Катлитический крекинг

 

Бастапқы шикізатқа кеткен сутектің шығымын (32) формула бойынша есептейміз

 

b = 1600,54/101010,1 = 1,5845 масс %

(32)

 

Реакцияның жылу эффектісі (31) формула бойынша тең

 

q_p =  –335 * 1,5845 =  –530,8 кДж/кг

 

Риформинг реакциясының жылу эффектісі 1 кг бастапқы шикізатқа 356 – 838 кДж аралығында болады. Риформинг реакциясының жылу шығымын (33) формула бойынша анықтаймыз

 

Q2 =

(33)

 

мұндағы – шикізат қоспасы мен сутек құрамды газдың шығымы, кг/сағ;

Q2 = = 14893 кВт

 

Шикізат пен сутек  құрамды газдың кірісін (34) формуламен есептейміз

 

 

Q1 =  *qrкір

(34)

 

Q₁ = 159500 * 2233 = 356 * 10⁶ кДж/кг

 

Жылу мөлшерін кВт - қа ауыстырамыз: Q₁ = 356 * 10⁶ /1000 = 98889 кВт, Q₄ = 3,56 * 10⁶ / 3600 = 988,89 кВт.

Кесте 13 - те реактордың жылу балансы келтірілген.

Реакция өнімдері мен  циркуляцияланатын газдың Q₃   жылу шығымын (35) формула бойынша анықтаймыз

 

Q3 =  *qrшығ

(35)

 

мұндағы q^r_шығ – реактордан шығатын қоспа энтальпиясы, кДж/кг

 

Кесте 13 – Реактордың жылу балансы

 

Ағындар	Температура, К	Мөлшері, кг/сағ	Энтпльпия, кДж/кг	Жылу мөлшері, кВт
Кіріс
Q1	Ткір = 803	159500	2233	98889
Сумма	-	159500		98889
Шығыс
Q2	-	-	530,8	14893
Q3	Тшығ	159500	qrшығ	Q3
Q4	Кабылданады		-	98,889
Сумма	-	159500	-	98889

 

Реактордың жылу балансынан  көретініміз Q₃ = Q₁ – Q₂ – Q₄ = 98,9 * 10³ – 14,89 * 10³ – 0,989 * 10³ =83,1 * 10³ кВт.

Реактордан шығатын газ өнімді қоспаның энтальпия мәнін (35) формула бойынша есептейміз

 

q^r_шығ = 83,1* 10³ *3600 / 159500 = 1880 кДж/кг

 

Реактордан шығатын  ағынның температурасының Т_шығ  сандық мәнін анықтау үшін реактордан шығатын қоспа құрамын анықтап, қосымша график салу қажет.

Реактордан шығатын  қоспа құрамы Кесте 11- дегі мәліметтерге сүйеніп, Кесте 14 - те көрсетілген.

Қосымша график салу үшін 713 К және 743 К температуралардың  сандық мәнін аламыз.

 

 

 

 

 

 

Кесте 14 – Реактордан шығатын газ құрамы

 

Компо- неттер	Молекулярлы масса, Мi	ni мөлшері, кмоль/сағ	у'i құрамы,моль үлес	Miу'i	уi = Miу'I / Mc құрамы,масса үлес
H2	2	8782,02	0,7905	1,58	0,1099
CH4	16	404,39	0,0364	0,58	0,0405
C2H6	30	497,21	0,0447	1,34	0,0936
C3H8	44	371,52	0,0335	1,47	0,1026
C4H10	58	112,05	0,0101	0,58	0,0404
C5H12	78	79,56	0,0072	0,52	0,0363
CnH2n-6	102,55	424,27	0,0382	3,92	0,2734
CnH2n	108,55	30,06	0,0027	0,29	0,0202
CnH2n+2	110,55	407,77	0,0367	4,06	0,2831
Сумма	-	11109,25	1,0000	14,34	1,0000

 

713 К және 743 К температурадағы  энтальпия мәндері Кесте 15 -те көрсетілген

 

Кесте 15 – Берілген температуралардағы қоспаның энтальпиясы

 

Компо- неттер	Молекулярлы масса, Мi	Энтальпия, кДж/кг
		713К		743К
		qrтi	qrтi yi	qrтi	qrтi yi
H2	0,1099	6374	694,1	6818		750,3
CH4	0,0405	1274	51,5	1383		55,9
C2H6	0,0936	1120	104,7	1223		114,3
C3H8	0,1026	1098	112,5	1196		112,5
C4H10	0,0404	1095	44,2	1193		48,2
C5H12	0,0363	1090	39,6	1186		43,0
CnH2n-6	0,2734	1408	382,9	1504		410,8
CnH2n	0,0202	1402	28,3	1500		30,3
CnH2n+2	0,2831	1399	396,1	1497		423,8
Сумма	1,0000	-	1856,6	-		1999,1

 

Кесте 15 бойынша салынған қосымша  график  Сурет 4 - те көрсетілген.

График бойынша q^r_шығ = 1876 кДж/кг энтальпия Т_шығ  = 724 К температураға сәйкес келетінін көреміз. Бірінші реактордағы температуралық ауытқу тең 803 – 724 һ = 79 К.

 

 

Сурет 4 –  Энтальпияның температураға тәуелділігін көрсетін график

 

 

6.3   Реактордың негізгі размерлері

 

Реактордың диаметірін есептеген  кезде катализатор қабатындағы  қысымның ауытқуы ∆ р_қаб келтірілген мәннен аспауы керек.

Бекітілген қондырғыларда шикізатты тарамдалған енгізу реакторлары қолданылады. Реактордың гидравликалық қарсы тұру мөлшері тең 0,158 * 10⁶ Па. ∆ р_қаб мөлшерін (36) формуламен есептейміз

 

[∆ рқаб] = 0,5

(36)

 

мұндағы 0,5 – реактордағы  жалпы гидравликалық қарсы тұрудың қабаттың қарсы тұру үлесі;

n_p – реакторлар саны.

 

[∆ р_қаб] = 0,5

= 26300 Па

 

          Келесі есеп бойынша алынған мәніміз дәлелденуі керек. ∆ р_қаб мөлшерін есептеу үшін (37) формуланы қолданамыз

 

= * ( )0,35

(37)

 

мұндағы  – реактордағы 1 м биіктіктегі (жуандық) катализатор қабатының жоғалуы, Па/м;

𝜆 – қабаттың бөліктенуі ;

w – сүзу жылдамдығы, м/с;

р_см – газдың тығыздығы, кг/м³_;

v _см – кинематикалық тұтқырлық, м²/с;

d_э – катализатор бөлшектерінің диаметірінің эквиваленті,м.

Катализатор бөлшектерінің  реттелген жорамалман орналасу кезіндегі  катализатор қабатының бөліктенуін (38) формуламен анықтаймыз

 

𝜆 =

(38)

 

мұндағы  V_ш – шар көлемі,м³;

V_куб – шар айналасында сипатталатын куб көлемі, м³.

Риформингтің цилиндірлік  бөлшекті алюмоқорғасынды катализаторының  диаметрі 2 – 3 мм және биіктігі 4 – 5 мм. Егер цилиндрдің диаметрін d = 0,003 м ал биіктігін H = 0,005 м - ге тең болады деп алсақ, көлемін (39) формуламен  есептейміз

 

Vш =

(39)

V_ш =

= 35,5 *10^-9 м³

 

d_э эквивалентке тең, шардың айналасын сипаттайтын куб жағының шар диаметірін (40) формуламен шығарамыз

 

dэ =

(40)

 

d_э =

= 4,06 * 10^-3 м

 

V_куб = 3 кезіндегі бөлшектенудің сандық мәнін (38) формуламен анықтаймыз

 

𝜆 =

= 0,524

 

Газ қоспасының құбыр торындағы радиалды сүзілген жылдамдығын (41) формула бойынша табамыз

 

W =

(41)

 

мұндағы  – реактордың бос қимасынан өтетін газ көлемі, м³/с;

– құбырдағы тордың ауданы,м².

V_сек шамасын (42) формуламен анықтаймыз

 

=

(42)

 

мұндағы G – реактордағы газ қоспасының саны,кг/сағ;

 – реактордағы орташа температура,К

Z = 1 – газдың қысылу коэффиценті;

 – газ қоспасының орташа молекулярлы массасы;

 – реактордағы орташа қысым, Па.

Реактордағы орташа температура  тең : = ( )/ 2 = (803 + 724)/2 = 763,5 К.

Реактордағы орташа қысымды (43) формуламен анықтаймыз

=

(43)

 

 = = 3,41*10⁶ Па

 

Онда реактордың бос  қимасынан өтетін газ көлемін (42) формулаға қойып есептейміз

 = =5,68 м/с

 

Құбырдың торларының ауданын (44) формула бойынша табамыз

 

Fc =  пDcHc

(44)

 

мұндағы Dc – құбырдың торларының диаметрі,м;

Hc – тор биіктігі,м.

Реактор диаметірін Dр = 2,2 м ал тор диаметірін Dc = 0,5 м деп алып, тордың биіктігін (45) формуламен есептейміз

 

Hc = Hқаб – 0,4

(45)

 

мұндағы H_қаб – реактордағы катализатор қабатының биіктігі,м.

Стакандағы  катализатор  қабатының биіктігін (46) формула бойынша шығарамыз

 

Hc =

(46)

 

мұндағы – стакандар арасындағы сақиналы қиманың ауданы,м².

 шамасын (47) формуламен табамыз

 

(47)

 

= 3,14 м²

 

Реактордағы катализатор  қабатының биіктігін (46) формула бойынша есептейміз

 

H_қаб =

= 3,64 м