2.3.2 Расчёт расхода водорода на гидрогенолиз сераорганических соединений
Водород в процессе гидроочистки расходуется на:
– гидрогенолиз сероорганических соединений;
– гидрирование непредельных углеводородов;
– потери водорода с отходящими потоками (отдувом и жидким гидрогенизатом);
Расход водорода на гидрогенолиз сераорганических соединений рассчитывается по формуле:
|
G1 = (m · ∆S) |
(2.4) |
где G1 – расход 100 % водорода, % масс. на сырьё;
∆S – количество серы, удаляемое при гидроочистке, % масс. на сырьё;
m –коэффициент, зависящий от характера сернистых соединений.
Поскольку в нефтяном сырье присутствуют различные сернистые соединения, то определяют расход водорода на гидрогенолиз каждого из них и результаты суммируются.
Значение m для соединений серы:
- меркаптановой серы 0,0625;
- сульфидной серы 0,125;
дисульфидной серы 0,09375;
тиофеновой серы 0,250.
Наиболее стабильны при гидроочистке тиофеновые соединения, поэтому при расчёте принимаем, что вся остаточная сера (0,005 % масс.) в гидрогенизате тиофеновая, а остальные сераорганические соединения разлагаются полностью.
При этом получаем:
G1 = 0,05 · 0,0625 + 0,35 · 0,125 + 0,09·0,09375 + (0,47 - 0,005) · 0,250 = 0,17 % масс.
Расход водорода на гидрирование непредельных углеводородов.
Принимаем, что гидроочистке подвергается только прямогонная дизельная фракция, поэтому расход водорода на гидрирование непредельных углеводородов не учитываем, G2 = 0.
2.3.3 Потери водорода с жидким гидрогенизатом
Мольную долю водорода, растворенного в гидрогенизате, можно рассчитать из условий фазового равновесия в газосепараторе высокого давления:
|
x’H2 = y’H2 / Kр, |
(2.5) |
где y’H2 - объемная концентрация водорода в циркулирующем газе;
Kр - константа фазового равновесия (для условий холодного газосепаратора при 230 °С и 5,0 МПа Kр = 30).
x’H2 = 0,8 / 30 = 0,027
Потери водорода от растворения в гидрогенизате G3 (% масс.) на сырье составляют:
|
G3 |
(2.6)
|
,Среднюю молекулярную массу сырья рассчитываем по формуле:
|
М
= |
(2.7) |
|
|
(2.8) |
,
где
–
относительная плотность сырья при
температуре 15°С,
,
М=
кг/кмоль.
Вычисляем потери водорода с жидким гидрогенизатом:
G3
Кроме этого, имеются также потери водорода за счет его диффузии через стенки аппаратов и утечки через неплотности, так называемые механические потери.
По практическим данным, эти потери составляют около 1% от общего объема циркулирующего газа.
Механические потери на сырье равны:
|
G4 = х · 0,01 · MH2 · 100 / (ρ · 22,4), |
(2.9) |
где х – кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм3 / м3;
ρ – плотность сырья, кг / м3.
G4 = 350 · 0,01 · 2 · 100 / (835 · 22,4) = 0,037 % масс.