Расчет реактора и регенератора на установке каталитического крекинга в подвижном слое катализатора

Каталитический кре­кинг газойлевых фракций с подвижным слоем катализатора осу­ществляется при следующих условиях:

Размеры подвижного слоя катализатора в реакторе установки каталитического крекинга определяют следующим образом.

1. Вычисляют объем (υ_к.р, м³) и массу (G_к.p, кг) катализато­ра, находящегося в реакторе, по формулам

где V_с- объем поступающего сырья, м³/ч; ω- объемная скорость подачи сырья в реактор, ч^-1; ρ_нас - насыпная плотность катализатора, кг/м³.

2. Массу циркулирующего катализатора (G_к.ц, кг/ч) подсчиты­вают из теплового баланса реактора или по формуле

где G_с- масса сырья, поступающего в реактор, кг/ч; Х_к - выход кокса на сырье, % масс.; Х'_к- допустимое отложение кокса на катализаторе, % масс.

3. Находят продолжительность (τ, мин) пребывания катализа­тора в реакторе по формуле

4. Определяют высоту (H, м) слоя катализатора по формуле

где и -линейная скорость движения катализатора в реакторе, м/с.

5. Находят площадь (F,м²) поперечного сечения реактора

и диаметр реактора [формула (27)].

Размеры регенератора установки каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора определяют следующим образом.

1. Подсчитывают массу циркулирующего катализатора по фор­муле (71).

2. Определяют объем (υ^/_k.p., м³) и массу (G^/_к.р, кг) катализа­тора, находящегося в регенераторе, по формулам

где K - интенсивность выжигания кокса, кг/м³ слоя в 1 ч.

3. Находят продолжительность (τ, мин) пребывания частиц ка­тализатора в регенераторе по формуле (72).

4. Подсчитывают высоту регенератора (H, м) по формуле (73).

5. Определяют площадь (F, м²) поперечного сечения регенера­тора

6. В зависимости от избранной формы поперечного сечения ре­генератора находят диаметр или сторону квадрата.

Для составления теплового баланса регенератора необходимо определить теплоту неполного сгорания кокса и расход воздуха. Для подсчета теплоты Q^н_р,кДж/кг) неполного сгорания кокса можно пользоваться формулой

где Н/С - соотношение числа атомов водорода и углерода в молекуле углево­дорода; υ _СО2 -объемная доля СО₂ в смеси с СО.

Массу кислорода (g₁кг/кг), необходимого для сжигания 1 кг кокса в регенераторе определяют по формуле

где υ _СО - объемная доля СО в смеси с СО₂, n - число атомов водорода в эле­ментарной частице кокса; m_CHn — масса элементарной частицы кокса, кг.

Массу воздуха, необходимого для сжигания 1 кг кокса в реге­нераторе (g₂, кг/кг), определяют по формуле

где 0,23 - массовая доля кислорода в воздухе, е - степень использования кис­лорода.

Пример 1. Производительность установки каталитического кре­кинга с подвижным слоем катализатора составляет 1000 т/сут по сырью. Определить диаметр реактора и высоту слоя катализато­ра в нем, если известно: сырьем установки является газойль плот­ностью d²⁰₄ =0,878; выход кокса Х_к =5,9% масс, на сырье; объем­ная скорость подачи сырья ω=2,0 ч^-1; насыпная плотность катали­затора ρ_нас=0,7 т/м³; допустимое отложение кокса на катализа­торе Х_к =2,0% масс.; линейная скорость движения катализатора в реакторе и =0,008 м/с.

Решение. Подсчитывают часовую производительность установки

или

Определяют объем и массу слоя катализатора в реакторе по формулам (69) и (70)

Массу циркулирующего катализатора определяют по уравне­нию (71)

Продолжительность пребывания катализатора в реакторе на­ходят по уравнению (72)

Определяют высоту слоя катализатора в реакторе по уравне­нию (73)

Находят сечение реактора по уравнению (74) и диаметр по формуле (27)

Пример 2. На установке каталитического крекинга с подвиж­ным слоем катализатора перерабатывают 1000 т/сут газойля. Оп­ределить размеры регенератора и продолжительность пребывания в нем частиц катализатора, если известно: насыпная плотность ка­тализатора ρ_нас=0,7т/м³; линейная скорость движения частиц ка­тализатора в регенераторе и =0,004 м/с; интенсивность выжигания кокса К=15 кг/м³ слоя в 1 ч; допустимое отложение кокса на от­работанном катализаторе Х^′к=2%; выход кокса Х_к=5,9% масс. на сырье.

Решение. Определяют массу циркулирующего катализатора по уравнению (71)

Подсчитывают объем регенератора и массу находящегося в нем катализатора по уравнениям (75) и (76)

Определяют продолжительность пребывания частиц катализа­тора в регенераторе по уравнению (72)

Находят высоту регенератора по уравнению (73)

Подсчитывают сечение регенератора по уравнению (77)

Принимают регенератор квадратного сечения и находят его сторону

Пример 3. Определить массу воздуха, необходимого для сжи­гания 1 кг кокса в регенераторе установки каталитического кре­кинга, если элементарная формула его [СН_0,6]_n. В процессе го­рения вовлекается 90% введенного кислорода и отношение СО к СО₂ в дымовых газах 35: 65.

Решение. Определяют массу кислорода, необходимого для сжи­гания 1 кг кокса, по формуле (79)

Определяют массу необходимого воздуха по формуле (80)