Расчет потерь тепла из реактора в окружающую среду

Потери тепла в окружающую среду находим из уравнения:

Q = K  F  t,

где Q – тепловые потери, кДж/ч;

К – коэффициент теплопередачи, принимается К = 817 кДж/кгм Кч;

F – поверхность реактора, м ;

t – перепад температур, С.

Определяем поверхность реактора по следующей формуле:

F = 2  R  +2  R ,

где R – наружный радиус реактора, м;

Н – высота цилиндрической части реактора, м;

 - коэффициент для стандартных днищ, 1,384.

Н_ц = V_р.з./(π·r²) = 26,2/(3,14·1,3²) = 4,94 м

Поверхность реактора:

F = 2  3,14  1,3  4,94 + 2  3,14  1,3  1,384 = 55,01 м .

Определяем перепад температур по следующей формуле:

t = tср.- tмин,

где tср. – средняя температура внутри реактора, С;

tмин – средняя минимальная температура окружающей среды (в зимний период), С

t = 367,5 – (-30) = 397,5 С.

Определяем тепловые потери в окружающую среду

Q = 817  55,01  397,5 = 1786491,00 кДж/кг  м²  ⁰С  ч

Материальный и тепловой баланс реактора

Определяем тепловой баланс реактора методом подбора температуры на выходе из реактора. Тепловой баланс реактора приведен в таблице 5.13

Таблица 2.15

Тепловой баланс реактора

Статьи баланса	Расход, кг/ч	Температура,С	Энтальпия, кДж/кг	Расход тепла, тыс. КДж/ч
Приход
Сырье	70718	363	1092,3	77 245,2
СВСГ	354		5299,8	1 876,1
ЦВСГ	4797		4899,8	23 504,3
Тепловой эффект			34	4 566,2
Итого	75869			107191,8
Расход
Дизельное топливо	68293	375	1133	77 375,9
Бензин-отгон	1782		1207	2 150,8
Сероводород	728		405	294,8
Углеводородные газы	269		2168	583,1
ЦВСГ	4797		5055	24 248,8
Потери				2 538,4
Итого	75869			107191,8

Гидравлический расчет реактора

Гидравлический расчет реактора проводим по формуле Эргуна:

= 150  + 1,75  ,

где Р – перепад давления в слое катализатора, Па;

H – высота слоя катализатора, м;

d – диаметр шарика катализатора, м;

W – скорость газопаровой смеси, отнесенная к полному сечению аппарата, м/с;

 -плотность потока при рабочих условиях кг/м ;

 -динамическая вязкость газопаровой смеси, Па  с;

E – порозность катализатора.

Определяем общий объём газовой фазы по формуле:

Vвх = ,

где Vвх – расход газовой фазы, м /с;

Zвх – коэффициент сжимаемости;

Р – давление в системе, МПа;

- число молей паров сырья.

Vвх = = 0,348 м /с.

Vвых = = 0,337 м /с.

В процессе гидроочистки происходит изменение в химическом составе парогазовой смеси. Поэтому необходимо найти среднее арифметическое значение скорости, динамической вязкости на входе в реактор и на выходе из него.

Определяем скорость газопродуктовой смеси по формуле

W = ,

где W – скорость потока смеси, м/с;

S – сечение, м²;

V – расход газовой фазы, м³/с;

Определяем сечение по формуле:

S = ,

где d – диаметр аппарата, м;

S – сечение, м².

S = = 5,3 м .

Определяем скорость газопродуктовой смеси на выходе из аппарата по формуле:

Wвых = ,

где Wвых – скорость потока газопродуктовой смеси, м/с;

Vвых – расход газовой фазы, м³/с.

Wвых = = 0,065 м/с.

Определяем скорость газопродуктовой смеси на входе в аппарат по формуле:

Wвх = ,

где Wвх – скорость потока смеси, м/с;

Vвх – расход газовой фазы, м³/с.

Wвх = = 0,063 м/с.

Определяем среднеарифметическое значение скорости по формуле:

Wср = ,

где Wср – среднеарифметическое значение, м/с.

Wср = = 0,064 м/с.

Определяем плотность потока при рабочих условиях по формуле

 = ,

где  - плотность потока, кг/м ;

G – расход газопродуктовой смеси, кг/ч.

Определяем плотность потока на входе в аппарат по формуле:

вх = ,

где вх – плотность потока на входе,кг/м .

вх = = 60,55 кг/м .

Определяем плотность потока на выходе из аппарата по формуле:

вых = ,

где вых – плотность потока на выходе,кг/м .

вых = = 62,53 кг/м .

Определяем среднеарифметическое значение плотности по формуле:

ср = ,

где ср – среднеарифметическое значение плотности, кг/м .

ср = = 61,54 кг/м .

Определяем вязкость паров по формуле:

 = Т (6,6-2,25  lg M)  10 ,

где  - динамическая вязкость, Па  с;

Т – температура, К;

М – молекулярная масса углеводородов или смеси, кг/кмоль;

Определяем молекулярную массу по формуле:

М = ,

где М – молекулярная масса, кг/кмоль;

Мвх = = 56,1 кг/кмоль.

Определяем молекулярную массу на выходе из аппарата по формуле:

Мвых = ,

где Мвых – молекулярная масса на выходе, кг/кмоль.

Мвых = = 59,22 кг/кмоль.

Определяем вязкость на входе в аппарат по формуле:

вх = 623  (6,6-2,25  lg 56,1)  10 = 6,6  10 Пас.

Определяем вязкость на выходе из аппарата по формуле:

вых = 653  (6,6-2,25  lg 62,44)  10 = 3,9  10 Пас.

Определяем среднеарифметическое значение вязкости по формуле:

ср = = 5,2  10 Пас.

определяем порозность катализатора по формуле:

Е = 1 - ,

где Jн – насыпная плотность катализатора;

Jк – кажущаяся плотность катализатора;

Е – порозность катализатора.

Е = 1 - = 0,42

Определяем перепад давления в реакторах по формуле

= 150  +1,75  .

= 150  + ;

= 11 334 Па.

Определяем гидравлическое сопротивление:

Р = 11334  5,94 = 67 321 Па.

Давление реактора соответствует расчётному.