Регенерация катализатора гидроочистки

Исходные данные:

– количество отложений на катализаторе 4,5 % масс. Состав отложений, % масс.: С – 81; S – 10, Н₂ – 9;

- отложения сгорают полностью с образованием СO₂, SO₂ и Н₂О соответственно;

– предельно допустимая температура разогрева катализатора при регенерации составляет 570°С;

– остаточное содержание кислорода в газе регенерации 0,5 % масс.

Необходимо определить расход и состав газа регенерации для полного удаления отложений без перегрева катализатора, а также продолжительность регенерации.

Количество кислорода, теоретически необходимое для полного сжигания 1 кг отложений, равно:

- до С0₂ 0,81 · 32/12 =2,16 кг;

- до SО₂ 0,13 · 2/32 = 0,1 кг;

- до Н₂О 0,09 · 16/2 = 0,72 кг.

Итого теоретическая потребность кислорода составляет 2,98 кг на 1 кг отложений.

Количество газа регенерации для выжига 1 кг отложений:

,

(2.38)

где – массовая доля кислорода в исходном газе регенерации;

0,005 – то же, в газе после регенерации.

Искомые значения и находят из теплового баланса регенерации:

Если пренебречь потерями тепла в окружающую среду, тепловой баланс регенерации 1 кг отложений запишется в следующем виде:

,

(2.39)

где , – температуры газа на входе и выходе из реактора, °С;

– средняя теплоемкость газа регенерации, кДж/(кг∙К) (принимается равной теплоемкости азота 1,025 кДж/(кг∙К));

– массы газа на входе и выходе из реактора, кг ( = 1 так как тепловой баланс составляется на 1 кг отложений);

– тепловой эффект реакции сгорания отложений, кДж/кг.

В уравнении теплового баланса величиной можно пренебречь, так как эта величина обычно на два порядка меньше тогда можно записать:

(2.40)

Величину вычисляют по формуле Менделеева:

= 4,19∙(81∙C + 246∙H + 26∙(S – O))

(2.41)

= 4,19·(81·81 + 246·9 + 26·10) = 37856,65 кДж/кг.

Принимаем максимально допустимую температуру на выходе из реактора t= 570 °С, на входе в реактор tо = 450 °С.

Концентрация кислорода в инертном газе равна:

,

(2.43)

.

Таким образом, концентрация кислорода в инертном газе должна быть около 1,5 % масс.; остальные компоненты: N₂ ≈ 82 … 86 % масс.,

СО₂ ≈ 7 … 10 % масс., SO₂ ≈ 2 … 4 % масс.

Общий объём газа, подаваемого на регенерацию, приведённый к нормальным условиям , вычисляют по уравнению:

,

(2.44)

где , – объём катализатора в реакторе (м³) и его плотность (кг/м³);

0,085 – количество отложений в долях от массы катализатора;

– расход газов регенерации, кг/кг;

Таким образом:

.

Требуемая мощность циркуляционных компрессоров составляет:

,

(2.45)

где – кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм³/м³.

Тогда:

м³/ч

Если кинетические факторы не лимитируют [25] процесс регенерации, минимальная продолжительность регенерации составит:

(2.46)

Расчёт сепаратора высокого давления