Проект установки гидрокрекинга вакуумного газойля

 
 

Продолжение таблицы 2.4 

Компонент/поток	G19		G20		G21		G22		G23		G24
	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.
H2О	6,6	0,44	1540	99,5	18	0,03	6	0,03	12	0,03	375	0,39
NH3
H2S	378	25,73	7	0,5	1777	3,51	591	3,51	1187	3,51
H2	19	1,15
CH4	244	16,6			96	0,19	32	0,19	64	0,19
C2H6	148	0,07			708	1,4	180	1,4	528	1,4
C3H8	253	17,22			2906	5,75	974	5,75	1932	5,75
i-C4H10	241	16,4			5886	11,64	1972	11,64	3914	11,64
n-C4H10	117	7,96			3861	7,64	1294	7,64	2567	7,64
i-C5H12	91	6,19			6641	13,14	2225	13,14	4416	13,14	32	0,03
n-C5H12	34	2,31			3131	6,19	1049	6,19	2082	6,19	23	0,02
2-метилпентан	27	1,83			5170	10,23	1732	10,23	3438	10,23	181	0,19
n-C6H14	8,34	0,56			2164	4,28	725	4,28	1439	4,28	105	0,11
Метилциклопентан	7,6	0,51			2339	4,62	784	4,62	1555	4,62	147	0,15
Циклогексан	1,5	0,1			583	1,15	206	1,15	377	1,15	61	0,06
Бензол	2	0,13			556	1,1	186	1,1	370	1,1	24	0,02
Сырье (ТВГ)
Легкий  бензин	27	1,83			19956	39,48	6686	39,48	13270	39,48	17181	18
Тяжелый бензин											8455	8,85
Керосин											13653	14,3
Дизельная фр.											23294	24,4
Неконв. (тяж.ост.)											30053	31,49
ИТОГО:	1469	100	1547	100	50536	100	16927	100	33609	100	95435	100

 
 

Окончание таблицы 2.4

Компонент/поток	G25		G26		G27		G28		G29		G30		G31		G32
	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.	кг/ч	% мас.
H2О	2272	100							375	1,43			2647	100
NH3
H2S
H2
CH4
C2H6
C3H8
i-C4H10
n-C4H10
i-C5H12									32	0,12	32	5,57
n-C5H12									23	0,08	23	4,01
2метилпентан									181	0,69	181	31,64
n-C6H14									105	0,4	105	18,3
Метилциклопентан									147	0,56	147	25,63
Циклогексан									61	0,23	61	10,63
Бензол									24	0,09	24	4,18
Сырье (ТВГ)
Легкий бензин									17181	65,55					17181	67,02
Тяж. бензин									8455	32,25					8455	32,98
Керосин			13653	100
Дизельнаяфр.					23294	100
тяж. ост.							30053	100
ИТОГО:	2272	100	13653	100	23294	100	30053	100	30707	100	573	100	2647	100	25636	100

 

    В табл. 2.5 приведены расходные коэффициенты вспомогательных материа-лов на одну тонну сырья.

    Таблица 2.5

    Расходные коэффициенты на одну тонну сырья

Наименование  материала	Расходный коэффициент
ВСГ	G10/G1 = 2958/112500 = 0,0262
Водяной пар	(G17 + G25)/G1 = = (1898+2272)/112500 = 0,037
Промывная вода	G6/G1 = 9691/112500 = 0,0861

 

    2.3.2. Расчет теплового баланса. Целью расчета теплового баланса является определение количества подаваемого в реакторы водородсодержащего газа (квенча) и температуры газопродуктовой смеси на выходе из реактора гидрокрекинга.

    На  рис. 2.4. представлена схема тепловых потоков реакторного блока установки гидрокрекинга.

Схема тепловых потоков 

    

    Р-1 – реактор гидроочистки; Р-2 – реактор гидрокрекинга.

    Рис. 2.4.

    Условные  обозначения, принятые при расчете:

Qс – приход тепла с газосырьевой смесью, кВт;

Qвс1 – приход тепла с водородсодержащим газом, кВт;

Qр-1 – приход тепла при протекании экзотермической реакции в Р-1, кВт;

Qкв1 – приход тепла с водородсодержащим газом (квенч в Р-1), кВт;

Qп1 – потери тепла в окружающую среду из Р-1, кВт;

Qвс2 – приход тепла с водородсодержащим газом в Р-2, кВт;

Qкв2 – приход тепла с водородсодержащим газом (квенч в Р-2), кВт;

Qр-2 – приход тепла при протекании экзотермической реакции в Р-2, кВт;

Qп2 – потери тепла в окружающую среду из Р-2, кВт;

Т₂ – температура ГСС в Р-1, ºС;

Т₃ – температура ГПС из Р-1, ºС;

Т₄ – температура ГПС в Р-2, ºС;

Т₅ – температура ГПС из Р-2, ºС;

    Исходные  данные для расчета теплового баланса:

1. Температура  ГСС, поступающей в реактор  Р-1 362ºС;

2. Температура  ВСГ, подаваемого на охлаждение (квенч) 73ºС;

3. Температура ГПС после Р-1 404-405ºС;

4. Температура  ГПС перед Р-2 395-397ºС;

5. Тепловой  эффект реакции гидроочистки 384 кДж/кг /1/;

6. Тепловой  эффект реакции гидрокрекинга 550 кДж/кг (рис. 2.5) /1, с.275/;

7. Потери  тепла в окружающую среду составляют 3%;

8. Степень  конверсии сырья в реакторе  гидроочистки 15%, в реакторе гидрокрекинга – 70%. 

    Зависимость теплового эффекта гидрокрекинга  вакуумного газойля 

     западносибирских нефтей

Рис. 2.5. 

    Определим энтальпию потока вс1 по формуле: 

    Н = ΣН_i·X_i,                                                            (2.5)

    где X_i – массовая доля компонента в смеси. 

    Н_i – энтальпия компонентов смеси, рассчитанная для УВ и неорганических газов по формуле /33, с. 423/: 

    Н_{г. i} = (А₀ + А₁(Т/1000) + А₂(Т/1000)² + А₃(Т/1000)³ + А_-2(Т/1000)^-2)_i·t/М_i +ΔН_{ф.п. i}

    где А₀, А₁, А₂, А₃, А_-2 – коэффициенты уравнения,

    Т – температура, К,

    t – температура, ºС.

    М – молярная масса компонента смеси.

    ΔН_ф.п.i – теплоты фазовых переходов компонента (если таковые имеют место) в интервале температур от 0ºС до t ºС.

    Энтальпия нефтяных паров рассчитана по формуле /25, с. 85/: 

    Н_н.п.i = 165,67 – 86·ρ_288i + (0,5409 – 0,134·ρ_288i)·Т + (0,00234 – 0,00059·ρ_288i)·Т²,

    где ρ_288i – плотность нефтяной жидкости при 288 К.

    Энтальпия нефтяных жидкостей рассчитана по формуле /25, с. 85/: 

    Н_н.ж.i = 0,00218·Т² + (2,2864 – 1,9469·ρ₂₈₈)·Т + 531,51·ρ₂₈₈ – 785,57

     

    Тогда:            

    Нвс1 = 737,77·0,004 + 986,8·0,00011 + 422,1·0,1104 + 5309,3·0,4395 +     

  + 1233,3·0,17 + 1121,5·0,0619 + 1105·0,0719 + 1101,4·0,0565 + 1093,3·0,0268 +      

+ 1090,9·0,0205 + 1084,3·0,0075 + 1089,6·0,0064 + 1078·0,0021 + 987,2·0,0022 +        + 1017,7·0,0005 + 762,3·0,0005 + 1136,53·0,016 + 1129,58·0,0009 = 2895 кДж/кг 

    Найдем  энтальпию потоков Н(кв1), Н(кв2), Н(вс2):

    Н(кв1, кв2, вс2) = 137,4·0,004 + 158,8·0,00011 + 74,8·0,1104 + 1060·0,4395 +

+ 172·0,17 + 142,72·0,0619 + 138,44·0,0719 + 138,6·0,0565 + 138,4·0,0268 +

+ 138,9·0,0205 + 137,6·0,0075 + 138,63·0,0064 + 137,19·0,0021 + 112,6·0,0022 +

+ 110·0,0005 + 90·0,0005 + 476,04·0,016 + 472,58·0,0009 = 548 кДж/кг 

    Найдем  количество теплоты, приходящее с сырьем:

    Qc = G1·H1 = 31,25·890,8 = 27837,5 кВт 

    Рассчитаем  количество теплоты, выделяющейся при  протекании реакции: 

    Qр-1 = G1·Hр-1·X,                                                            (2.6)

    где Х – степень конверсии. 

    Qр-1 = 31,25·384·0,15 = 1800 кВт 

    Зная  состав потока и его температуру  на выходе из р-1, найдем Qгпс-1:

    Qгпс-1 = ΣGгпс-1i·Нгпс-1i = 0,04028·834,4 + 0,07278·1131,7 +                                              + 1,5583·480,13 + 3,935·5934,43 + 1,65139·1436,61 + 0,61389·1307,7 +                                                 +  0,74833·1286,57 + 0,63833·1280,73 + 0,31778·1271,98 + 0,29472·1269,13 +          + 0,11833·1260,9 + 0,14139·1265,49 + 0,0544·1254,23 + 0,05944·1154,42 +        

     + 0,01611·1194,74 + 0,01417·886,96 + 26,5411·1031,02 + 1,1197·1258,71 +                                + 0,35·1251,11 + 0,555·1237 + 0,94·1230,5 + 1,213·1097,63 = 62835,7 кВт

    Учитывая  потери тепла в окружающую среду (3%):

    Qгпс-1 = 62835,7 – 62835,7·0,03 = 62835,7 – 1885,7 = 64720 кВт 

    Составим  тепловой баланс для р-1:

    Qвс1 + Qс + Qр-1 + Qкв1 = Qп-1 + Qгпс-1

    Найдем  неизвестные потоки  Qвс1 и Qкв1, составив систему уравнений:

    

    Qп-1 + Qгпс-1 = G(вс1)·Н(вс1) + G(кв1)·Н(кв1) + Qс + Qр-1                      (2.7)

    G(вс1) + G(кв1) = 9,77,

    где 9,77 – суммарный поток ВСГ G₁₃ (см. подраздел 2.3.1)  

    Решив систему, получим:

    G(вс1) = 7,1 кг/с = 25560 кг/ч

    G(кв1) = 2,67 кг/с = 9612 кг/ч 

    Выходящую из р-1 ГПС перед подачей в р-2 необходимо охладить до 397ºС водородсодержащим газом (квенч) с температурой 73ºС.