Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 10
Предельные производительности одной ветви пирозмеевика
Предельная производительность ветви реактора Св кг/час) при диаметре змеевика
3,5'
4"
4,5"
2600
3800
4100
Пропан ......
2800
4100
4400
3200
4700
5000
3300
4800
5200
Тепловая нагрузка одной ветви (включая секцию конвективного подогрева) составляет около 3,5—4 млн. ккал/час. В практике используют реакторы тепловой мощностью от 2,4 до 7,5 млн. ккал/час. Длина трубы 8—12 м.
Посекционный расчет реакторов. После предварительного расчета реакюра, выбора основных технологических и конструктивных параметров, составления предварительного графика изменения температур по длине реактора T = / (L113) (см. рис. 44) проводят посекционный расчет реактора. В одну расчетную секцию необходимо включать не более двух труб, лучше одну. Для этого задаются следующими величинами (для одной трубы):
а) изменением температуры газа в трубе А Ti, 2 = Ti — Тч., получая эту величину по графику T = / (Lp3) (рис. 44) (Ti — температура в начале трубы, Tг — в конце ее);
б) изменением давления в трубе A pi, % = pi — рч. (pi — давление в начале трубы, рг — в конце ее);
в) изменением числа молей по сравнению с начальным продуктом А Л;г> 2 = Ht1 — Wf2.
Расчет реактора проводят по методу последовательных приближений. Поэтому при расчете первоначально могут быть приняты любые значения A pi, 2 и А и'Ь2, Однако для ускорения расчета и уменьшения числа попыток рекомендуется воспользоваться результатами экспериментов и аналогичных расчетов, приведенных на рис. 38-41.
Для предварительного определения А Рі,2в первой трубе можно
воспользоваться соотношением Ap112 = —Расчет проводят в еле-
дующем порядке.
1. Определяют средние значения величин за первой трубой:
T2 = T1-J-A Tь2 °С, P2 = P1 + А ри2 ата, молей і-го компонента
W2 = U1 -f- А п1;
моль сырья
2. Находят параметры газа и условия в конце трубы:
а) теплоемкость
Ср = ^r4 он + (Sn PO Т + (2»i YO T2 ккал/молъ °С, (III. 46)
где Hi — мольные концентрации компонентов; си, рЧ и у% — постоянные коэффициенты;
б) вязкость ц (в микропуазах) по уравнению Хоугена и Ват-сона [64]
In р0'2 = - 0,1208 + 0,1354 In Т;
в) падение давления в трубе
Д Jj112 = 7,41- 10~V'2"!~ кг/см2. (III. 47)
Уравнение составлено для массовой скорости 112 кг/м2 сек. При других значениях массовой скорости Gi падение давления в трубе составит:
ApG = APu2 (-?-)2- (III. 47а)
3. Определяют константы скорости hi отдельных реакций по графикам или по уравнениям кинетики процесса; находят значения констант равновесия К по табл. 2.
4. Рассчитывают скорости реакций (г<).
5. Находят отрезок времени А т, в течение которого пирогаз проходит через трубу. При этом принимают, что скорость по всей длине трубы равна значению ее во входном сечении
w,2 = —і-- м/сек, (1U- 4с)
/tp P
Дт = ^- сек., (III. 48а)
где Li — длина расчетной секции.
6. По каждой реакции определяют изменение концентрации компонентов:
Ami,2=rii,2FAT' (III. 49)
где V — сбъем секции В M3.
7. Рассчитывают концентрацию каждого компонента за трубой
nh = пп + Апіі,2 (III. 50)
и изменение концентрации
і\Пі = п —у = —'—-= —моль/моль сырья. (III. 51)
8. Записывают уравнение теплового баланса процесса
Q = а #т +сР а Т\Л .
Для определения а #3, сначала находят тепло реакции при 8000K
а #800 = 2 a Hi 800п AZ- . (III. 52)
Тепло, необходимое для проведения реакции при температуре Т:
т
а.ят = а #8оо + / a CpdT, (III. 53)
800
где...л ср = 2 ш а щ + (2 рЧ л щ) Г + (2 у* а m) ^2- (ИІ. 53а)
¦Из уравнения теплового баланса находят значение теплового потока Q, необходимое для повышения температуры на заданную величину а Tl, 2
Q=l\Ht+cpATU2. (III. 54)
Кроме того
Q = qS = qLnd ккал/молъ сырья. (III. 55)
Если величина q = —у^—г- будет больше указанной в табл. 8 или 9, необходимо изменить характер кривой T = J(Lp3), уменьшив наклон кривой .
У. Проверяют степень приближения к равновесию основной реакции дегидрирования.
В последних секциях реактора в связи с повышением Tf мператур и абсолютных скоростей реакций желательно степень приближения
к равновесию уменьшить, как показано на рис. 44. Если эта величина превышает 0,65, необходимо уменьшить тепловой поток, т. е. уменьшить наклон кривой UTIdL93.
Полученные в результате расчета первой секции величины являются исходными для расчета следующей секции.
Полученная в результате расчета кривая тепловых нагрузок по длине реактора является исходным материалом для проектирования газогорелочных устройств реактора.
Разбавление водяным паром при расчете реактора учитывается следующим образом. При определении скорости реакции п и состава продуктов пиролиза в расчетные уравнения подставляют не полное значение давления р, а р(1—ян 0), где nR^Q — молярная концентрация водяного пара. При составлении уравнения теплового баланса и определении гидравлического сопротивления системы присутствие пара обязательно учитывается.
