Расчетная часть

Данные для расчета:

Температура катализатора на входе в реактор T₀ = 625ºC;

Температура в реакторе T = 555ºC;

Объемная скорость по бутану V_G = 210 час^-1;

Коэффициент межфазного обмена β = 0,5 с^-1;

Выход бутилена Y_B = 32 %;

Селективность S_B = 72%.

1. Константы скоростей реакции первого порядка:

Находим константу скорости реакции первого порядка:

.

Через равновесные концентрации реагентов ее можно выразить:

.

Далее в пересчете на 1 моль бутана в 1 литре:

Образуется бутилена:

Образуется водорода:

Найдем степень конверсии бутана:

.

Откуда,

Тогда равновесная концентрация непрореагировавшего бутана:

Подставляя в выражение для K₁, получим:

Для параллельных реакций зависимость констант скоростей реакций описывается выражением:

;

где w₁ и w₂ – скорости протекания реакция дегидрирования и крекинга соответственно.

Так как порядок реакций дегидрирования равен порядку реакций крекинга, реакция дегидрирования и крекинга являются реакциями первого порядка, то S_R не зависит от концентрации:

.

Откуда,

Сравним результат с данными полученными при расчете по эмпирической зависимости константы скорости реакции от температуры среды:

При T = 828 K (555ºC)

Откуда,

Сравнение результатов расчета:

2. Размеры реактора дегидрирования

Условие:

расход бутана G_B=12т/час;

плотность кипящего слоя ρ=700кг/м³;

размер частиц катализатора d_з=0,05 мм;

скорость псевдоожижения U_п=0,05м/с;

число псевдоожижения φ=4.

Расход бутана.

Находим количество моль бутана в 12 тоннах:

Находим объем бутана при давлении P=130 КПа (давление в реакторе дегидрирования), при температуре T=838К (температура в реакторе дегидрирования) по уравнению Менделеева-Клайперона:

Тогда объемная скорость бутана в пересчете на секунду:

Линейная скорость бутана по условию U_п=0,05м/с, тогда площадь сечения аппарата:

Откуда диаметр аппарата:

.

Плотность бутана при условиях в реакторе:

Где М – молярная масса бутана, 58г/моль; Р – давление в реакторе, 130 КПа; R – газовая постоянная, 8,31 Дж/(моль*К); Т – температура в реакторе, 828К.

Найдем порозность псевдоожиженного слоя ε используя систему уравнений:

где ε – порозность кипящего слоя; ρ_в – плотность бутана при условиях в реакторе, 1,179 кг/м₃; ρ_к – кажущаяся плотность катализатора; U_п – скорость псевдоожижения, 0,05м/с; d – диаметр частиц катализатора, 0,05мм; μ – динамическая вязкость бутана при условиях в реакторе,0,000373 пз.

Первое уравнение описывает плотность кипящего слоя, второе используется для нахождения порозности кипящего слоя, третье и четвертое для нахождения значения критериев описывающих гидродинамику потока.

Решаем систему уравнений:

Находим решение уравнения

Методом итераций:

Порозность слоя ε =0,665

Объем занимаемый катализатором:

Где V_В – объемный расход бутана, 10173,4 м³/час; V_G – объемная скорость по бутану, 210 час^-1.

Объем реактора:

Высота реактора:

Рассчитанные размеры плохо согласуются с теоретическими данными:

Диаметр 5,9-6,4 м

Высота 29-34 м

Объем 792-1100 м³.
Список литературы.

1. Минскер К. С., Сангалов Ю. А. Изобутилен и его полимеры. М.: Химия, 1986.

2. Адельсон С. В., Вишнякова Т. П., Паушкин Я. М. Технология нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1985.

3. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1988.

4. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1973.

5. Огородников С. К. Справочник нефтехимика. Л.: Химия, 1978.

6. Жоров

7. Барон Н. М., Пономарёва А.М., Равдель А.А. Краткий справочник физико-химических величин. СПб.: «Иван Фёдоров», 2002.

8. Сарданашвили А. Г., Львова А. И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. М.: «Химия», 1980.

Date: 2015-07-27; view: 1019; Нарушение авторских прав