Некоторые особенности расчета энтальпии газов и парогазовых смесей углеводородов

Одной из наиболее часто используемых в технологических расчетах те-плофизических величин является энтальпия. Для жидких нефтепродуктов и их паров значения ее в широком интервале температур приводятся в книге (А.А.Кузнецов и др. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности, М.: Химия, 1974 г). Однако в ряде случаев нам надо опре-делить энтальпию газов и парогазовых смесей углеводородов при заданной температуре, что достаточно затруднительно, если нет под рукой соответст-вующих номограмм и достаточно редкой справочной литературы.

Расчет коэффициентов А, В, С в формуле определения энталь-пии газов при разных температурах на основе значения энтальпии газа при трех температурах

Значение энтальпии газов при трех температурах представлены в кн. А.А.Кузнецов и др. Расчет процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. 1974 г. – С.219, 266, 268 и т.п.).

где qi – энтальпия i-компонента, кДж/кг;

Т – температура, при которой определяется энтальпия, град.К; Ai, Bi, Ci – коэффициенты.

На основании данных, представленных в табл. 2.1 составляется система уравнений из трех неизвестных:

Вычитая уравнение 2 из уравнения 3, находится зависимость коэффици-ента В от коэффициента С. Принимается:

– энтальпия при температуре Т1 и Т2 соответственно, кДж/кг.

Далее для определения значения коэффициента С вычитается уравнение 3 из уравнения 2

С учетом значения коэффициента В по уравнению 4 находим:

На основании этих расчетов для решения системы уравнений из трех неизвестных составлена программа <<ABCenta>> (Приложение).

На основании решения системы уравнений 1, 2, 3 и данных из табл.1 по программе <<ABCenta>> определены коэффициенты А, В, С для определения энтальпии газов и представлены в табл.2.2.

В качестве прикладного примера для широко используемого в нефтепе-реработке процесса приводится вывод уравнений для расчета энтальпии ком-понентов газопродуктовой смеси реактора установки каталитического рифор-минга.

В общем виде для расчета энтальпии компонента при данной температуре применяется уравнение:

где qx - энтальпия компонента при температуре Т, кДж/кг;

Т - температура, °К;

А, В, С - коэффициенты.

приведены в таблице 2.3 на

основе данных, представленных в кн. Кузнецов А.А., Кагерманов СМ., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. 1974 г.

Составляем систему уравнений с тремя неизвестными коэффициентами:

с коэффициентом С:

Вычитаем уравнение 3 из уравнения 2 и, подставляя в полученную раз-ность знание коэффициента В, получаем значение коэффициента С:

Подставляя значение коэффициентов В и С в уравнение 3, находим зна-чение коэффициента А:

На основании полученных уравнений для определения коэффициентов А, В, С составлена программа "Enthalpy" для ЭВМ на языке Паскаль (Прило-жение), позволяющая рассчитать значения коэффициентов А, В, С для каждого компонента газопродуктовой смеси реактора каталитического риформинга (см. программу "Enthalpy").

Физико-химические свойства компонентов газопродуктовой смеси реактора установки гидрокрекинга и поправка энтальпии компонентов на повышенное давление

Энтальпия компонентов газопродуктовой смеси реактора гидрокрекинга при низком давлении определяется для Н2 и С1-С5 по уравнениям, представ-ленным ранее для компонентов реактора катриформинга.

Энтальпия сероводорода определяется при низком давлении по уравне-нию:

где Т – температура, °К.

Это уравнение выведено на основании данных по энтальпии Н2S (см. табл.1.7 стр.11; 1.22 стр.44 в кн. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчеты основ-ных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов. – М.: Химия, 1983.).

Энтальпия паров при низком давлении сырья и полученных фракций определяется по уравнению:

. Хорошко С.И. и Хорошко А.Н. Сборник задач по химии и техноло-гии нефти и газа. – Мн, Вышэйшая школа, 1989.) где Т – температура, °К.

Для энтальпии компонентов газопродуктовой смеси реактора гидрокре-кинга надо вводить поправку на повышенное давление, которая вычитается из энтальпии компонента, определенная при низком давлении.

Поправка энтальпии паров на повыше нное давление определяется по уравнению:

. стр. 72-73 Гуревич И.Л. ТПНГ. - М.: Химия, 1972.) где Рпр – приведенное давление; Т – температура паров, °К; Тпр – приведенная температура; М – молярная масса нефтяной фракции.

где Р и Т – давление и температура в реакторе соответственно, кПа и °К;

  – критическое давление и критическая температура соответст-венно, кПа и °К.

Критические параметры углеводородов и сероводорода можно взять из кн. Гуревич И.Л. ТПНГ. Ч.1. - М.: Химия, 1972. – С.45, а нефтяных фракций определить по уравнениям приведенным в источнике (Эмирджанов О.Т. Ос-новы технологических расчетов в нефтепереработке. – М.-Л.: Химия, 1965. – С.79):

60 где М – молярная масса фракции;

t10%, t50%, t70% - температура выкипания соответственно 10%, 50%, 70%

объема фракции в °С; r11 55 - относительная плотность.

Кроме этого, критические параметры можно рассчитать по уравнениям, приведенным в главе К расчету критических параметров и молярных масс настоящей разработки.

На основании выше приведенных уравнений и данных, представленных в таблице 2.4 определена поправка энтальпии паров на повышенное давление 15000 кПа при 410°С (683°К).

Надо подчеркнуть, что поправка энтальпии на повышенное давление обязательно должна использоваться при расчете сырьевых теплообменников и тепловой мощности трубчатой печи перед реактором в процессе гидрокрекин-га (особенно высокого давления).