Регенератор катализатора установки каталитического крекинга в псевдоожиженном слое

Рассчитаем регенератор установки каталитического крекинга при следующих исходных данных: количество циркулирующего катализатора Gk — 1289 т/ч; максимальный размер частиц катализатора 150 мкм, плотность псевдоожиженного слоя катализатора =500 кг/м3;температура катализатора на входе из реактора 755 К, количество кокса, поступающего с катализатором, g = 10 т/ч; количество кокса на регенерированном катализаторе 0,2% масс.; количество водяного пара, адсорбированного катализатором, Gп =2065 кг/ч; температура в регенераторе Тр= 873 К; давление над псевдоожиженным слоем = 0,23 МПа; температура воздуха Тв= 353 К.

Расчет Характеристика полноты сгорания углерода.

Количество газов регенерации В таблице 4.2.1.1. приведен усредненный состав кокса.

Таблица 4.2.1.1.

Зная суммарное количество углерода в коксе и задавшись объемным соотношением СО2/СО = 1,85, рассчитаем количество углерода в 1 кг кокса, которое пошло на образование СО2 и СО, и определим количество продуктов окисления.

Так как в 1 кг содержится 0,86 кг углерода, то С1+С2=0,86.

Где С1 и С2 — количество углерода, пошедшего на образование СО2 и СО соответсвенно.

Определим количество СО2, образующегося из G1 кг углерода, миея в виду, что для сжигания 1 кмоль С необходим 1 кмоль О2:

Аналогично найдем количество СО:

объемные количества СО2 и СО при н.у. будут равны:

из принятого выше отношения объемов СО2/СО следует:

решая совместно уравнения.

получим:

С1=0,558 кг/кг; С2=0,302 кг/кг Тогда:

Или количество водяных паров, образующихся при сгорании кокса (на 1 кг кокса):

количество SO2, образующегося при сгорании серы:

суммарное количество продуктов сгорания кокса:

или.

в газах регенерации кроме продуктов сгорания содержатся азот и избыточный кислород. Принимаем количество избыточного кислорода в газах регенерации 1,3 объемн. %.

Объем газов регенерации (в м3 на 1 кг кокса):

где — объем азота, содержащегося в воздухе, израсходованном на окисление элементов кокса; - объем избыточного кислорода; - объем азота в избыточном воздухе.

Количество кислорода, пошедшего на сгорание кокса:

Или.

соответсвующее количество азота в воздухе:

Или.

количество азота в избыточном воздухе:

количество избыточного кислорода определится из уравнения:

из этого уравнения получим: =0,132 м3/кг. Следовательно.

тогда.

количество газов регенерации:

полученные данные сведены в таблице 4.2.1.2.

Таблица 4.2.1.2.

Определим теоретический расход воздуха на выжиг 1 кг кокса:

Или подсчитаем расход воздуха на регенерацию катализатора (на 1 кг кокса).

а. суммарное количество кислорода воздуха, израсходованном на регенерацию:

Или определим действительный расход воздуха:

или коэффициент избытка воздуха при регрнерации ктализатора:

количество кокса на регенерированном катализаторе:

количество выжигаемого кокса:

количество воздуха, необходимое для выжига кокса:

количество влажных газов регенерации:

Расход водяного пара на отпарку газов регенерации с катализатора С целью вытеснения газов регенерации из пор катализатора и пневмовзвеси в регенератор подается перегретый водяной пар в количестве 5 — 10 кг на 1 т катализатора.

Если принять расход пара 5 кг/т, то количество водяного пара для отпарки газов регенерации со всего катализатора будет равно:

Материальный баланс регенератора Материальный баланс аппарата сведен в таблице 4.2.3.1.

Таблица 4.2.3.1.

Тепловой баланс регенератора Для составления тепловых балансов регенератора и его основных зон необходимо знать энатльпию каждого технологического потока при соответствующей температуре и количество тепла, выделяющегося при сгорании кокса.

В таблице 4.2.4.1. приведены занчения энтальпии для компонентов влажного газа при 873 К, а также произведения энтальпии компонента на его массовую долю во влажном газе.

Таблица 4.2.4.1.

Энтальпия влажного воздуха при 873 К по правилу аддитивности равна сумме этих произведений.

Энтальпию катализатора и кокса можно подсчитать по формуле.

где с — теплоемкость ктализатора или кокса, кДж/(кг*К); Т — температура катализатора или кокса, К.

теплоемкость катализатора обычно принимают равной 1,13 кДж/(кг*К), а теплоемкость кокса 2,51 кДж/(кг*К).

Таблица 4.2.4.2.

Количество тепла, вылелчющееся в результате сгорания кокса:

где — низшая теплоат сгорания кокса, кДж/кг; - тепловые эффекты реакций окисления соответственно углерода, водорода и серы.

Получим:

В таблице 4.2.4.2 приведен тепловой баланс регенератора.

Материальный баланс основных зон регенератора Материальный баланс основных зон регенератора составляется с целью определения их размеров.

Определим коксовую нагрузку зоны прямоточной продувки катализатора воздухом.

Количество выжигаемого в этой зоне кокса вычисляется на основе теплового баланса и приводится в таблице 4.2.5.1.

Таблица 4.2.5.1.

Энтальпию перегретого и насыщенного водяного пара можно определить по диаграмме i — S для водяного пара или по таблицам ВТИ в зависимости от температуры и давления (см. Приложение 4).

Количество тепла, выделяющегося в результате сгорания кокса:

= 0,558+0,302+ 0,085+ 0,055.

где — низшая теплота сгорания кокса, кДж/кг;, , и — тепловые эффекты реакций окисления соответственно углерода, водорода и серы; значения коэффициентов перед см. п. 1 расчета. Получим:

В табл. 3.20 приведен тепловой баланс регенератора.