Потери водорода с жидким гидрогенизатом

Мольную долю водорода, растворенного в гидрогенизате, можно рассчитать из условий фазового равновесия в газосепараторе высокого давления:

где y^’_H2 - объемная концентрация водорода в циркулирующем газе;

K_р - константа фазового равновесия (для условий холодного газосепаратора при 230 °С и 5,0 МПа K_р = 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:

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.

Потери водорода с отдувом

В таблице 2.3 приведен состав водородсодержащего газа, подаваемого на установки гидроочистки.

Таблица 2.3 – Состав водородсодержащего газа

Для нормальной эксплуатации установок гидроочистки содержание водорода в циркулирующем газе должна быть не ниже 70 % (об.). Уменьшению концентрации водорода способствует следующие факторы:

– химическое потребление водорода на реакции гидрирования и гидрогенолиза;

– растворение водорода в жидком гидрогенизате, выводимом с установки;

Концентрация водорода в системе повышается за счёт растворения углеводородных газов в жидком гидрогенизате и увеличения концентрации водорода в водородсодержащем газе, поступающем с других установок (например, установки каталитического риформинга).

В зависимости от требуемой степени очистки сырья определяется оптимальное нормальное давление водорода.

Расход водорода на отдув появляется в связи с тем, что для поддержания оптимального его парциального давления приходится непрерывно выводить (отдувать) из системы небольшую часть циркулируемого ВСГ и заменять его свежим водородом.

Примем расход 100%-го водорода на отдув G_отд=0,4% (масс.).

Общий расход водорода:

G_Н2= 0,17+ 0+ 0,028+ 0,037+0,4 = 0,635 % масс.

Расход свежего водородсодержащего газа на гидроочистку равен:

= GH2 / 0,29

(2.11)

где 0,29 – содержание водорода в свежем ВСГ, % масс.

= 0,635 / 0,29 = 2,19 % масс.