Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti “Neft va gaz” fakulteti “Texnologik mashinalar va jihozlar” kafedrasi

7-Amaliy mashg‘ulot
Termik jarayonlar uchun reaktorlar hisobi
Mikrosferik katalizatorli katalitik kreking qurilmalarida katalizator, reaktor va regenarator orasida uzluksiz sirkulyatsiyalanadi. Katalizatorning sirkulyatsiya jadalligi katalizatorning sirkulyatsiya karraligi (kratnost) (ks) bilan tavsiflanadi:

10.20

bu yerda: Gs – reaktorga kirayotgan sirkulyatsiyalanuvchi (regenaratsiyalangan) katalizatorning oqimi, kg; L+P – reaktorning yangi L va retsirkulyatsilanuvchi xomashyo R bilan qо‘shilma yuklanishi, kg/soat.
Sistemada sirkulyatsiyalanadigan katalizator miqdori Gs, shuningdek uning karraligi ks – о‘z-о‘zidan asossiz qabul qilinmaydi. Reaktorga kirayotgan xomashyoning solishtirma entalpiyasi h_L va Gs ning qiymati, regenatordagi ortiqcha issiqlik Q_ort reaktor va regenaratorning issiqlik balanslari yordamida bog‘lanishi kerak. Agar, masalan h_L qiymati berilsa, unda reaktorning issiqlik balansidan sirkulyatsiyalanuvchi katalizator miqdori Gs ni, regenarator balansidan esa ortiqcha issiqlik miqdori (Q_ort) ni topish mumkin.
Ikkinchi tomondan, yoqiladigan koks bо‘yicha moddiy balans tenglamasini tuzish mumkin (K, kg/soat):

qayerda: x_ishk – ishlatigan katalizatordagi koksning miqdori, % (mass); x_reg – regenaratsiyalangan katalizatordagi koksning miqdori, Gs – sirkulyatsiyalanuvchi katalizatorning miqdori, kg/soat.

Topilgan Gs qiymatida sо‘nggi tenglamadan ishlatilgan katalizatordagi koksning tarkibini aniqlash mumkin:



Reaktorning samarali ishlashi uchun x_ishk ning kattaligi tavsiya etilgan qiymatdan katta bо‘lishi mumkin emas.
Quyida, (10.3) masalada foydalanilgan mikrosferik seolit katalizatorli katalitik kreking qurilmasi ishining о‘rtacha kо‘rsatkichlari bо‘yicha amaliy ma’lumotlari keltirilgan.
1. Harorat ,⁰S
Reaktorda 480-510
Regeneratorda 580-620
Reaktorga xomashyoni kiritishda 200-360
О‘ta qizdirilgan bug‘ning kiritishda 350-400
2. Reaktor va regeneratordagi bosim, MPa 0,15-0,30
3. Xomashyo berish massaviy tezligi, kg/(kg∙soat):
reaktor liftda 55-130
umumiy (reaktor lift + jadallashgan “qaynovchi” qatlam.) 20-22
4. Katalizator sirkulyatsiyasining karraligi 2-15
5. Regenaratorda joylashgan 1t katalizatorga tо‘g‘ri kelgan
koks olish (koksosyem), kg/soat 20-45
6. Koks miqdori, % (mass.):
regeneratsiya qilingan katalizatorda 0,2-0,4
ishlatilgan katalizatorda 0,8-1,8
7. Katalizatorning uyilma (nasipnoy) zichligi, kg/m³ 720-800
8. Katalizatorning suyuqlik yoki gazdagi muallaq
konsentratsiyasi (suspenziya), kg/m³
“qaynovchi” qatlamda 240-550
tik quvurlarda (v stoyakax) 240-600
pnevmotransport liniyasida 20-80
reaktor liftda 40-80
reaktorning bug‘latish seksiyasida 330-460
9. Bug‘ va gazlarning tezligi (mavhum), m/s
“qaynovchi” qatlam zonasida 0,4-0,75
reaktorning bug‘latish zonasida 0,2-0,4
reaktor-liftga kirishda 6-10
reaktor-liftdan chiqishda 15-25
10. Suspenziya oqimining chiziqli tezligi, m/s:
pnevmotransport liniyalarida 5-12
tik quvurlarda (v stoyakax) 0,6-2,1
11. Reaktor va regeneratorning shlemli quvurlarida bug‘ va
gazlarning chiziqli tezligi, m/s 25-40
12. Katalizatorning bо‘lish vaqti:
reaktor – lift, s 3-4
bug‘latish seksiyasida, min 1-3
regeneratorda, min 4-20
13. Koksni yoqishga havo sarfi, kg/kg ga nisbatan 11-13
14. Sirkulyatsiyalanuvchi katalizatorga bug‘latish uchun bug‘ sarfi,
% (mass.) 0,25-1,0
15. Issiqlik miqdori, kJ:
1kg yangi xomashyoga 210-275
1kg koks yonishida (quyi) 25000-32000
16. О‘rta solishtirma issiqlik sig‘imi kJ/(kg∙K)
koksniki 1,65-2,51
katalizatorniki 1,05-1,13

7.1 - masala. Metanni oksidlanish pirolizida har bir 100 kg dastlabki metanga reaksiya mahsulotlari 30,2 kg maqsadli mahsulot–atsetilen, 12,55 kg reaksiyaga kirishmagan metan, qolganlari – yonaki mahsulotlar: SO, SO₂ , H₂ va boshqalar tо‘g‘ri keladi.

Metanning konversiyalash darajasi x, xomashyoga tо‘g‘ri kelgan maqsadli mahsulot atsetilen b–ning molyar chiqishi va jarayonni tanlovchanligi (selektivnost) σ ni aniqlash kerak.
Yechish. Maqsadli reaksiya quyidagi stexiometrik tenglama bilan ifodalanadi:

Metanni reaksiyagacha miqdori A₀=100 kg=6,25 kmol, reaksiyadan keyin A=11,5 kg=0,784 kmol.
Maqsadli mahsulotning dastlabki xomashyodagi miqdori R₀=0, reaksiya mahsulotlarida R=30,2 kg=1,162 kmol.
Konversiya darajasi:

Xomashyoga nisbatan mahsulotning molyar chiqishi:

Nazariy mumkin bо‘lgan maksimum foizda mahsulotning molyar chiqishi: (10.23 reaksiyasiga monand).

Jarayonning selektivligi:

7.2 - masala. n-butanni qattiq alyuminiy xloridda bug‘ fazali katalitik izormerizatsiyalashda reaktordan 1 marotaba о‘tishidagi hosil bо‘lgan mahsulot tarkibi molyar foizlarda: izobutan–42,5, reaksiyaga kirishmagan n-butan–57,5 ni tashkil qiladi.
Retsirkulyatsiya koeffitsiyenti k_R va reaktorning jamlangan yuklanishi L+R ni aniqlang, agar reaktorning yangi n–butan bо‘yicha unumdorligi 500 t/sutka bо‘lib, izobutanning yangi xomashyoga nisbatan molyar chiqishi b¹=96% ni tashkil qilsa.
Yechish. Yangi n-butanning molyar sarfini aniqlaymiz:

ifodaga muvofiq retsirkulyatsiya koeffitsiyenti:

Jamlangan yuklanish quyidagini tashkil qiladi:
L+R=k_RL=2,36∙359=12 kmol/soat=1130 t/kun.

Shunday retsirkulyatsiyalanuvchi n-butanni yuklanishi:

t/kun.
Izobutanning chiqishini ks=2,26 bо‘lganda hisoblaymiz:
R=0,96∙359t=344,6 kmol/soat=479 t/sutka
7.3 - masala. Katalitik kreking reaktori R–1 va regeneratori R–2 ning asosiy о‘lchamlarini aniqlang. 10.1 - rasmda reaktor–regenerator blok sxemasi belgilashlari bilan keltirilgan. Reaktor 1 reaksion zona (lift-reaktor), 2 reaksion zona (shakllangan mavhum qaynash qatlami), 3 bug‘latish zonasi, va 4 separatsion zonalarini о‘z ichiga olgan. Regenator 7–ishchi zona (mavhum qaynovchi qatlami) va 8 inersiya zonasiga ega. Xomashyo-vakuum haydalma ya’ni vakuumda haydalib olingan mahsulot (ITK - HQT bо‘yicha fraksiya 350–500⁰), zichligi . Xomashyo bо‘yicha unumdorlik L=2400 t/kun, retsirkulyatsiya koeffitsiyenti k_R=1,1. Reaktor va regeneratordagi bosim r≈180 kPa, 1–4, 7 va 8 zonalardagi haroratlar mos ravishda t₁=510, t₂=500; t₃=480; t₄=490; t₇≈t₈=600⁰C.
Katalizator–seolitli 44% (mass.) muvozanat aktivli mikrosferik zarrachalardan iborat. 1 zona hisobida xomashyo uzatishning massaviy tezligi g₁=130 soat ^-1; umumiy (ya’ni 1 va 2 zonalar yig‘indisi) hisobida g=22 soat ^–1;
Yuqorida kо‘rsatilgan sharoitda kreking ayrim mahsulotlarining chiqishi va ularning xarakteristikalari ( zichligi va M-molyar massasi) reaktorning moddiy balansi 10.1 - jadvalda keltirilgan.
7.1 - jadval.