Тепловой баланс регенератора.

В регенераторе происходит выжигание кокса с поверхности катализатора в потоке подаваемого в аппарат воздуха.

Тепловой баланс регенератора может быть записан в виде

,

где - количество теплоты с отработанным катализатором, (кДж);

- количество теплоты с воздухом, (кДж);

- количество теплоты, выделяющейся при горении кокса, (кДж);

Таблица 2.2.

Тепловой баланс реактора (Р-1)

 

Наименование	t, °С		с, кДж/(кг*К)	Ι, кДж/кг	G, кг/ч	Q, МДж/ч
Приход тепла: 1. С сырьем (жидк.) 2. С рециркулятором (жидк.) 3. С катализатором (регенерированным) 4. С водяным паром		0,897   0,937   - -	-   -   1,1 2,0	694,9   794,5   660,0 940,0	100 000   10 000   0,005	69 490   7 945   0,66 0,0047
ВСЕГО Расход тепла: 1. С газовой фракцией (М=32) 2. С парами бензина 3. С парами легкого газойля 4. С парами тяжелого газойля 5. С парами рециркулята 6. С водяным паром   7. С катализатором 8. С коксом 9. Теплота реакции 10. Потери тепла	-         - -	-   - 0,735   0,898   0,937 0,937 -   - - - -	-   - -   -   - - 2,0   1,1 2,0 - -	-   1828,0 1565,9   1468,7   1450,3 1450,3 980,0   528,0 960,0 210,0 -	-   15 000 43 300   24 000   11 100 10 000 0,005 100 000 -	77 435+ 0,6647   27 420 67 803   35 249   16 098 14 503 0,0049 0,528 21 000
ВСЕГО	-	-	-			177 933+ 0,5329

 

- количество теплоты регенерированного катализатора, (кДж);

- количество теплоты дымовых газов, (кДж);

- тепловые потери, (кДж);

Температура отработанного катализатора определяется из теплового баланса реактора или принимается в пределах 480 - 520°С. Температура регенерированного катализатора – 600 - 750°С. Температура уходящих газов на 15 - 20°С выше температуры кипящего слоя.

Количество теплоты (,кДж), выделяющейся при сгорании 1 кг кокса определяют по формуле:

(28),

где , - массовая доля углерода в коксе, сгорающего до и СО;

, - массовые доли водорода и серы в коксе;

, , , - удельные тепловые эффекты реакции окисления соответственно до , СО, Н₂О (пар), SO₂ (кДж/кг).

Тепловые эффекты можно принять равными:

= 33927 – 34069 кДж/кг;

= 10269 – 10314 кДж/кг;

= 121004 – 121025 кДж/кг;

= 32790 – 32932 кДж/кг.

Тепловые потери (, кДж) можно определить из уравнения теплопередачи (29),

где К – коэффициент теплопередачи, равный 2,3 – 4,6 Вт/м²*К),

S – площадь внешней поверхности регенератора, м²;

- разность между температурами внутри аппарата и окружающей средой.

Из теплового баланса регенератора можно определить массовый расход циркулирующего катализатора, зная кратность его циркуляции К_ц, и наоборот

К_ц = G_к/G_с (30),

где G_к – расход циркулирующего катализатора, кг/с;

G_с - расход сырья, кг/с.

Пример 2.3. Составить тепловой баланс регенератора для примера 2.2.

Приняты: расход воздуха = 12 кг на 1 кг сжижаемого кокса; теплота сгорания кокса = 30 000 кДж/кг.

Решение: Тепловой баланс регенератора представлен в таблице 2.3.

Приравнивая приход тепла в регенератор = 590 524 МДж/ч и его расход = + 552 395 МДж/ч, находим избыток тепла = 38 129 МДж/ч.

Необходимо отметить, что фактическое значение будет ниже на величину тепловых потерь в системе реактор – регенератор. При более точных расчетах в тепловом балансе реактора учитывают также теплоту адсорбции катализатором водяного пара, а в балансе регенератора – теплоту десорбции этого пара.

Таблица 2.3.

Тепловой баланс регенератора (Р-2)

 

Наименование	t, °С	Ι, кДж/кг	G, кг/ч	Q, МДж/ч
Приход тепла: 1. С катализатором 2. С коксом 3. С воздухом 4. Тепло сгорания кокса	-	30 000	762 500 72 000	402 604 180 000
ИТОГО Расход тепла: 1. С регенерированным циркулирующим катализатором 2. С дымовыми газами 3. Избыток тепла (и потери)	-   -	-   -	-   762 500 78 000 -	590 524   503 255 49 140
ИТОГО	-			552 395 +