Кондрашева Н.К., Кондрашев Д.О. Технологические расчеты и теория процесса гидроочистки

Подождите немного. Документ загружается.

àðîìàòèçèðîâàííûå ....................................................................... 10,0;

ïðîäóêòû êðåêèíãà .............................................................. 10,011,0.

(13)

Äëÿ ðàñ÷åòà ìîëåêóëÿðíîé ìàññû íåôòåïðîäóêòîâ ñ îòíîñè-

òåëüíîé ïëîòíîñòüþ 0,67¸0,93 ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà ôîðìóëà

Êðýãà [12]

(14)

Ñ. À. Àõìåòîâûì ïðåäëîæåíà ôîðìóëà äëÿ ðàñ÷åòà ìîëåêó-

ëÿðíîé ìàññû ëþáûõ óãëåâîäîðîäîâ è íåôòÿíûõ ôðàêöèé [13]



(15)

ãäå

Ñðåäíþþ ìîëåêóëÿðíóþ ìàññó ñûðüÿ ðàññ÷èòûâàåì ïî ôîð-

ìóëå Êðýãà [14]

Ïðèíèìàÿ, ÷òî ñòåïåíü ãèäðèðîâàíèÿ íåïðåäåëüíûõ óãëåâî-

äîðîäîâ è ãèäðîãåíîëèçà ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé îäèíàêîâà

(ïî èñõîäíûì äàííûì 90 %), íàõîäèì:

Ìîëüíóþ äîëþ âîäîðîäà, ðàñòâîðåííîãî â ãèäðîãåíèçàòå,

ìîæíî ðàññ÷èòàòü èç óñëîâèé ôàçîâîãî ðàâíîâåñèÿ â ãàçîñåïàðà-

òîðå âûñîêîãî äàâëåíèÿ

(15)

ãäå y ¢

, õ ¢

 ìîëüíûå äîëè âîäîðîäà â ïàðîâîé è æèäêîé ôà-

çàõ (â ðàññìàòðèâàåìîì ïðèìåðå y ¢

ðàâíÿåòñÿ

ìîëüíîé èëè îáúåìíîé êîíöåíòðàöèè âîäîðîäà

â öèðêóëèðóþùåì ãàçå);

 êîíñòàíòà ôàçîâîãî ðàâíîâåñèÿ (äëÿ óñëîâèé

ãàçîñåïàðàòîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ ïðè 40 °Ñ

è 4 ÌÏà K

= 30).

Ïîòåðè âîäîðîäà îò ðàñòâîðåíèÿ â ãèäðîãåíèçàòå G

(% ìàñ.)

íà ñûðüå ñîñòàâëÿþò:

(16)

Ïîòåðè âîäîðîäà íà ðàñòâîðåíèå G

, % ìàñ. íà ñûðüå, ìîãóò

áûòü ïðèíÿòû ðàâíûìè äàííûì òàáëèöû 4.

Êðîìå ýòèõ ïîòåðü, èìåþò ìåñòî ïîòåðè âîäîðîäà çà ñ÷åò

äèôôóçèè âîäîðîäà ÷åðåç ñòåíêè àïïàðàòîâ è óòå÷êè ÷åðåç

íåïëîòíîñòè, òàê íàçûâàåìûå ìåõàíè÷åñêèå ïîòåðè.

Ïî ïðàêòè÷åñêèì äàííûì, ýòè ïîòåðè ñîñòàâëÿþò îêîëî 1 %

îò îáùåãî îáúåìà öèðêóëèðóþùåãî ãàçà. Ìåõàíè÷åñêèå ïîòåðè G

(% ìàñ.) íà ñûðüå ðàâíû

Áåíçèí 0,0580,063 0,0600,096

Êåðîñèí 0,0440,049 0,0450,052

Äèçåëüíîå òîïëèâî 0,0130,029 0,0400,166

Òàáëèöà 4  Îðèåíòèðîâî÷íûå äàííûå ïîòåðü îò ðàñòâîðåíèÿ

âîäîðîäà, % ìàñ. íà ñûðüå [14]

Ñûðüå

Ñåïàðàöèÿ

ãîðÿ÷àÿõîëîäíàÿ

(17)

ãäå c  êðàòíîñòü öèðêóëÿöèè âîäîðîäñîäåðæàùåãî ãàçà,

íì

/ì

;

 ïëîòíîñòü ñûðüÿ, êã/ì

Ïîòåðè âîäîðîäà ÷åðåç íåïëîòíîñòè G

, % ìàñ. íà ñûðüå,

ìîãóò áûòü ïðèíÿòû 0,0090,02 % ìàñ. íà ñûðüå [14].

Òàêèì îáðàçîì,

ìàñ.

2.1.3 ÏÎÒÅÐÈ ÂÎÄÎÐÎÄÀ Ñ ÎÒÄÓÂÎÌ

Íà óñòàíîâêó ãèäðîî÷èñòêè îáû÷íî ïîäàåòñÿ âîäîðîäñîäåð-

æàùèé ãàç (ÂÑÃ) ñ óñòàíîâîê êàòàëèòè÷åñêîãî ðèôîðìèíãà, â êî-

òîðîì êîíöåíòðàöèÿ âîäîðîäà êîëåáëåòñÿ îò 70 äî 85 % îá.

Íèæå ïðèâåäåí òèïè÷íûé ñîñòàâ âîäîðîäñîäåðæàùåãî ãàçà, ïî-

ëó÷àåìûé íà óñòàíîâêå êàòàëèòè÷åñêîãî ðèôîðìèíãà 35111000:

Ñîäåðæàíèå êîìïîíåíòà .....Í

ÑÍ

% (îá.) .................................. 85,0 7,0 5,0 2,0 1,0 

% (ìàñ.) ................................ 29,4 19,4 26,0 15,2 10,0 

Äëÿ íîðìàëüíîé ýêñïëóàòàöèè óñòàíîâîê ãèäðîî÷èñòêè

ñîäåðæàíèå âîäîðîäà â öèðêóëèðóþùåì ãàçå äîëæíî ñîñòàâëÿòü

íå íèæå 70 % îá. Óìåíüøåíèþ êîíöåíòðàöèè âîäîðîäà ñïîñîá-

ñòâóþò ñëåäóþùèå ôàêòîðû:

1) õèìè÷åñêîå ïîòðåáëåíèå âîäîðîäà íà ðåàêöèè ãèäðèðîâà-

íèÿ è ãèäðîãåíîëèçà;

2) àáñîðáöèÿ âîäîðîäà æèäêèì ãèäðîãåíèçàòîì, âûâîäèìûì

ñ óñòàíîâêè;

3) îáðàçîâàíèå ãàçîâ ãèäðîêðåêèíãà, êîòîðûå, íàêàïëèâàÿñü

â öèðêóëèðóþùåì ÂÑÃ, ðàçáàâëÿþò âîäîðîä.

Êîíöåíòðàöèÿ âîäîðîäà â ñèñòåìå ïîâûøàåòñÿ çà ñ÷åò ðàñòâî-

ðåíèÿ óãëåâîäîðîäíûõ ãàçîâ â æèäêîì ãèäðîãåíèçàòå è óâåëè÷å-

íèÿ êîíöåíòðàöèè Í

â âîäîðîäñîäåðæàùåì ãàçå, ïîñòóïàþùåì

ñ óñòàíîâîê ðèôîðìèíãà. Äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîãî äàâëåíèÿ

â ñèñòåìå îáúåì ïîñòóïàþùåãî è îáðàçóþùåãîñÿ ãàçà äîëæåí

áûòü ðàâåí îáúåìó ãàçà, îòõîäÿùåãî èç ñèñòåìû è ïîãëîùåííîãî

â õîäå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè.

Îáúåìíûé áàëàíñ ïî âîäîðîäó è óãëåâîäîðîäíûì ãàçàì çàïè-

ñûâàåòñÿ â âèäå

(18)

(19)

ãäå V

, V

îòä

, V

ãê

, V

 îáúåìû ñâåæåãî ÂÑÃ, õèìè÷åñêè ðåà-

ãèðóþùåãî è ñîðáèðóåìîãî ãèäðîãåíè-

çàòîì âîäîðîäà, îòäóâà, ãàçîâ ãèäðîêðå-

êèíãà è ãàçîâ, àáñîðáèðóåìûõ æèäêèì

ãèäðîãåíèçàòîì ñîîòâåòñòâåííî, ì

/÷.

y ¢

, y ¢  îáúåìíûå êîíöåíòðàöèè âîäîðîäà

â ñâåæåì è öèðêóëèðóþùåì ÂÑÃ.

Íàèáîëåå ýêîíîìè÷íûé ïî ðàñõîäó âîäîðîäà ðåæèì

áåç îòäóâà ÂÑÃ ìîæíî ïîääåðæèâàòü, åñëè ãàçû, îáðàçóþùèåñÿ

ïðè ãèäðîêðåêèíãå, è ãàçû, ïîñòóïàþùèå â ñèñòåìó ñî ñâåæèì

ÂÑÃ, ïîëíîñòüþ ñîðáèðóþòñÿ â ãàçîñåïàðàòîðå â æèäêîì ãèäðîãå-

íèçàòå, ò. å.:

(20)

Ðåàëèçàöèè ýòèõ óñëîâèé ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèå êîíöåíò-

ðàöèè âîäîðîäà â ñâåæåì ÂÑÃ, óìåíüøåíèå ðåàêöèé ãèäðîêðåêèí-

ãà è ïîâûøåíèå äàâëåíèÿ â ñèñòåìå. Åñëè áàëàíñîâûå óãëåâîäî-

ðîäíûå ãàçû ïîëíîñòüþ íå ñîðáèðóþòñÿ, òî ÷àñòü èõ âûâîäèòñÿ

ñ îòäóâîì. Ðåøåíèåì ñèñòåìû óðàâíåíèé (18) è (19) ïîëó÷àåì

çíà÷åíèå îáúåìà ãàçîâ îòäóâà

(21)

Îáúåì âîäîðîäà â îòäóâàåìîì ãàçå ðàâåí V

îòä

y¢. Òîãäà îáùèé

ðàñõîä âîäîðîäà ïðè ãèäðîî÷èñòêå ñ ó÷åòîì ãàçà îòäóâà ñîñòàâèò

(22)

Ðàñ÷åò ðåêîìåíäóåòñÿ âåñòè íà 100 êã èñõîäíîãî ñûðüÿ,

òàê êàê ïðè ýòîì àáñîëþòíûå çíà÷åíèÿ ðàñõîäíûõ ïîêàçàòåëåé

(â % ìàñ.) ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñ ðàçìåðíîñòüþ êã:

ãäå M

ãê

 ñðåäíÿÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ãàçîâ ãèäðîêðåêèíãà;

ïðè îäèíàêîâîì ìîëüíîì ñîäåðæàíèè ãàçîâ Ñ

, Ñ

è Ñ

îíà ðàâíà:

Êîëè÷åñòâî óãëåâîäîðîäíûõ ãàçîâ, àáñîðáèðóåìûõ æèäêèì

ãèäðîãåíèçàòîì, ìîæíî îïðåäåëèòü, åñëè äîïóñòèòü, ÷òî öèðêóëè-

ðóþùèé âîäîðîäñîäåðæàùèé ãàç ïðèíÿòîãî ñîñòàâà íàõîäèòñÿ

â ðàâíîâåñèè ñ æèäêèì ãèäðîãåíèçàòîì. Ñîäåðæàíèå îòäåëüíûõ

êîìïîíåíòîâ â öèðêóëèðóþùåì ãàçå è êîíñòàíòû ôàçîâîãî

ðàâíîâåñèÿ â óñëîâèÿõ ãàçîñåïàðàòîðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ (40

è 4,0 ÌÏà) ïðèâåäåíû íèæå:

Êîìïîíåíò ...................................................... CH

Ñîäåðæàíèå êîìïîíåíòà y

¢, ìîëüí. äîëè . 0,20 0,05 0,02 0,01

Êîíñòàíòà ôàçîâîãî ðàâíîâåñèÿ K

............. 3,85 1,20 0,47 0,18

Êîëè÷åñòâî àáñîðáèðîâàííîãî êîìïîíåíòà i, â êã íà 100 êã

ãèäðîãåíèçàòà, ðàâíî:

(23)

Êîëè÷åñòâî àáñîðáèðîâàííîãî êîìïîíåíòà i (V

, ì

íà 100 êã

ãèäðîãåíèçàòà) ñîñòàâëÿåò:

(24)

Ïîäñòàâëÿÿ â âûðàæåíèå (24) ñîîòâåòñòâóþùèå çíà÷åíèÿ

¢ = õ

¢ / K

, ïîëó÷èì îáúåì êàæäîãî êîìïîíåíòà, ðàñòâîðåííîãî

â ãèäðîãåíèçàòå

Ñóììàðíûé îáúåì àáñîðáèðîâàííûõ ãàçîâ áóäåò ðàâåí

Áàëàíñîâûé îáúåì óãëåâîäîðîäíûõ ãàçîâ, ïîñòóïàþùèõ

â ãàçîñåïàðàòîð (ãàçû ãèäðîêðåêèíãà è âíîñèìûå ñî ñâåæèì ÂÑÃ),

ïî ôîðìóëå (20) ñîñòàâëÿåò:

Ïîñêîëüêó âûïîëíÿåòñÿ òðåáîâàíèå óðàâíåíèÿ (20), âîçìîæ-

íà ðàáîòà áåç îòäóâà ÷àñòè öèðêóëèðóþùåãî ÂÑÃ.

Òàêèì îáðàçîì, îáùèé ðàñõîä âîäîðîäà â ïðîöåññå ãèäðîî÷è-

ñòêè áóäåò ñêëàäûâàòüñÿ èç âîäîðîäà, ïîãëîùàåìîãî ïðè õèìè-

÷åñêîé ðåàêöèè, àáñîðáèðóåìîãî â ñåïàðàòîðå âûñîêîãî äàâëåíèÿ

è ìåõàíè÷åñêè òåðÿåìîãî:

= G

+ G

= 0,275 + 0,086 + 0,026 + 0,042 = 0,429 % ìàñ. (25)

Ðàñõîä ñâåæåãî ÂÑÃ íà ãèäðîî÷èñòêó ðàâåí

(26)

ãäå 0,29  ñîäåðæàíèå âîäîðîäà â ñâåæåì âîäîðîäñîäåðæàùåì

ãàçå, % ìàñ.

Ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ ðàñõîäà âîäîðîäà è ñâåæåãî ÂÑÃ äàëåå

áóäóò èñïîëüçîâàíû ïðè ñîñòàâëåíèè ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà óñ-

òàíîâêè è ðåàêòîðà ãèäðîî÷èñòêè.

Íà ïðàêòèêå íà äåéñòâóþùèõ óñòàíîâêàõ ãèäðîî÷èñòêè, êàê

ïðàâèëî, ïðèìåíÿåòñÿ ñèñòåìà öèðêóëÿöèè âîäîðîäñîäåðæàùåãî

ãàçà ñ îòäóâîì. Ðàñõîä âîäîðîäà íà îòäóâ ïîÿâëÿåòñÿ â ñâÿçè ñ òåì,

÷òî äëÿ ïîääåðæàíèÿ îïòèìàëüíîãî åãî ïàðöèàëüíîãî äàâëåíèÿ

ïðèõîäèòñÿ íåïðåðûâíî âûâîäèòü (îòäóâàòü) èç ñèñòåìû íåáîëü-

øóþ ÷àñòü öèðêóëèðóþùåãî âîäîðîäñîäåðæàùåãî ãàçà è çàìåíÿòü

åãî ñâåæèì âîäîðîäîì. Â òåõíîëîãè÷åñêèõ ðàñ÷åòàõ, ïî äàííûì

[4], ìîæíî ïðèíèìàòü ðàñõîä 100 %-ãî âîäîðîäà íà îòäóâ ïðè

ãèäðîî÷èñòêå äèçåëüíûõ òîïëèâ 0,30,6 % ìàñ., à ïðè ãèäðîî÷èñòêå

êåðîñèíîâ è áåíçèíîâ  0,030,04 % ìàñ. íà ñûðüå.

2.1.4 ÌÀÒÅÐÈÀËÜÍÛÉ ÁÀËÀÍÑ ÓÑÒÀÍÎÂÊÈ

Íà îñíîâå ïîëó÷åííûõ äàííûõ ìîæíî ñîñòàâèòü ìàòåðèàëü-

íûé áàëàíñ óñòàíîâêè (òàáëèöà 5).

Âíà÷àëå ðàññ÷èòûâàåì âûõîä ñåðîâîäîðîäà. Âûõîä ñåðîâî-

äîðîäà Â

, % ìàñ., îïðåäåëÿåòñÿ íà îñíîâå êîëè÷åñòâà óäàëåí-

íîé ñåðû (% ìàñ.) èç ñûðüÿ:

(27)

ãäå DS  êîëè÷åñòâî óäàëåííîé ñåðû, % ìàñ. íà ñûðüå;

 ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ñåðîâîäîðîäà;

 ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ñåðû, M

= 32.

% ìàñ.

Êîëè÷åñòâî âîäîðîäà G

ïðîä

, âîøåäøåãî ïðè ãèäðèðîâàíèè

â ñîñòàâ öåëåâîé (äèçåëüíîé) ôðàêöèè, ðàññ÷èòûâàåòñÿ êàê ðàçíîñòü

ìåæäó êîëè÷åñòâîì âîäîðîäà G

ðåàêö

, ðàñõîäóåìîãî íà ðåàêöèè,

è êîëè÷åñòâîì âîäîðîäà G

, âîøåäøåãî â ñîñòàâ ñåðîâîäîðîäà,

% ìàñ., (28)

% ìàñ., (29)

% ìàñ. (30)

Âçÿòî:

Ñûðüå

Âîäîðîäñîäåðæàùèé ãàç,

â ò. ÷. 100 % Í

Òàáëèöà 5  Ìàòåðèàëüíûé áàëàíñ óñòàíîâêè ãèäðîî÷èñòêè

Íàèìåíîâàíèå

100,00

1,48

0,43

2 000 000

29 600

8600

5882,35

87,06

25,29

245 098

3627

1053

101,48 2 029 600 5969,41 248 725

Ïîëó÷åíî:

Äèçåëüíîå òîïëèâî

î÷èùåííîå

Ñåðîâîäîðîä

Ñóõîé ãàç **

Áåíçèí

96,11

1,91

1,66

1,80

1 922 200

38 200

33 200

36 000

5653,53

112,35

97,65

105,88

235 564

4681

4068

4412

101,48 2 029 600 5969,41 248 726

* Â òå÷åíèå ãîäà íà óñòàíîâêå 340 äíåé ïåðåðàáàòûâàåòñÿ ñûðüå,

22 äíÿ èäåò ðåìîíò óñòàíîâêè, 3 äíÿ  ðåãåíåðàöèÿ êàòàëèçàòîðà.

** Ìåõàíè÷åñêèå ïîòåðè âîäîðîäà â áàëàíñå ïðèñîåäèíåíû ê ñóõîìó ãàçó.

% (ìàñ.) ò/ãîä ò/ñóò* êã/÷

Óòî÷íåííûé âûõîä ãèäðîî÷èùåííîãî äèçåëüíîãî òîïëèâà

äò

óòî÷

äò

óòî÷

= Â

äò

+ G

ïðîä

= 95,86 = 0,251 = 96,111 % ìàñ. (31)

Âûõîä ñóõîãî ãàçà, âûâîäèìîãî ñ óñòàíîâêè, ñêëàäûâàåòñÿ

èç óãëåâîäîðîäíûõ ãàçîâ, ïîñòóïàþùèõ ñî ñâåæèì ÂÑÃ, ãàçîâ,

îáðàçóþùèõñÿ ïðè ãèäðîãåíîëèçå, à òàêæå àáñîðáèðîâàííîãî ãèä-

ðîãåíèçàòîì âîäîðîäà:





(32)

Íà îñíîâå ïîëó÷åííîãî ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà ïðîèçâîäèòñÿ

ðàñ÷åò ðåàêòîðíîãî áëîêà óñòàíîâêè ãèäðîî÷èñòêè.

2.1.5 ÐÀÑ×ÅÒ ÎÁÚÅÌÀ ÊÀÒÀËÈÇÀÒÎÐÀ

Îñíîâíûì óðàâíåíèåì äëÿ ðàñ÷åòà îáúåìà êàòàëèçàòîðà ÿâëÿ-

åòñÿ óðàâíåíèå (3). Ïðè èíòåãðèðîâàíèè óðàâíåíèÿ (3) ïîëó÷àåì:

³³

(33)

ãäå S

è S

 íà÷àëüíîå è êîíå÷íîå ñîäåðæàíèå ñåðû, % ìàñ.

Óðàâíåíèå (33) àíàëèòè÷åñêè íå ðåøàåòñÿ, ïîñêîëüêó ñ óâå-

ëè÷åíèåì ãëóáèíû îáåññåðèâàíèÿ òåìïåðàòóðà ïðîöåññà ïîâûøà-

åòñÿ, è çíà÷åíèå k èçìåíÿåòñÿ.

Äëÿ ðåøåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ãðàôîàíàëèòè÷åñêèé ìåòîä, êîòî-

ðûé âêëþ÷àåò ñëåäóþùèå ýòàïû:

1) ñîñòàâëåíèå ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà ðåàêòîðà;

2) îïðåäåëåíèå:

à) òåìïåðàòóðû ðåàêöèîííîé ñìåñè ïðè ðàçëè÷íûõ ãëóáèíàõ

îáåññåðèâàíèÿ èç óðàâíåíèÿ òåïëîâîãî áàëàíñà;

á) k, à çàòåì r äëÿ ñîîòâåòñòâåííûõ çíà÷åíèé ãëóáèíû îáåññå-

ðèâàíèÿ è òåìïåðàòóðû;

3) ïîñòðîåíèå êðèâîé çàâèñèìîñòè îáðàòíîé ñêîðîñòè 1/r

îò îñòàòî÷íîãî ñîäåðæàíèÿ ñåðû DS â êîîðäèíàòàõ 1/rDS; ïëî-

ùàäü ïîä êðèâîé â èíòåðâàëå îò S

äî S

÷èñëåííî ðàâíà èíòåãðàëó

5) îïðåäåëåíèå òðåáóåìîãî îáúåìà ðåàêòîðà V ïî óðàâíå-

íèþ (33).

Ìàòåðèàëüíûé áàëàíñ ðåàêòîðà. Â ðåàêòîð ïîñòóïàåò ñû-

ðüå, ñâåæèé âîäîðîäñîäåðæàùèé ãàç è öèðêóëèðóþùèé âîäîðîä-

ñîäåðæàùèé ãàç (ÖÂÑÃ). Ñîñòàâ ÖÂÑÃ ïðèâåäåí íèæå:

ÑÍ

Ìîëüíàÿ äîëÿ ó¢......................... 0,720 0,200 0,050 0,020 0,010

Ìàññîâàÿ äîëÿ ó ......................... 0,192 0,427 0,201 0,103 0,077

Ñðåäíÿÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ÖÂÑÃ M

ÖÂÑÃ

ðàâíà:

ãäå M

 ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà i-ãî êîìïîíåíòà öèðêóëèðóþ-

ùåãî ãàçà;

ÖÂÑÃ

 ìîëüíàÿ äîëÿ i-ãî êîìïîíåíòà öèðêóëèðóþùåãî

ãàçà.

ÖÂÑÃ

= 2

0,720 + 16

0.200 + 30

0,050 +

+ 44

0,020 + 58

0,010 = 7,6 êã/ìîëü.

Ðàñõîä ÖÂÑÃ íà 100 êã ñûðüÿ G

ÖÂÑÃ

ìîæíî íàéòè ïî ôîðìóëå

(34)

Íà îñíîâå äàííûõ ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà óñòàíîâêè ãèäðî-

î÷èñòêè (òàáëèöà 5) ñîñòàâëÿåì ìàòåðèàëüíûé áàëàíñ ðåàêòîðà

(òàáëèöà 6).