Конструктивный расчет реактора высокотемпературного пиролиза углеводородов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №12 (250) март 2019 г.

Дата публикации: 24.03.2019

Статья просмотрена: 693 раза

Библиографическое описание:

Самигулина, К. Р. Конструктивный расчет реактора высокотемпературного пиролиза углеводородов / К. Р. Самигулина, Т. К. Корчагина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 12 (250). — С. 19-21. — URL: https://moluch.ru/archive/250/57344/ (дата обращения: 11.12.2024).



В данной статье рассматривается процесс высокотемпературного пиролиза углеводородов с целью получения ценных компонентов химической промышленности — ацетилена и этилена. Главной проблемой в технологии пиролиза является сильное отложение кокса в зоне впрыска основного технологического аппарата — реактора пиролиза. За счет нанесения ингибитора гидроксида оксалата сурьмы совместно с добавкой диметилсульфоксида в зону впрыска углеводородов возможно снижение коксообразования на стенках реактора. В статье приведен конструктивный расчет реактора высокотемпературного пиролиза углеводородов с учетом нанесения ингибирующего покрытия и вспомогательного оборудования — колонны промывки пирогаза.

Ключевые слова: высокотемпературный пиролиз, ингибитор, реактор пиролиза, гидроксид оксалата сурьмы, отложение кокса.

В процессе высокотемпературного пиролиза используется реактор пиролиза по типу РИВ, без поверхности теплообмена — адиабатический. Определим конечную температуру реакции путем расчета теплового баланса производства ацетилена и этилена [1, c. 56]:

Тнач=500°С

(1)

где Tнач — начальная температура исходных веществ;

Qр — теплота выделяемая или поглощаемая в ходе химических реакций;

XA — степень превращения;

СА0 — начальная концентрация, кмоль/м3;

ρсм — плотность смеси, кг/м3;

Ср,см — удельная теплоемкость смеси, кДж/кг*К

Проведем расчет Qр:

(2)

Начальная концентрация, кмоль/м3:

(3)

Удельная теплоемкость смеси:

(4)

Плотность смеси:

(5)

Проведем расчет Tкон

(6)

Конечная температура равна 1684 К (1411 °С), что соответствует интервалу проведения реакции производства продукта промышленного аналога 1300–1600°С.

Определим основные параметры реактора высокотемпературного пиролиза углеводородов после нанесения ингибирующего покрытия гидроксида оксалата сурьмы [2, c. 511].

Объем реакционной зоны рассчитаем по формуле (7):

(7)

где τ — время реакции, с

Gv — объемный расход сырья, м3

Диаметр реактора (), м, рассчитываем по формуле (8):

, (8)

где V — объем реакционной зоны, м3;

- допустимая скорость потока, м/с

Принимаем допустимую скорость потока равной 0,18 м/с.

(9)

Примем упрощенно реактор пиролиза в форме цилиндра. Проведем расчет его объема по формуле (10):

,(10)

Высота реактора (11):

H=7,79м(11)

Приняли соотношение высоты реактора к диаметру приблизительно 10:1.

Пирогаз из реактора далее направляется в колонну на охлаждение и промывку. Пирогаз проходит колонну снизу вверх, в которой охлаждается и промывается на каскадных тарелках за счет подаваемой сверху вниз охлажденной циркуляционной воды. Определим основной параметр колонны промывки — ее диаметр, а также объемный расход и скорость пара в колонне.

Таблица 1

Материальный баланс

Приход

Расход

Вещество

m, кг/ч

%, масс

Вещество

m, кг/ч

%, масс

Н2О

23000,8

55,73

Н2О

21917,6

53,11

Пирогаз

18270,93

44,27

Пирогаз

19354,13

46,89

Итого

41271,73

100

Итого

41271,73

100

Пусть скорость пара в колонне 1,72 м/с

Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре , найдем по уравнению 12:

(12)

Диаметр колонны:

Диаметр колонны 3450 мм, тогда скорость пара в колонне найдем по уравнению 13:

(13)

По результатам расчета была определена конечная температура реакции, равная 1684 К. Реактор представляет собой цилиндрический аппарат диаметром 0,8 м, высотой 7,79 м, объемом 3, 016 м3, диаметр колонны промывки составляет 3,45 м.

Литература:

  1. Стариков В. Г. Пути интенсификации процесса пиролиза углеводородного сырья. Дис. конд. техн. наук. М.: МИНХ и ГП им. И.М Губкина. — 1997. — 141с.
  2. Калиненко Р. А., Лавровский К. П., Шевелькова Л. В.// Нефтехимия.1969. № 9. с. 542.
Основные термины (генерируются автоматически): реактор пиролиза, высокотемпературный пиролиз углеводородов, скорость пара, высокотемпературный пиролиз, допустимая скорость потока, конечная температура реакции, начальная концентрация, объемный расход, реакционная зона, удельная теплоемкость смеси.


Ключевые слова

отложение кокса, высокотемпературный пиролиз, ингибитор, реактор пиролиза, гидроксид оксалата сурьмы

Похожие статьи

Пути снижения содержания бензола в риформате

В данной работе приведены результаты по исследованию технологии каталитического риформинга углеводородов. Процесс проводился на катализаторе трансалкилирования. Целью работы является разработка технологии производства бензина с улучшенными экологичес...

Термодинамика основной реакции процесса получения акролеина окислением пропилена

Статья посвящена термодинамическому анализу основной реакции процесса получения акролеина, осуществляемой с участием газообразного пропилена и кислорода воздуха в присутствии водяного пара.

Конструктивно-механический расчет газожидкостного реактора

В данной статье рассматривается процесс получения жидких хлорпарафинов марки ХП-52 с использованием в качестве катализатора Н2О в фазовом состоянии газ-жидкость в реакторе смешения периодического действия. В статье приведен конструктивный расчет реак...

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на катализаторе ZnTe

В проточном реакторе при атмосферном давлении и температурах 295–423 К изучена реакция гидрирования оксида углерода (II) на полупроводниковом катализаторе ZnTe. Установлено, что основным продуктом реакции является газообразный формаль-дегид. Идентифи...

Окисление фенола под действием окислительной системы генерируемой in situ в водных растворах серной кислоты

Исследован способ деструктивного окисления фенола до углекислого газа и воды в мягких условиях. Определено влияние каталитических добавок серебра на степень превращения фенола в процессах жидкофазного окисления и непрямого электроокисления под действ...

Гидрогенизационные процессы в производстве базовых масел

В статье рассмотрены процессы производства базовых масел из нефтяного сырья в присутствии катализаторов при повышенном давлении водорода. Предложен способ интенсификации процесса гидроизомеризации на Волгоградском НПЗ, который заключается в замене ка...

Процесс сушки и гранулирования бутилового ксантогената калия

В работе рассмотрено совершенствование стадии выделения бутилового ксантогената калия. Дано описание метода получения БКК и возможного метода оптимизации. Разработана принципиальная технологическая схема процесса выделения целевого продукта.

Переработка н-гексана и бензиновой фракции на модифицированных цеолитных катализаторах

Исследованпроцесс переработки гексана и бензиновой фракции на модифицированных цеолитных катализаторах. Установлено, что катализатор К-2 обладает высокой активностью в процессах гидро- и безводородной переработки углеводородов, позволяя получать из б...

Использование реакции конверсии водяного газа (WGSR) для удаления СО из водородсодержащего газа установки каталитического риформинга бензиновых фракций

Рассматривается состав водородсодержащего газа (ВСГ) установки каталитического риформинга бензиновых фракций, в котором возможно присутствие монооксида углерода (СО). Его наличие может быть причиной отравления катализатора низкотемпературной изомериз...

Усовершенствование производства бутилового ксантогената калия

В работе рассмотрено совершенствование производства бутилового ксантогената калия. Дано описание основного метода получения БКК и возможного метода оптимизации. Разработана принципиальная технологическая схема процесса.

Похожие статьи

Пути снижения содержания бензола в риформате

В данной работе приведены результаты по исследованию технологии каталитического риформинга углеводородов. Процесс проводился на катализаторе трансалкилирования. Целью работы является разработка технологии производства бензина с улучшенными экологичес...

Термодинамика основной реакции процесса получения акролеина окислением пропилена

Статья посвящена термодинамическому анализу основной реакции процесса получения акролеина, осуществляемой с участием газообразного пропилена и кислорода воздуха в присутствии водяного пара.

Конструктивно-механический расчет газожидкостного реактора

В данной статье рассматривается процесс получения жидких хлорпарафинов марки ХП-52 с использованием в качестве катализатора Н2О в фазовом состоянии газ-жидкость в реакторе смешения периодического действия. В статье приведен конструктивный расчет реак...

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на катализаторе ZnTe

В проточном реакторе при атмосферном давлении и температурах 295–423 К изучена реакция гидрирования оксида углерода (II) на полупроводниковом катализаторе ZnTe. Установлено, что основным продуктом реакции является газообразный формаль-дегид. Идентифи...

Окисление фенола под действием окислительной системы генерируемой in situ в водных растворах серной кислоты

Исследован способ деструктивного окисления фенола до углекислого газа и воды в мягких условиях. Определено влияние каталитических добавок серебра на степень превращения фенола в процессах жидкофазного окисления и непрямого электроокисления под действ...

Гидрогенизационные процессы в производстве базовых масел

В статье рассмотрены процессы производства базовых масел из нефтяного сырья в присутствии катализаторов при повышенном давлении водорода. Предложен способ интенсификации процесса гидроизомеризации на Волгоградском НПЗ, который заключается в замене ка...

Процесс сушки и гранулирования бутилового ксантогената калия

В работе рассмотрено совершенствование стадии выделения бутилового ксантогената калия. Дано описание метода получения БКК и возможного метода оптимизации. Разработана принципиальная технологическая схема процесса выделения целевого продукта.

Переработка н-гексана и бензиновой фракции на модифицированных цеолитных катализаторах

Исследованпроцесс переработки гексана и бензиновой фракции на модифицированных цеолитных катализаторах. Установлено, что катализатор К-2 обладает высокой активностью в процессах гидро- и безводородной переработки углеводородов, позволяя получать из б...

Использование реакции конверсии водяного газа (WGSR) для удаления СО из водородсодержащего газа установки каталитического риформинга бензиновых фракций

Рассматривается состав водородсодержащего газа (ВСГ) установки каталитического риформинга бензиновых фракций, в котором возможно присутствие монооксида углерода (СО). Его наличие может быть причиной отравления катализатора низкотемпературной изомериз...

Усовершенствование производства бутилового ксантогената калия

В работе рассмотрено совершенствование производства бутилового ксантогената калия. Дано описание основного метода получения БКК и возможного метода оптимизации. Разработана принципиальная технологическая схема процесса.

Задать вопрос