Тепловой баланс регенератора.
В регенераторе происходит выжигание кокса с поверхности катализатора в потоке подаваемого в аппарат воздуха.
Тепловой баланс регенератора может быть записан в виде
,
где - количество теплоты с отработанным катализатором, (кДж);
- количество теплоты с воздухом, (кДж);
- количество теплоты, выделяющейся при горении кокса, (кДж);
Таблица 2.2.
Тепловой баланс реактора (Р-1)
Наименование | t, °С | с, кДж/(кг*К) | Ι, кДж/кг | G, кг/ч | Q, МДж/ч | |
Приход тепла: 1. С сырьем (жидк.) 2. С рециркулятором (жидк.) 3. С катализатором (регенерированным) 4. С водяным паром | 0,897 0,937 - - | - - 1,1 2,0 | 694,9 794,5 660,0 940,0 | 100 000 10 000 0,005 | 69 490 7 945 0,66 0,0047 | |
ВСЕГО Расход тепла: 1. С газовой фракцией (М=32) 2. С парами бензина 3. С парами легкого газойля 4. С парами тяжелого газойля 5. С парами рециркулята 6. С водяным паром 7. С катализатором 8. С коксом 9. Теплота реакции 10. Потери тепла | - - - | - - 0,735 0,898 0,937 0,937 - - - - - | - - - - - - 2,0 1,1 2,0 - - | - 1828,0 1565,9 1468,7 1450,3 1450,3 980,0 528,0 960,0 210,0 - | - 15 000 43 300 24 000 11 100 10 000 0,005 100 000 - | 77 435+ 0,6647 27 420 67 803 35 249 16 098 14 503 0,0049 0,528 21 000 |
ВСЕГО | - | - | - | 177 933+ 0,5329 |
- количество теплоты регенерированного катализатора, (кДж);
- количество теплоты дымовых газов, (кДж);
- тепловые потери, (кДж);
Температура отработанного катализатора определяется из теплового баланса реактора или принимается в пределах 480 - 520°С. Температура регенерированного катализатора – 600 - 750°С. Температура уходящих газов на 15 - 20°С выше температуры кипящего слоя.
Количество теплоты ( ,кДж), выделяющейся при сгорании 1 кг кокса определяют по формуле:
(28),
где , - массовая доля углерода в коксе, сгорающего до и СО;
, - массовые доли водорода и серы в коксе;
, , , - удельные тепловые эффекты реакции окисления соответственно до , СО, Н2О (пар), SO2 (кДж/кг).
Тепловые эффекты можно принять равными:
= 33927 – 34069 кДж/кг;
= 10269 – 10314 кДж/кг;
= 121004 – 121025 кДж/кг;
= 32790 – 32932 кДж/кг.
Тепловые потери ( , кДж) можно определить из уравнения теплопередачи (29),
где К – коэффициент теплопередачи, равный 2,3 – 4,6 Вт/м2*К),
S – площадь внешней поверхности регенератора, м2;
- разность между температурами внутри аппарата и окружающей средой.
Из теплового баланса регенератора можно определить массовый расход циркулирующего катализатора, зная кратность его циркуляции Кц, и наоборот
Кц = Gк/Gс (30),
где Gк – расход циркулирующего катализатора, кг/с;
Gс - расход сырья, кг/с.
Пример 2.3. Составить тепловой баланс регенератора для примера 2.2.
Приняты: расход воздуха = 12 кг на 1 кг сжижаемого кокса; теплота сгорания кокса = 30 000 кДж/кг.
Решение: Тепловой баланс регенератора представлен в таблице 2.3.
Приравнивая приход тепла в регенератор = 590 524 МДж/ч и его расход = + 552 395 МДж/ч, находим избыток тепла = 38 129 МДж/ч.
Необходимо отметить, что фактическое значение будет ниже на величину тепловых потерь в системе реактор – регенератор. При более точных расчетах в тепловом балансе реактора учитывают также теплоту адсорбции катализатором водяного пара, а в балансе регенератора – теплоту десорбции этого пара.
Таблица 2.3.
Тепловой баланс регенератора (Р-2)
Наименование | t, °С | Ι, кДж/кг | G, кг/ч | Q, МДж/ч |
Приход тепла: 1. С катализатором 2. С коксом 3. С воздухом 4. Тепло сгорания кокса | - | 30 000 | 762 500 72 000 | 402 604 180 000 |
ИТОГО Расход тепла: 1. С регенерированным циркулирующим катализатором 2. С дымовыми газами 3. Избыток тепла (и потери) | - - | - - | - 762 500 78 000 - | 590 524 503 255 49 140 |
ИТОГО | - | 552 395 + |