Гидравлический расчет реактора

3.7 Гидравлический расчет реактора

Цель гидравлического  расчета реактора — определение перепада давления в слое катализатора [6, c. 8-44]. Потери напора в слое катализатора не должны превышать 0,2-0,3 МПа. Цилиндрические частицы катализатора         HR-348 имеют размеры:  м — длина; м — диаметр.

Объем катализатора рассчитывается по формуле:

                                               ,                                                     (3.46)

где   — расход сырья — вакуумный газойль для одного реактора, кг/ч;

          — плотность сырья, кг/м³;

        — скорость подачи сырья; Vc = 1,0 ч^-1.

Vк = 86850,28/(945,4 · 1,0) = 91,87 м³

Рассчитаем размеры  реактора и перепад давления. Порозность слоя рассчитывается по формуле:

                                                             ,                                                     (3.47)

где   — объем шара, эквивалентный объему частицы катализатора цилиндрической формы, м³:

                                                       ,                                                   (3.48)

 — объем куба, описанного вокруг шара, м³.

                                                       ,                                                    (3.49)

где   — эквивалентный диаметр шара, он равен стороне куба, описанного вокруг шара, м:

                                                     ,                                                     (3.50)

,

тогда:

 м³

Порозность слоя катализаторного  слоя:

Скорость фильтрования газосырьевой смеси через слой катализатора рассчитывается по формуле, м³/с:

                                                            ,                                                     (3.51)

где   — объем газосырьевой смеси, проходящей через свободное сечение реактора, м³/с;

 — площадь поперечного сечения  реактора, м².

                                                                                                                 (3.52)

где   — объем сырья, м³/с;

 — объем циркулирующего водорода, м³/с.

                                                        ,                              (3.53)

                          = (633+653)/2=643 К,                                (3.54)

                             (10+(10 – 0,3))/2 = 9,85 МПа           (3.55)

  м³/с,

 м³/с

Принимаем цилиндрическую форму реактора и соотношение  высоты цилиндрической части к диаметру равным 8:1 или H = 8 · D. Объем реактора рассчитывается по формуле:

                                                                                                    (3.56)

Диаметр реактора рассчитывается по формуле:

                                                         ,                                                 (3.57)

 м, принимаем по ГОСТу Dp = 2,5 м 

Тогда суммарная высота слоя катализатора составит:

                                          м                                       (3.58)

Высота реактора с  учетом того, что катализатор загружен в реактор послойно (5 слоев), высоты крышки и днища реактора, составит:

 м,

                                м                          (3.59)

 м³

Площадь поперечного  сечения реактора:

                                                     ,                                                 (3.60)

м²

Скорость фильтрования будет следующей:

 м/с,

 м/с

Скорость потоков рассчитывается по формуле:

                              =  м/c                     (3.61)

Удельный вес реакционной  смеси (на входе и на выходе) рассчитывается по формуле, кг/м³:

                                                     ,                                                (3.62)

                                                     ,                                                   (3.63)

                                                                (3.64)

Вязкость смеси определим  по формуле Фроста, кг∙с/м⁴:

                                 ,                          (3.65)

где   — средняя молекулярная масса смеси:

                  = (10,32 + 11)/2 = 10,66 кг/кмоль;            (3.66)

 — средняя температура смеси в реакторе, Тср = 643 К.

μср = 0,1 · 643 · (66 – 2,25 ·lg(10,66)) ·

= 40,95 · кг∙с/м⁴

Перепад давления в слое катализатора рассчитывается по формуле  Эргуна, МПа:

                  ,                        (3.67)

где   — высота слоя катализатора, м;

 — порозность слоя катализатора;

 — динамическая вязкость, кг∙с/м⁴;

 — средняя плотность, кг/м³;

 — средняя скорость фильтрации, м/с.

 МПа 

Вывод: перепад давления не превышает допустимых значений                0,2 - 0,3 МПа.