Изомеризация н-пентана в изопентан

Компоненты	Кг/час	%(масс)	Кмоль/час	%(мол)
Метан	41,54	0,3	2,6	1,26
Этан	96,94	0,7	3,23	1,57
Пропан	180,03	1,3	4,09	1,99
С4	207,72	1,5	3,58	1,74
Изопентан	15098,1	96,2	209,7	93,44
Итого	15624,33	100	223,2	100

 

     Таблица 5.13. Состав циркулирующего газа.

Компоненты	Кг/час	%(масс)	Кмоль/час	%(мол)
Водород	2642,4	23,20	1321,2	89,65
Метан	540,68	5,60	33,79	2,5
Этан	395,86	4,10	13,19	0,98
Пропан	280,00	2,90	6,36	0,47
С4	115,86	1,20	2,00	0,15
Н-пентан	3562,73	36,90	49,48	3,66
Изопентан	2491,01	25,80	34,6	2,56
С6 и выше	28,67	0,30	0,34	0,03
Итого:	10057,21	100,00	1460,96	100

 

 

Таблица 5.14. Состав и количество отдувок циркулирующего газа.

Компоненты	Кг/час	%(масс)	Кмоль/час	%(мол)
Водород	35,14	22,30	17,57	88,71
Метан	7,65	5,50	0,48	2,64
Этан	6,54	4,70	0,22	1,21
Пропан	4,45	3,20	0,10	0,55
С4	3,34	2,40	0,06	0,33
Н-пентан	50,76	36,50	0,70	3,85
Изопентан	35,32	25,40	0,49	2,70
Итого:	143,2	100,00	19,62	100

 

 

 

Таблица 5.15. Фракция, идущая на изомеризацию.

Компоненты	Кг/час	%(масс)	Кмоль/час	%(мол)
Водород	2642,4	7,21	1321,2	72,07
Метан	541,88	1,61	33,88	2,02
Этан	396,87	1,18	13,23	0,79
Пропан	278,57	0,83	6,33	0,38
С4	114,48	0,34	1,97	0,12
Н-пентан	31706,5	86,53	440,4	24,02
Изопентан	634,1	1,73	8,8	0,48
С6 и выше	190,80	0,57	2,22	0,13
Итого:	36505,6	100	1828,03	100

 

 

 

 

 

Таблица 5.16. Фракция, выходящая из реактора.

Компоненты	Кг/час	%(масс)	Кмоль/час	%(мол)
Водород	2642,4	6,72	1321,2	70,39
Метан	583,85	1,62	36,49	2,12
Этан	492,27	1,37	16,41	0,95
Пропан	461,74	1,28	10,49	0,61
С4	324,36	0,9	5,59	0,32
Н-пентан	17714,05	49,17	246,03	14,3
Изопентан	15098,1	38,41	209,7	11,17
С6 и выше	190,80	0,53	2,22	0,13
Итого:	37507,57	100	1848,13	100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

 

5.1 Реактор Р-11

           Назначение: проведение реакции изомеризации н-пентана в изопентан на алюмоплатиновом катализаторе ИП-62.

5.1.1. Тепловой баланс реактора.

     Уравнение теплового  баланса:

ΣQприх. = ΣQрасх.

ΣQприх. = QС + Qр-ции,

     где: Qc – тепло, приносимое с сырьем.

     Тепловой эффект реакции  изомеризации н-пентана в изопентан:

     ΔН0р-ции = ΣΔН0700пр. – ΣΔН0700исх.

     для н-пентана ΔН0700 = 173,80 кДж/моль,

     для изопентана ΔН0700 = 181,59 кДж/моль.

     ΔН0700р-ции = 181,59-173,80=7,79 кДж/моль

     где ΔНр = 7,79 кДж/моль – тепловой эффект реакции.

     g = 427,1 кмоль/час – количество н-пентана, участвующего в реакции.

     Qр-ции = 427,1 * 7,79 = 3327558,84 кДж/час.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Таблица 6.1. Тепловой баланс реактора.    

Компоненты	Сырье, Кг/час	T0C	Теплосодержание, кДж/кг	Количество тепла, кДж/час
Приход
Водород	2642,4	380	5478,84	14477286,82
Метан	541,88	380	1596,39	865051,81
Этан	396,87	380	1596,39	633559,3
Пропан	278,57	380	1596,39	444706,36
С4	114,48	380	1596,39	182754,72
Н-пентан	31547,19	380	1424,6	44942126,87
Изопентан	2759	380	1424,6	3930471,40
С6 и выше	190,80	380	1391,08	265418,06
Q реакции				3327558,34
Всего	38471,19			69068933,68
Расход
Водород	2642,4	390	5625,49	14864794,78
Метан	583,85	390	1676	978532,60
Этан	492,27	390	1676	825044,52
Пропан	461,74	390	1676	773876,24
С4	324,36	390	1676	543627,36
Н-пентан	17714,05	390	1437,17	25457569,82
Изопентан	16099,87	390	1432,98	23070791,71
С6 и выше	190,80	390	1407,84	268615,87
Q потерь				214574,55
Всего	38509,34			66997427,45

 

Определение тепловых потерь.

     Приближенное определение  поверхности реактора производим  по формуле:

     S = π*D*Hц +2π*R*hд,

где D = 3,1м. – наружный диаметр реактора;

        R = 1,53м. – радиус эллиптических днищ;

        Нц – 5,0 м. – высота цилиндрической части корпуса реактора;

        Hд = 0,75м. – высота эллиптического днища.

          S=3,14*3,1*5+2*3,14*1,53*0,75 = 55,9м2.

Тепловые потери:

      Qn = q*Sp = 916,12*55,9=51211,11ккал/час =214574,55 кДж/час.

Дисбаланс составляет:

     69068933,68 - 66997427,45 = 2071506,23кДж/час.

     (2071506,23/66997427,45)*100%=3%

5.1.2.Расчет тепловой изоляции реактора.

          Реактор  изнутри футерован жаропрочным  торкретбетоном.

1. Расчет температуры стенки реактора.

а)принимаем температуру в реакторе 3800С;

б) температуру окружающего воздуха 250С;

Толщина слоя торкретбетона – 125 мм;

в)аппарат внутри футерован:

Толщина панцирной сетки- 25мм;

Толщина стального корпуса – 62мм;

Теплопроводность торкретбетона – 0,44 ккал/м2ч0С;

Теплопроводность панцирной сетки – 10ккал/м2ч0С;

Теплопроводность стали – 50 ккал/м2ч0С.

     Принимаем α1=160ккал/м2час0С – коэффициент теплоотдачи от реакционных газов к стенке аппарата;

α2 – коэффициент теплоотдачи от наружной стенки в окружающую среду:

α2 = α2и + α2к,

где: α2и – коэффициент теплоотдачи излучением;

         α2к – коэффициент теплоотдачи конвекцией.

α2и=

     где: Т1 – температура поверхности аппарата, принимаем 1050С или 378К;

             Т2 – температура окружающей среды 298К.

             С =2ккал/м2ч0С – коэффициент излучения поверхности аппарата.

     α2 = 4,12ккал/м2час0С

     α2к =3,35 = 3,35 = 8,48 ккал/м2 час0С

     где: ω – скорость  ветра =10м/с;

              d – диаметр аппарата = 3,1м.

     α2 = 4,12+8,48 =12,6ккал/м2ч0С.

1. Определение теплового потока: 

      q =

2. Определим коэффициент теплопередачи по формуле:

     К =

     где: λст –теплопроводность материала стенки;

δст – толщина стенки.

К = = 2,58ккал/м2ч0С

q = = 916,12 ккал/м2ч.

3.Температура на границе соприкосновения  панцирной сетки и газа, 0С:

t1 = tr - = 380 – 361,7.

4.Температура на границе соприкосновения  панцирной сетки и торкретбетона, 0С: