталізаторному шарі висотою 5,1 м дорівнює 0,00019 МПа, тобто тиск у реакторі міняється не істотно.
5. Конструювання реактора, розрахунки його основних деталей на міцність
Розрахунок корпуса апарата на міцність
Розрахунок проведений за ДСТ 14249-80 «Посудини й апарати. Норми й методи розрахунку на міцність.
5.1 Визначення товщини оболонки корпуса
,де:
=1 - коефіцієнт міцності звареного шва; 
=137 МПа - допустима напруга для сталі 12 ХМ при температурі 3500С;С=0,3 см – збільшення до розрахункової товщини оболонки для компенсації корозії;
С1=0- додаткове збільшення до розрахункової товщини стінки.
Приймаємо товщину стінки оболонки з урахуванням негативного відхилення в сортаменті на листову сталь за ДСТ -74 S=55мм.
5.1.2 Визначення товщини стінки еліптичного днища
де:
R- радіус кривизни у вершині днища (для стандартних еліптичних днищ R=D).
Приймаємо товщину днища з урахуванням утоненя листа при штамповці S1=60мм.
5.2 Розрахунок зміцнення отворів
Розрахунок проведений по ДСТ 26-2045-77 «Посудини й апарати норми й методи розрахунку зміцнень отворів».
5.2.1 Найбільший припустимий діаметр
Найбільший припустимий діаметр, що, одиночного отвору, що не вимагає додаткового зміцнення в днище:
,де: К1=1,0; К2=0,8 – коефіцієнти, обумовлені по ДСТ 26-2045-77;
s=s-c-c1=4,69 см – розрахункова товщина стінки днища см.
де: м - відстань від центра зміцнювального отвору до осі днища.
Розглянемо три типи отворів:
а) центральне розташованя (горловини корпуса реактора) га= 0 см;
б) зміщений від осі штуцер «кармана» термопари гб=85 см;
в) зміщений від осі штуцер вивантаження каталізатораь гв=80 см.
DRa=2D=2·260=520 см.
тобто потрібне зміцнення штуцерів-горловин верхньої й нижньої.
Для верхнього й нижнього днищ для подальшого розрахунку визначаємо найбільший допустимий діаметр отвору, що не вимагає додаткового зміцнення, при відсутності надлишкової товщини стінки: