Проект установки процесса гидроочиски дистилятного сырья дизельного топлива мощностью по сырь (стр. 3 из 4)

ΔС_Н - разность содержания непредельных углеводородов в сырье и гидрогенизате, % (масс) на сырье, считая на моноолефины;

М – средняя молекулярная масса;

Среднюю молекулярную массу сырья рассчитываем по следующей эмпирической формуле:

М =

d¹⁵₁₅= ρ₄²⁰ + 5∙а = 0,850 + 5∙0,79886 = 0,854 [3]

М =

Принимая, что степень гидрирования непредельных углеводородов и гидрогенолиза сернистых соединений одинакова, находим:

G₂ =

Мольную долю водорода, растворенного в гидрогенизате, можно рассчитать из условий фазового равновесия в газосепараторе высокого давления:

χ^lH₂=y^lH₂/K_p=0.8 / 30 = 0,027

где y^lH₂χ^lH₂– мольные доли водорода в паровой и жидкой фазах;

K_p – константа фазового равновесия;

Потери водорода от растворения в гидрогенизате G₃ (% масс) на сырье составляют:

G₃=

Кроме этих потерь имеют место потери водорода за счет диффузии водорода через стенки аппарата и утечки через неплотности, так называемые механические потери. Механические потери G₄ (% масс) на сырье равны:

G₄=χ∙0,01∙М_н2∙100 / (ρ∙22,4)

где χ – кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм³/м³;

ρ – плотность сырья, кг/м³.

G₄ = 400∙0,01∙2∙100 / (850∙22,4)=0,0,42%

3.3 Потери водорода с отдувом.

Общий расход водорода при гидроочистке с учетом газа отдува составит:

Расчет ведем на 100 кг. исходного сырья.

Количество абсорбированного компонента i в кг на 100 кг гидрогенизата равно:

Количество абсорбированного компонента i(v_i, м³ на 100 кг гидрогенизата) составляет:

Таблица 2.

Состав водород содержащего газа.

Содержание компонента.	H₂	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	∑C₄H₈	C₅₊
% (об.)	85,0	7,0	5,0	2,0	1,0	-
% (масс.)	29,4	19,4	26,0	15,2	10,0	-

Подставляя в это выражение соответствующие значения χ^l_i = y^l_i/K_pi , получим объем каждого компонента, растворенного в гидрогенизате:

Суммарный объем абсорбированных газов будет равен ∑v_i=2,014 м³.

Балансовый объем углеводородных газов, поступающих в газосепаратор составляет:

V₀(1-y₀ⁱ)+V_г.к.≤V_а

4,34 (1-0,65) + 0,33 = 0,98 _.≤V_а

Поскольку требование уравнения выполняется, возможна работа без отдува частиц циркулирующего ВСГ. Таким образом, общий расход водорода в процессе гидроочистки будет складываться из водорода, поглощаемого при химической реакции, абсорбируемого в сепараторе высокого давления и механически теряемого:

Расход свежего ВСГ на гидроочистку равен:

3.4 Материальный баланс установки.

Рассчитываем выход сероводорода:

Таким образом балансовым сероводородом поглощается 0,05% (масс) водорода (1,91-1,80=0,11%)

Количество водорода, вошедшего при гидрировании в состав дизельного топлива, равно:

G₁ + G₂ – 0,05 = 0,086 +0,084 – 0,05 = 0,12 % (масс)

Уточненный выход гидроочищенного дизельного топлива

98,275 + 0,12 = 98,395% (масс)

Выход сухого газа, выводимого с установки, складывается из углеводородных газов, поступающих со свежим ВСГ, газов, образующихся при гидрогенолизе, а также абсорбированного гидрогенизатом водорода:

0,82∙(1-0,29) + 0,21 + 0,026 = 0,8182 % (масс)

На основе полученного материального баланса проводим расчет реакторного блока установки гидроочистки.

2.5 Материальный баланс установки гидроочистки.

Наименование	% масс	т/год	т/сут	кг/час
Взято:Сырьё:Водород содержащий газ∑Получено:Д.Т.ОчищенноеСероводородСухой газБензин∑	1000,82100,8298,40,80,870,75100,82	8000006560806560787200640069606000806560	2352,9419,292372,242315,2918,8220,4717,652372,24	98039,17803,7598843,3396470,42784,17852,92735,4298843,33

Установка работает 340 дней в году.

3.6 Материальный баланс установки реактора гидроочистки.

Наименование	% масс	кг/час
Взято:Сырьё:Свежий ВСГЦиркулирующий ВСГ∑Получено:Д.Т.ОчищенноеСероводородСухой газД.Т.Циркулирующий ВСГ∑	1000,8215,97116,7998,40,80,870,7515,97116,79	98039804156571145009647078485373615406114500

В реактор поступает сырье, свежий водород содержащий газ (ВСГ) и циркулирующий водород содержащий газ (ЦВСГ).

Таблица 3.

Состав ЦВСГ.

Мольная доля у¹	H₂0,720	CH₄0,200	C₂H₆0,05	C₃H₈0,02	C₄H₁₀0,01
Массовая доля у	0,192	0,427	0,201	0,103	0,077

Средняя молекулярная масса ЦВСГ М_ц равна:

Расход ЦВСГ на 100 кг сырья G_ц можно находим по формуле:

3.7 Тепловой баланс реактора.

Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки можно записать так:

где Q_c, Q_ц — тепло, вносимое в реактор со свежим сырьем и циркулирующим водородсодержащим газом;

Q_s,Q_г.п. —тепло, выделяемое при протекании реакций гидрогенолиза сернистых и гидрирования непредельных соединений;

∑Q_c_м. — тепло, отводимое из реактора реакционной смесью.

Средняя теплоемкость реакционном смеси при гидроочистке незначительно изменяется в ходе процесса, поэтому тепловой баланс реактора можно записать в следующем виде:

где G— суммарное количество реакционной смеси, % (масс.);

с —средняя теплоемкость реакционной смеси, кДж/(кг∙К);

ΔS,ΔC_H —количество серы и непредельных, удаленных из сырья, % (масс);

t,t₀—температуры на входе в реактор и при удалении серы ΔS, °C;

q_s,q_H — тепловые эффекты гидрирования сернистых и непредельных соединений, кДж/кг.

1.t₀, катализатор — сырье 350 °С.

2. Суммарное количество реакционной смеси на входе в реактор составляет 116,79 кг.

3. Количество серы, удаленное из сырья, ΔS= 0,75% (масс).

4. Количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений (на 100 кг сырья) при заданной глубине обессеривания, составит

Таблица 4

Тепловой эффект реакции гидрирования органических соединений серы*.

где q_si — тепловые эффекты гидрогенолиза отдельных сероорганических соединений, кДж/кг ;

g_si- количество разложенных сероорганических соединений, кг (при расчете на 100 кг сырья оно численно равно содержанию отдельных сероорганических соединений в % масс.).

5. Количество тепла, выделяемое при гидрировании непредельных углеводородов, равно 126000 кДж/моль. Тогда.

6. Среднюю теплоемкость циркулирующего водородсодержащего газа находим на основании данных по теплоемкости отдельных компонентов (табл. 4).

Таблица 5.

Теплоемкость индивидуальных компонентов.

H₂	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	C₄H₁₀
С_p, кДж/(кг∙К)	14,57	3,35	3,29	3,23	3,18
С_p, ккал/(кг∙С⁰)	3,48	0,800	0,786	0,772	0,760