Потери водорода с жидким гидрогенизатом
Мольную долю водорода, растворенного в гидрогенизате, можно рассчитать из условий фазового равновесия в газосепараторе высокого давления:
| x’H2 = y’H2 / Kр, | (2.5) |
где y’H2 - объемная концентрация водорода в циркулирующем газе;
Kр - константа фазового равновесия (для условий холодного газосепаратора при 230 °С и 5,0 МПа Kр = 30).
x’H2 = 0,8 / 30 = 0,027
Потери водорода от растворения в гидрогенизате G3 (% масс.) на сырье составляют:
G3  , | (2.6) |
Среднюю молекулярную массу сырья рассчитываем по формуле:
М =  , | (2.7) | |
 | (2.8) |
где 
– относительная плотность сырья при температуре 15°С,
,
М= 
кг/кмоль.
Вычисляем потери водорода с жидким гидрогенизатом:
G3 
Кроме этого, имеются также потери водорода за счет его диффузии через стенки аппаратов и утечки через неплотности, так называемые механические потери.
По практическим данным, эти потери составляют около 1% от общего объема циркулирующего газа.
Механические потери на сырье равны:
| G4 = х · 0,01 · MH2 · 100 / (ρ · 22,4), | (2.9) |
где х – кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм3 / м3;
ρ – плотность сырья, кг / м3.
G4 = 350 · 0,01 · 2 · 100 / (835 · 22,4) = 0,037 % масс.
Потери водорода с отдувом
В таблице 2.3 приведен состав водородсодержащего газа, подаваемого на установки гидроочистки.
Таблица 2.3 – Состав водородсодержащего газа
| Содержание компонента | H2 | CH4 | C2H6 | C3H8 | ∑C4H10 | C5+ |
| % (об.) | 85,0 | 7,0 | 5,0 | 2,0 | 1,0 | |
| % (масс.) | 29,4 | 19,4 | 26,0 | 15,2 | 10,0 |
Для нормальной эксплуатации установок гидроочистки содержание водорода в циркулирующем газе должна быть не ниже 70 % (об.). Уменьшению концентрации водорода способствует следующие факторы:
– химическое потребление водорода на реакции гидрирования и гидрогенолиза;
– растворение водорода в жидком гидрогенизате, выводимом с установки;
Концентрация водорода в системе повышается за счёт растворения углеводородных газов в жидком гидрогенизате и увеличения концентрации водорода в водородсодержащем газе, поступающем с других установок (например, установки каталитического риформинга).
В зависимости от требуемой степени очистки сырья определяется оптимальное нормальное давление водорода.
Расход водорода на отдув появляется в связи с тем, что для поддержания оптимального его парциального давления приходится непрерывно выводить (отдувать) из системы небольшую часть циркулируемого ВСГ и заменять его свежим водородом.
Примем расход 100%-го водорода на отдув Gотд=0,4% (масс.).
Общий расход водорода:
| GH2 = G1 + G2 + G3 + G4+Gотд | (2.10) |
GН2= 0,17+ 0+ 0,028+ 0,037+0,4 = 0,635 % масс.
Расход свежего водородсодержащего газа на гидроочистку равен:
 = GH2 / 0,29 | (2.11) |
где 0,29 – содержание водорода в свежем ВСГ, % масс.
= 0,635 / 0,29 = 2,19 % масс.