Расчет времени контакта катализатора для нагрева, испарения и перегрева паров сырья до температуры реакции

Время контакта катализатора с сырьем до его входа в реактор определя-ется по уравнению (см. кн. Гуреев А.А. и др. Производство высокооктановых бензинов. – 1981 г. – С.139):

Н – время контакта, сек;

GK – расход катализатора, кг/ч, GK = 1469000 кг/ч; TC – температура катализатора, °С, ТС = 652°С; TR – температура сырья, °С, TR = 540°С; R – средний радиус частиц катализатора, м.; PG – плотность частиц катализатора, кг/м3, PG = 1400 кг/м3; CK – теплоемкость катализатора, кДж/(кг · °С), СК = 1,68 кДж/(кг °С); GC – расход сырья, кг/ч, GC = 250000 кг/ч;

DT – среднелогарифметический температурный напор тепловых пото-ков сырья и катализатора, °С;

GV - расход водяного пара, получаемого при испарении кислой воды,

кг/ч, СV = 12500 кг/ч; GD - расход пара распылителя, кг/ч, GD = 2500 кг/ч; CV - теплоемкость водяного пара, кДж/(кг · °С), CV = 2,1 кДж/(кг · °С); A - коэффициент теплоотдачи от катализатора к парам сырья, кДж/(м ·

ч · °С), А = 1670 кДж/(м · ч · °С).

Температурный напор - ДТ определяется при прямотоке на основе схемы:

Температуры сырья и катализатора выравниваются в пределах 1°С (см. в кн. Гуреева А.А.)

Средний радиус частиц катализатора

Средний радиус частиц определяется на основе гранулометрического анализа катализатора. Для примера возьмем данные фирмы Grace (см. табл.4.3).

Средний диаметр частиц катализатора определяется по уравнению (см. кн. Скобло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. - 1982 г. - С.398):

Тогда средний радиус частиц катализатора составит 30 микрон или 30 · 10 м.

В соответствии с уравнением 2 время контакта катализатора с сырьем для его нагрева до температуры реакции составит:

Из уравнения 2 видно, что для понижения времени контакта катализатора с сырьем для его нагрева необходимо применять катализатор с пониженной плотностью частиц и теплоемкостью, т.е. частицы катализатора должны иметь больше пор с повышенным их диаметром.

Фирма UOP для расчета теплового баланса применяет катализатор с теплоемкостью 1,68 кДж/(кг · °С) в то время как в России имеется катализатор с теплоемкостью 1,05-1,13 кДж/(кг · °С) (см. кн. Кузнецов А.А., Кагерманов СМ., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. 1974 г. - С.219).

Пониженное время контакта катализатора с сырьем для его нагрева до температуры реакции уменьшает вероятность коксообразования, сохраняет активность катализатора, что в итоге увеличивает выход бензина и снижает выход кокса.