Реакторный блок установки каталитического крекинга

 

FЖ = 0.01S = 0.01×44.8 = 0.448 м2 (2.57)

 

Живое сечение одной решетки:

 

fЖ = FЖ/7 = 0.448/7 = 0.064 м2 (2.58)

 

Примем толщину решетки d=0.02 м, а диаметр отверстий в решетке d0=0.02 м. Тогда число отверстий в решетке будет равно:

 

nД = 4fЖ / pd2 = (2.59)

= 4×0.064 / 3.14×0.022 = 204

 

Суммарное живое сечение распределителя позволяет определить диаметр ствола, подводящего парокатализаторную смесь (рис. 5):

 

Dст = 1.128ÖFЖ = 1.128Ö0.445 » 0.75 м (2.60)

 

Диаметр каждого из семи ответвлений от центрального подводящего ствола:

 

D0 = 1.128ÖfЖ = 1.128Ö0.064 = 0.285 м (2.61)

 

Имея в виду, что рециркулят подается в псевдоожиженный слой катализатора минуя решетки, объем паров на подходе к решетке рассчитаем по формуле:

 

VП = (22.4åGi/Mi × TP × 0.1×106) / 3600×273mPpP (2.62)

 

где åGi/Mi - количество углеводородных и водяных паров, проходящих через решетку, кмоль/ч;

mP=7 - число решеток;

pP - давление в реакторе у решеток, Па.

Количество углеводородных и водяных паров, проходящих через решетку равно: åGi/Mi = 260000/360 + 10000/18 = 1277.7 кмоль/ч

Давление в реакторе у решеток:

 

pP = p + hrп.сg = 0.2×106 + 6.24×500×9.81= (2.63)

= 0.23×106 Па

 

В результате расчета получим:

VП = (22.4×1277.7×763×0.1×106) / 3600×273×7×0.23×106=

= 1.36 м3/с

Скорость паров в отверстиях решетки:

 

w0 = VP / fЖ = 1.34 / 0.064 = 21 м/с (2.64)

 

Гидравлическое сопротивление решеток рассчитаем по формуле [23]:

 

DpР = k1k2[0.35 + (1-j)2]rП/2 × w2 (2.65)

 

где k1 и k2 - поправочные коэффициенты;

j - доля живого сечения решетки;

rП - плотность паров, кг/м3.

По графикам рис. 5.2 найдем: k1=1.6; k2=1.0.

Доля живого сечения решетки:

 

j = fЖ / fP = 0.064 / 3.8 = 0.0168 (2.66)

 

Плотность паров равна:

 

rП = (273МПpР) / (22.4ТР×0.1×106) (2.67)

 

где МП - средняя молекулярная масса смеси углеводородного и водяного паров.

Среднюю молекулярную массу смеси углеводородного и водяного паров рассчитаем так:

 

МП = Мсyc + МВ.П.уВ.П. (2.68)

 

где Мс и МВ.П - соответственно средняя молекулярная масса углеводородных паров и молекулярная масса водяного пара;

ус и уВ.П - мольные доли сырья и водяного пара, подаваемого для регулирования плотности смеси сырья и катализатора (табл.5).

 

Таблица 5 Мольные доли сырья и водяного пара

Потоки	Количество Gi, кг/ч	Молекулярная масса	Количество ni=Gi/Mi, кмоль/ч	Мольная доля yi= ni/Sni
Сырье	260 000	360	693.8	0.5555
Водяной пар	10 000	18	555.0	0.4445
Сумма	270 000	-	1277.7	1.0000

 

Получим:

МП = 360 × 0.5555 + 18 × 0.4445 = 207.8

Таким образом

rП = (273×207.8×0.23×106) / (22.4×763×0.1×106) = 7.6 кг/м3

 

.  
Расчет и выбор вспомогательного оборудования

 

Эксплуатационные и технологические показатели аппаратов реакторного блока и всей установки в целом определяется не только газодинамическими характеристиками работы, но и конструктивными особенностями основных узлов.

 

3.1 Узлы ввода сырьевых потоков

 

К узлам, служащим для подачи сырья в реактор, относят форсунки и эжекторы.

Сырьё подается в реакционные устройства с псевдоожиженным слоем катализатора в жидком виде через форсунки. Форсунки представляют собой конструкции, позволяющие осуществлять совместный ввод сырья и диспергирующего потока. Достоинством форсунок является возможность проводить тонкий распыл, обеспечивая, таким образом, хороший контакт фаз.

Производительность форсунки (Q, м3/с) рассчитывается по формуле:

 

Q = 0,00875i√P (3.1)

 

где Р - давление сырьевого потока, Па; i - эмпирический коэффициент, который выбирают по диаметру отверстия диафрагмы d0 и отношению толщины δ диафрагмы к диаметру.

При d0 = 3,00мм и δ/ d0 = 0,3 i = 88,0, Р = 107,94 Па

Q = 0,00875 * 88,0√107,94 = 8 м3/с

Сырьё в прямоточный реактор подают с помощью узла эжекционного типа, который выполнен в виде смесительной камеры с эжектором. Эжектор заканчивается распределителем потока в виде перфорированной пластины или нескольких патрубков, армированных твердым сплавом для предупреждения эрозии.

В последнее время всё чаще используют ультразвуковые форсунки.

 

3.2 Газораспределительные устройства

 

Имеются различные конструкции газораспределителей, но подход к их расчёту один: степень перфорации рассчитывается с учетом скорости газа в слое. В процессе каталитического крекинга в основном применяются два типа газораспределителей - непровальные решетки колпачкового типа и коллекторные газораспределители. Распределители колпачкового типа не позволяют регулировать расход ожижающего агента по сечению слоя и ввиду малой степени перфорации требуют тщательного выполнения уплотнений между корпусом и решеткой (образуются застойные зоны).

Коллекторная подача ожижающего агента позволяет за счёт более рационального распределения газа по сечению аппарата улучшить структуру слоя и уменьшить вынос катализатора из псевдоожиженного слоя.

На регенераторе Г-43-107 установлены коллекторы с одним - двумя подводами газа в трубопровод достаточно большого размера с последующей раздачей газового агента по лучам, расположенным по радиусу.

 

Таблица 3.1

Показатель	Значение
Сопротивление коллектора, Па	11768
Перфорация, %	0,53
Диаметр ниппелей, мм	16
Скорость воздуха в ниппелях, м/с	78
Число ниппелей	1728
Число секторов	8

 

3.3  
Насос

 

Найдем его производительность:

 

(3.2)

 

Выбираем центробежный насос марки X8/18, производительностью 2,4·10-3 м3/с, высота столба жидкости 18м; число оборотов 48,3 1/с; КПД 0,40.

Двигатель типа АО 2-31-2, мощностью 3 кВт.

 

3.4 Десорбер

 

Для уменьшения уноса продуктов крекинга из реактора в регенератор после зон реакции располагают зону десорбции (отпаривания). Полнота отпаривания катализатора очень важна поскольку недосорбированные углеводороды потребляют повышенное количество воздуха, повышают выход кокса (2-3% масс. на сырьё) и способствуют повышению температуры в регенераторе.

 

.5 Устройства  для пылеулавливания и отделения  катализаторной пыли

 

Для улавливания пыли на установках каталитического крекинга наибольшее распространение получили циклоны и электростатические осадители - электрофильтры (применяют редко).

Циклоны (до трёх ступеней) обычно устанавливают внутри реактора и регенератора. Конструкции циклонов, используемых на установках, весьма различны, однако принципиально их можно объединить в две группы: с тангенциальным и спиральным входом.

Для работы в потоках с высокой концентрацией твердых частиц используют высокопроизводительные циклоны, а для тонкой очистки отходящих газов применяют высокоэффективные. Исходя из этих соображений, циклон первой ступени должен иметь входной патрубок увеличенного сечения и выполнять функции «разгрузителя», т.е. быть высокопроизводительным. В свою очередь циклон второй ступени - высокоэффективным.

 

 

Заключение

 

Курсовой проект установки каталитического крекинга мощностью 1,9 млн. тонн в год отвечает всем требованиям по технике безопасности, охране труда и окружающей среды. В ходе проектирования были выполнены:

1. материальный и тепловой баланс реакторов;
2. конструктивный расчет реактора;

Отличительной особенностью технического процесса, положенного в основу проекта является то, что с целью повышения выхода и качества бензина, катализатор перед введением в реактор обрабатывается пассиватором на основе соединений сурьмы, в результате чего происходит практически полное восстановление активных свойств регенерированного катализатора и как следствие увеличивается выход бензина, снижается коксообразование.

 

 

Список использованных источников

 

1 Бондаренко Б.И. Установки каталитического крекинга. М.:1959., 304 с.

2 Лукьянов П.И., Басистов А.Г. Пиролиз нефтяного сырья. М.: Гостоптехиздат, 1962., 247 с.

Левинтер М.Е., Панченков Г.М., Дейненко П.С. и др. Химия и технология топлив и масел. М.: 1971., №1, с. 16-20.

Теплофизические свойства веществ. Справочник . М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956, 367 с.

Волошин Н.Д., Соняев З.Н., Морозов Б.Ф. и др. Химия и технология топлив и масел. М.: 1967, №3, с. 20-22.

Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М.:Гостоптехиздат, 1963, 272 с.

Нагиев М.Ф. Химия, технология и расчет процессов синтеза моторных топлив. М.: изд. АНСССР, 1955, 542 с.

Адельсон С.В. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. М.: Гостопртехиздат, 1963, 310 с.

10 Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты  нефтегазопереработки. М.: Химия, 1980.-408с.

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.- М.: Химия, 1978.-576с.

Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии.- Л.: Химия, 1991.-352с.

Соколов В.Н. Машины и аппараты химических производств.- Л.: Машиностроение, 1982. - 264с.

Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник.- Л.: Химия, 1978.-432с.

Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1978.-576с.