Расчёт размеров реактора гидроочистки

Требуемый объём катализатора

Требуемый объём катализатора находится по формуле:

(2.25)

где — расход сырья в кг/ч; = 245 098,04

— объёмная скорость подачи сырья, ч .

n — количество реакторов ( n = 1)

= 245098,04 / (835 ∙ 3 ∙ 1) = 97,84 м³

Геометрические размеры реактора

Принимаем цилиндрическую форму реактора и соотношение высоты к диаметру равным 2:1 или H = 2*D. Тогда

(2.26)

Диаметр реактора равен

(2.27)

Принимаем D =2,5 м.

Высота слоя катализатора в реакторах

Высота слоя катализатора составляет

Н_кат = 2·D = 2·3,5 =5,0 м.

Высота цилиндрической части реактора

h_цил=3·Н_кат/2=3·5,0/2= 7,5 м

Общая высота реактора:

Н= h_цил + D_р = 7,5 + 2,5 = 10,0 м. (2.28)

Приемлемость размеров реактора вследствие потери напора в слое катализатора дополнительно проверяется гидравлическим расчётом реактора. Потери напора в слое катализатора не должны превышать 0,2 – 0,3 МПа.

Расчёт потери напора в слое катализатора

Потеря напора в слое катализатора вычисляется по формуле:

(2.29)

где Н - высота слоя катализатора, м;

– порозность слоя;

­– линейная скорость движения потока, фильтрующегося через слой катализатора, м/с;

– динамическая вязкость, Па*с;

– средний диаметр частиц, м;

– плотность газа, кг/м³;

– ускорение свободного падения, м/с².

Порозность слоя вычисляется следующим образом:

,

(2.30)

где - насыпная плотность катализатора, равная 640 г/м³;

- кажущаяся плотность катализатора, равная 1210 кг/м³.

Таким образом: = 1 – 640/1210 = 0,48.

(2.31)

Линейная скорость потока равна

где V_см – объём реакционной смеси, включающий объём сырья V_c, и объём циркулирующего водородсодержащего газаV_ц, т.е.

) ( , × × + × × × × = P M t P Z G V C CP at C C C	Vсм = Vc + Vц,	(2.32)
		(2.33)

где ­– расход сырья в реактор, кг/ч;

– молекулярная масса сырья, кг/кмоль;

– средняя температура в реакторе, °С;

– коэффициент сжимаемости 1,0;

– давление в реакторе, МПа;

Средняя температура в реакторах, может быть вычислена следующим образом:

(370+395)/2 = 382,5 °С

Тогда

(2.34)

где – коэффициент сжимаемости, для газа, значительно разбавленного водородом = 1,0;

– расход циркулирующего ВСГ в реактор, кг/ч;

– молекулярная масса газа, кг/кмоль.

= 1 690,06 + 6 166,29= 7 856,35 м³ /ч

u = 4 · 7 856,35 /( ·3,4²·3600) = 0,240 м/с

Динамическая вязкость смеси определяется по её средней молекулярной массе:

(2.35)

По уравнению Фроста [22, с.4] находим динамическую вязкость:

(2.36)

кг·с/м²

Средний диаметр d=0,004м. Плотность реакционной смеси в условиях процесса равна:

(2.37)

Таким образом,

∆Р = 441,02·5= 2205,1 кгс/м²=0,022 МПа

Так как потеря напора в слое катализатора не превышает предельно допустимых значений 0,2-0,3 МПа, то к проектированию принимаем ранее рассчитанную форму реактора.