Объем и высота первой реакционной зоны реактора

Объем реакционной зоны реактора должен обеспечить время контакта паров сырья с катализатором на уровне 5-8 секунд. Объем первой реакционной зоны определяется по уравнению:

VZ1 = TR • VC,

  3

где VZ1 - объем первой зоны, м ;

TR - время контакта, секунды; принимаем TR = 5,5 с;

VC - средний объемный расход продуктов через первую зону, м /с

VC = ,

2

где VE - объемный расход продуктов на выходе из первой зоны, м /с; V - объемный расход продуктов на входе в зону, м /с;

где ТХ - температура выхода продуктов из зоны, К; ТХ = 796 К (см. табл.3); Gi - выход продуктов крекинга, кг/ч, (см. табл.3); Mi - молярная масса продуктов крекинга; 290 - давление смеси на выходе из первой зоны, кПа; 1400 - плотность частиц катализатора, кг/м ; GK - расход катализатора через зону, кг/ч.

Следовательно, объем первой реакционной зоны реактора равен:

Высота первой зоны определяется из уравнения:

– площадь живого сечения реактора в первой зоне, м2, S = 17,58 м2 (см. расчет сечения первой зоны). Итоги расчета первой реакционной зоны реактора: расход

Расчет второй реакционной зоны реактора

Ранее указывалось, что объем второй реакционной зоны составляет ~

раза меньше первой зоны.

На этом основании принимаем, что во второй зоне глубина крекинга (С) составляет:

расчета принимаем глубину крекинга на выходе из второй зоны: С2 = 67 + 19,3 = 86,3%

Температура выхода продуктов процесса крекинга из второй реак-ционной зоны реактора

Эта температура определяется на основе теплового баланса для второй реакционной зоны. Количество тепла, поступающего во вторую зону, берется из теплового баланса первой зоны, т.е. тепло на выходе из первой зоны (вто-рая часть расчета SSE, см. табл.4.6). Однако из этого количества тепла (SSE) надо отнять тепло реакции QR=13440 кВт и потери тепла 950 кВт, т.к. реакция прошла в первой зоне и потери тепла были в первой реакционной зоне.

Тогда приход тепла на входе во вторую реакционную зону реактора со-ставит

SEN = SSE(1) – QR – SP = 475220 + 13400 + 950 = 460830 кВт (см. табл.3)

Тепловой баланс второй реакционной зоны представлен в таблице 4.7.

Расчет температуры на выходе продуктов из второй зоны представлен на основе программы <PERZONA> (Приложение) при выходе целевых про-дуктов в этой зоне 0,863 от принятого выхода.

Результаты расчета: Температура ГПС на входе во вторую зону ТЕ = 523°С = 796 К

Температура ГПС на выходе из второй зоны ТХ = 518,5°С = 791,5 К

На основе теплового баланса второй реакционной зоны реактора темпе-ратура (К) реакционной смеси на выходе из этой зоны составляет 791,5 К (518,5°С).

Объемный расход реакционной смеси на выходе из второй зоны

где РК – плотность частиц катализатора, кг/м3; РК = 1400 кг/м3;

ТХ – температура на выходе из второй зоны, К; ТХ = 791,5 К;

Р2 – давление во второй зоне, кПа; Р2 = 280 кПа;

Gi – количество i-компонента в реакционной смеси, кг/ч; (см. табл.4.7);

Mi – молярная масса i-компонента, кг/кмоль; (см. табл.4.5 и свойства продуктов).

Средний объемный расход компонентов реакционной смеси во второй зоне:

VE – объемный расход компонентов на входе во вторую зону, м3/с; VE = 19,5 м3/с (см. расчет первой зоны); V2 – объемный расход компонентов на выходе из второй зоны, м3/с;

их выходу в первой зоне:

где 5,5 – время контакта реакционной смеси в первой зоне реактора, с;

0,67; 0,863 – доля выхода целевых продуктов отпринятого (см. табл.4.4, 4.6, 4.7).

Для расчета размеров второй зоны реактора время контакта (НК) при-нимаем 1,2 с (72 миллисекунд), т.к. во второй зоне крекинг имеет низкую глу-бину и высокое соотношение катализатор/непревращенное сырье

  , однако активность катализатора ниже, чем в первой зоне, т.к.

он содержит кокс, полученный в первой зоне.

При времени контакта 1,2 с объем второй реакционной зоны должен составить:

VZ2 = VC2 · HK = 21 · 1,2 = 25 м где VC2 - средний объемный расход реакционной смеси, проходящей через

3/ 3/

вторую зону, м с; VC2 = 21 м с; НК - время контакта, с; НК = 1,2 с.

Объем второй реакционной зоны - это объем усеченного конуса (VYK), который определяется по уравнению:

где h - высота усеченного конуса (высота второй реакционной зоны), м;

dr - диаметр основания усеченного конуса (диаметр реактора в первой реакционной зоне), м; dr = 4,9 м;

ds - диаметр верхнего основания усеченного конуса (диаметр реактора в третьей реакционной зоне), м.

Однако объем усеченного конуса должен быть выше объема определенного по формуле 2, т.к. часть его объема занимают 4 стояка, через которые ссыпается отработанный и выделенный из реакционной смеси в сепарацион-ном устройстве катализатор.

Тогда объем стояков, проходящих через конус, составит:

  2 3

VST = 4 · 1,5 · 0,67 · 0,785 = 2,11 м ,

где 4 - количество стояков;

1,5 и 0,67 - высота и диаметр стояка, м.

С учетом объемов второй реакционной зоны и четырех стояков объем усеченного конуса составит:

VYK1 = 25 + 2,11 = 27,11 м

зоны реактора):

Диаметр верхнего основания усеченного конуса определяется из условия, при котором обеспечивается скорость движения реакционной смеси на входе в третью зону реактора (скорость на входе в лифт реактор W2) на уровне 10 м/с (см. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по ТПНГ. -М., 1980. - С.169):

где V2 – объемный расход реакционной смеси на выходе из второй зоны, м3/с;

V2 = 22,6 м3/с; W2 – принятая скорость движения реакционной смеси на входе в третью

зону реактора, м/с; W2 = 10 м/с. Тогда высота усеченного конуса (высота второй реакционной зоны ре-актора), составит: