Способ определения избирательности дегидрирования насыщенных углеводородов с @ -с @

 

Изобретение касается аналитической химии, в частности определения избирательности каталитического дегидрирования насьпценных углеводородов С4-5-, что может быть использовано для контроля показателей качества технологического процесса.Цель - повьшение точности непрерывного контроля избирательности указанного процесса . Контроль включает измерение расхода сырья инертного газа и плотности получающегося контактного газа. Из последнего адсорбцией и десорбцией вьделяют целевые олефины и непревращенные исходные углеводороды с измерением содержания олефинов в десорбате и плотности инертного газа с ним транспортируется катализатор дегидрирования . Избирательность рассчитывает по ф-ле ; S ГЬ(А , C+Ve/Q Mt)fX -A3-Cj-L(p,-Vo/Q+A4)x-A5Cj : (A6C+Vo/Q+A7+V,)jJX-(Ag-C-HV /Q + +V, )p-L(poV,/Q-A,-l)X-A,,.C+ ,, где L - коэффициент, определяемый по ф-ле (а ,/а)- Ci+Cj : (С,+С.), в которой а, и а - коэффициенты растворимости исходного и целевого углеводородов в абсорбенте, раство- . ра; fr и С / - концентрация исходного и целевого углеводородов в контактном газе, мае. доли; С - концентрация целевых олефинов в сьфье, мае. доли; VP - расход инертного газа, Q - расход сырья, кг/ч; f и р - плотности контактного и инертного jra3OB (при и 101,3 кПа) , кг/м j X - суммарное содержание целевых углеводородов в десорбированной смеси, мае.доли; V, - удельный обьем исходного углеводорода (при О С и 101,3 кПа), А ,.д - определяемые предварительно постоянные величины следующих А, (I-A)-(V2-V,i)i А2 А2 .V;n,.i (l- )(A2,);A Ау(1-А) Пк, VH+(i(A2-A,-Vj)i A, (V-t-УЗ )МЗК +(V4-V2) (I-K)-M,I-(VH-AJ)M,:P; Ag Aj - A ,0 n {(-/3)M, :Pl+p},r (Mi-Сз) : : М Сз+Мз- CC,-(1-/J.Q-C/Q.JJ; P (М.-Мз)-К; Пк Qk/C(l-C) + + C-.pJ.Qi n- CfQ,-C,-.QJ: : U(l-C)- + C/l-Q} при i 5,6. .. m-. m; n 4 I-пДп;,; d ,/(l-C) - Qj ,+ (M.-c jtMjK ), Q, Q+Qo-QKi fo ( , V,. .где Qo p,.V,; Q n (Сц-С icoo G-;-- концентрация e 0) 4 Ф Oi 00 ОЭ

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„144 133 А1 (50 4 С 07 С 5/333

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

° ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ (21 ) 4231 092/23-04 (22) 17.04 ° 87 (46) 23.12.88. Бюл. 11! 47 (72) В.П. Иванов и Г.А. Михайловский (53) 547.313(088.8) (56) Иванов В.П., Большаков 10.В., Абаев Г.Н. Анализаторы квазибинарных газовых смесей на базе промышленной хроматографической аппаратуры. Тематический обзор ЦНИИТЭнефтехим.

М. 1978, с. 48.

Авторское свидетельство СССР

N! 785689, кл. G 01 N 9/36, 1978.

Тучинский М.Д. Автоматизация химических производств.-М.: НИИТЭХИМ,.

1966, вып. 4, с. 51-62.

Авторское свидетельство СССР

У 1173309, кл. G Ol N 33/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

11! 1227614, кл. С 07 С 5/333, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ ДЕГИцРИРОВАНИЯ НАСЬШ1ЕННЫХ

УГЛЕВОДОРОДОВ СФ С5 (57) Изобретение касается аналитической химии, в частности определения избирательности каталитического дегидрирования насыщенных углеводородов С4, что может быть использовано для контроля показателей качества технологического процесса. Цель— повышение точности непрерывного контроля избирательности указанного процесса. Контроль включает измерение расхода сырья инертного газа и плотности получающегося контактного газа.

Из последнего адсорбцией и десорбцией выделяют целевые олефины и непревращенные исходные углеводороды с измерением содержания олефинов в десорбате и плотности инертного газа jc ним транспортируется катализатор дегидрирования). Избирательность рассч итыв арт и о ф-ле: S = (L (A; С+Ч,/Q + .!!А ) у Х -А з. Cg -Т (j, Чо /()+А )д -А С 3

:fL(ABC+V()/О+А,+Ч,) рХ-(А, С+Ч. /Q +

+Ч! )1! (Р!» Ч!» Й А +1)X A

U — расход инертного rasa, м /ч;

Q — расход сырья, кг/ч; р и р — плот ности контактного и инертного газов (при 0 С и 101,3 кПа), кг/мз; Х вЂ” суммарное содержание целевых углеводородов в десорбированной смеси, мас.доли;

V — удельный объем исходного углево1 о з дорода (при 0 С и 101,3 кПа), м /кг;.

А, „— определяемые предварительно постоянные величины следующих ф-л:

А, = {1-p) (V;V„), А 2= А! = K. Ч;n,.;

АЗ-(ф (А Ч !) 1А = 1 n„; А =(1 p) n„»

A = Vi- Ч;,+ р(А -А -V2) 1 А-,= ((Và

Ч )МЗК + (Ч -Ч ) (1-К) ™ а (Чч А )М,): Р, Ау -- Аь+А„Ау = M" пк/Р; А,о= пкю, ((() p)M P3+P}»К. (М Сз)

1MgC +My С -(1- p )Q- С/Q! )}; P

= М г- (®Mò™ 3) K; n к = Q „/ C{ -С) 4 +

+ C P) ч; и, =ГС! Qi-C o Qo3: ((1-С) a + С Р (Д при i = 5,6...

= 1 n „Y n„; { = 1--Г0,/(1-С) - Е3» !

»5 С {М С ь MÐ )j» Q Q+Qo 1 к

f0=(Z. Ч, С; ), где Qc> =/ V(!»

i 1 (С„-С»,JQ С.;.— концентрация

1446133 рирования насьпценных С 4, С -углеводородов до соответствующих олефинов.

Цель достигается за счет измерения расхода сырья, расхода инертного газа

5 и плотности контактного газа, выделеления из пробы контактного газа путем абсорбции с последующей десорбцией целевых и непрореагировавшего исходного углеводорода, измерения сум10 марного содержания целевых углеводородов в десорбированной смеси, а также плотности гНертного газа и расчета избирательности по формуле, Ь(А С + -2 + А ) Х вЂ” А .C — L(P †+ A )X — А С

V о

1, q 2 з Р о q 4

Я as о о 7о Uî

Т.(А С + о + А + " )Р -(А„С + — + v, ) р " (о — А+1) Х вЂ” А 1о С +Ро

20 где S L избирательность; коэффициент, учитывающий различную растворимость исходного и целевых углеводородов в абсорбенте и опреде 25 ляемый при предварительном изучении процесса, содержание целевых углеводородов в сырье, мас.доли; расход инертного газа, м !ч; 30 расход сырья, кг/ч; плотность контактного и инертного газов соответственно (при 0 С и 101,3 кПа) кг/ Ь, Vo е

P 1e

i-ro компонента в контактном газе и

С; — концентрация i-го компонента в потоке инертного газа, мас.доли

Ск„ и С „ - концентрация в катализаторе кокса на входе и выходе из реактора, мас.доли; Я „ — расход контактного газа,кг/ч:,Q„- циркулирующий в системе реактор — регенератор катализатор, кг/ч, и; и и = мас.доли

1-го компонента контактного газа и кокса в общей сумме побочных продуктов исходного углеводорода; М; — мол. масса i-ro компонента контактного газа, кг/кмоль; U — удельный объем

i-го компонента контактного газа

Изобретение отноСится к нефтехимической технологии, конкретно к спосо,бам определения избирательности процессов дегидрирования насыщенных С4, С -углеводородов и может быть исполь6 зовано для контроля показателей качества технологических процессов и автоматического управления по ним в промьппленном производстве бутадиона, изопрена и изобутилена.

Целью изобретения является повьппение точности непрерывного определения избирательности процессов дегид(при 0 С и 101 кПа), м /кг; р — поI стоянная величина, равная средней степени разложения целевого углеводорода, поступающего с сырьем, т.е. 0,2-0,5;

d< — доля исходного углеводорода; разлагающегося на побочные продукты ; значения углеводородов . 1 — исходный предельный углеводород; 2 моноолефин; 3 — диолефин, 4 — водород; 5,6,...,m-образующиеся побочные углеводороды, m+1,« m+2...n — компоненты контактного газа, не образующиеся в процессе разложения сырья. Эти условия снижают в 2-4 раза погрешность расчета избирательности. 2 табл.

1 ил.

Х вЂ” суммарное содержание целевых .углеводородов в десорбированной смеси, мас.доли;

v — удельный объем исходного углеводорода (при 0 С и

101,3 кПа), мэ/ кг, А „-A 1 — постоянные, определяемые по экспериментальным данным при предварительном изучении процесса.

При предварительном экспериментальном изучении конкретного процесса в стационарном рабочем режиме установки получают усредненные по нескольким лабораторным анализам данные по составу

1446133 сырья, контактного газа, потока инертного газа, содержанию кокса в катализаторе до и после реактора. Исполь111

А, (l я)(ч -ч); А = ч и

i= --4

А = (1-p) (А — ч, ); А+ = l-п„, A> - "(l p),n„, А = v2- v„+ p (А1-А1 ч2

Ат = Г(v< v3)NÆ+(ч4 ч2 1-К)М2 (v,— А2)М, j Р (2) М1пк

A + Ат А Р

С,+ С а1

C1+ +C1 в которых .

МС

2cs+MS(c2 (1 p)QC(Q

Р = М2-(М1™э)К

Q п „=((1-С)Ы1+ С p) Q (3) (4) (5) CiQ1 С1о0о 5 6 щ ((1-С)" г +Ср) 0

Ill

П4 ПК вЂ” 1

1=5 (7) (c„+ — );

0 М1СЭ

2 (1 C)Q NçK (8) QÄ=Q++Q + — Q„ (10) ч. — удельный объем i-ro компо1 нента контактного газа (при 0 С и 101,3 кПа), м Э/кг, постоянная, равная средней степени разложения целевого углеводорода, поступающего с сырьем (p = 0,2-0,5), Ы вЂ” доля исходного углеводорода, разлагающегося на побочные продукты, а„, а 1 — коэффициенты растворимости исходного и целевого углево.-, дородов в абсорбенте,смз/см раствора.

Значения индекса i: 1 — исходный предельный углеводород; 2 — моноолефин (целевой углеводород); 3 — диолефин (целевой углеводород); 4 — водород, 5,6...m — образующиеся побочные углеводороды, m+1, ш+2,...,n — компоненты контактного газа, не образующиеся в процессе разложения сырья. где Ц

С;

CK ЭСk

4 Кат

n1fn к

М, А = п 1()"" + 1 Ь

11 (ч; С;,) р,v,, q „=(C„- h„)q„,, концентрация i-го компонента в контактном газе,.мас.доли, концентрация i-го компонента 4р контактного газа в потоке инертного газа, мас.доли; концентрация кокса в катализаторе соответственно на входе в реактор и выходе из 45 него, мас.доли, расход контактного газа, кг/ч, циркуляция катализатора в системе реактор-регенератор, кг/ч массовые доли i-ro компонента контактного газа и кокса в общей сумме побочных продуктов дегидрирова55 ния исходного углеводорода, молекулярная масса i-го компонента контакного газа, кг/кмоль, зуя эти данные, а также режимные параметры процесса, находят постоянные

A,-A,z и L,ïî следующим формулам:

1446133

Так как растворимость основных компонентов потока инертного газа в специально подобранном абсорбенте значительно меньше растворимостей исходного и целевых углеводородов, так, например в ксилоле коэффициенты растворимости Н, N, CO, С01, СН, С Н4 не превышают 4 см /см раствора (при 20 С), тогда как для бутана и бутиленов они находятся в пределах

80-100 cM /см, то изменения состава инертного газа практически не влияют на состав десорбированной смеси.

Влияние этих,изменений на выходной сигнал плотномера контактного газа может быть точно учтено путем непрерывного измерения плотности потока инертного газа (совместно с измерениями расходов этого газа и сырья) и учета ее в указанной формуле расчета избирательности.

На чертеже изображена схема, реализующая способ..

Анализируемую пробу отбирают из технологической линии 1 контактного газа после реактора 2 и подают на вход плотномера 3 и в абсорбер 4. В последний подают также отрегенированный жидкий абсорбент, например нефтяное масло, ксилол или др. Из абсорбера содержащий растворенные углеводороды абсорбент подают в десорбер 5, где при нагревании до 4070 С из него выделяются растворенные в нем целевые и исходный углеводороды. Десорбированный газ подают далее на вход непрерывного анализатора 6 состава, а абсорбент после регенерации возвращают в абсорбер. В качестве анализатора 6 может быть использован, например, известный непрерывный анализатор по ч еплопроводности смеси, построенный на базе промышленного хроматографа ХП-499. Изме1 ряются также объемный расход инертного газа, поступающего по линии 7, и его плотность . Первый измеряют серийным расходомером 8 по методу переменного перепада давления, а плотность — плотномером 9, который, так же как и плотномер контактного газа, построен на базе промьппленного хроматографа ХП-499 с детектором по плотности, Массовый расход сырья, поступающего,в реактор по линии 10, и содержание в нем целевых углеводородов измеряются соответственно серийным расходомером 11 по методу переменного перепада давления (с помощью камерной диафрагмы и дифманометра типа ДСП) и непрерывным анализато5 ром 12 с детектором по теплопроводности, аналогичным 6, или промышленным хроматографом типа 11Нефтехим-СКЭП". Вместо указанных в систе1р ме могут быть использованы и другие средства измерений, метрологические характеристики которых удовлетворяют необходимым требованиям. Унифицированные аналоговые выходные сигналы приборов поступают на вход электронной цифровой вычислительной машины (ЭВМ) 13, например типа CM-1800, укомплектованной аналого-цифровыми преобразователями. ЭВМ по заданному

2р алгоритму, основанному на математической формуле 1 (с предварительно найденными значениями постоянных А) рассчитывает избирательность процесса дегидрирования.

25 Пример 1. Определяют избирательность процесса дегидрирования бутана до бутиленов в реакторе с псевдоожиженным слоем алюмохромового катализатора. Процесс протекает при

3р 540-560 С и средней циркуляции катализатора в системе реактор-регенератор Я = 425 .1 О з кг/ч . Нагрузка реактора по сырью равна Q = 50 > 10 кг/ч при содержании бутиленов

ЗБ в сырье С = 5X..Ñðåäíèé расход тран-. спортирующего катализатор газа (инертный газ составляет V ъ о

1200 м /ч . Другие инертные потоки в целях упрощения расчетов не учищ тываются. В качестве абсорбента используется о-ксилол при температуре абсорбции 20 С.

Определение избирательности процесса по сигналам непрерывных анали45 заторов и расходомеров производится автоматически с помощью ЭВМ по алгоритму, реализующему расчет по формуле (1), Значения постоянных

А в расчетной формуле находят по

rp результатам предварительного изучения процесса в стационарном рабочем технологическом режиме.

Полученные с помощью лабораторных хроматографических анализов усредненные по 5-10 пробам данные по составам контактного (концентрации С;) и транспортирующего ката-, лизатор (концейтрации С; ) газов, 10 а также известные из литературы мо(I! ) (12) (13) M,C,Q = Q (М (1-С) (1-K) d,+ M,C(1-P) ); (16) (17) (18) М,CÇQ„= (1-C)QMÇKd1, М,С Q, = (1-C)Q(M-,r)d,; п,.Q((1-С)Ы + С ), (i - 4-7), (19) ойдо (1 = 4-8); (2 О) СЯ

С,. Q (21) Q q = Q((1-С),+ С р) и,, п„+ и; =1

Йф где P = M>-(М -М )К и верхние индексы, ", означают, что данная составляющая концентрации относится соответственно к продуктам целевых или побочных реакций или к инертному газу. В соответствии с этой индексацией можно записать следующие pas" ложения: С q = С +С +С, (22) Избирательность процесса определяют как отношение количества полученных целевых углеводородов к разложенному бутану. Исходя из этого и исполь уя уравнения (15) — (17), получают:

Pd1

М (d 2) (23) Содержание целевых углеводородов в

55 С4-фракции контактного газа Y u его уцельный объем равны:

С; = Cee Co, э где i = 5,6,7, и из уравнений (15)-(22) могут быть получены выражения для концентраций всех компонентов контактного газа.

С + Сз .

C L +C3 (24) 7

1446133

8 лекулярные массы М, и -удельные объ- составляет С - = 0,0057 и С „= 0,08 емы 9; (приведенные к О С и соответственно.

101,3 кЧа) чистых компонентов при- Расчетную формулу для избирательведены в табл. 1. ности получают на основе следующей

5 принятой системы стехиометрических

Содержание кокса в катализаторе уравнений процесса на входе в реактор и на выходе из С НО = С НО + Н него по данн лабораторн анализов С Н = С Н . + 2Н 4 1О 4 2

C) Н вЂ” N,Н + М СН +N (С Н + С Н ) + N 4(СЗН + С Н ) + NqC где разложение бутана на побочные продуктов побочных реакций. Долю р

L продукты записано в виде суммарной разлагающихся бутиленов сырья приреакции (13). Принимается, что бу- нимают равной 0,3.

15 тилены, поступающие с сырьем, час- Рассчитывают количество образуютично разлагаются на побочные того. щегося кокса, а также плотность тран.же состава, что и бутан, причем раз- спортирующего катализатор газа, и раслагается доля рбутиленов. ход контактного газа по формулам (10)

Обозначают через o(массовую до- и (9);

20 лю исходного бутана, разлагающуюся по целевым реакциям (11) и (12), при(14) чем из нее доля К разлагается по реакции (12), и через (- долю бу- р„ = 0,777 кг/м, Q<= 50614 кг/ч . тана, разлагающегося на побочные по 2 (здесь и далее концентрации выражены реакции (13). Обозначают также че- в мас.долях) рез п4, п5, п п7 Система уравнений материального бавенно массовые доли Н, СН, С Н + ланса для отдельных компонентов име+С Н, C> Н <+ Сз Н е и кокса в сумме ет следующий вид:

C,Ä, = (1-C)Q(1- e(, -,); (15)

1446133

V = - V;C; =p, (25)

Подставляя сюда найденные иэ систем (! 5) -(22) выражения концентраций

Р+ (N;P)Х„.

Х = Y м, 10!

-С (I P)(I-Y), С (26) а+ЬК р (v-v)ь =d — v, e„

1 h 1 т (! g)q (27) (v,4 )М -(ч -ч,)М, (ч4- чз)М - (vd- v<)M где а

d v „+ +(ч (1 /3) + ч Р) +;(28)

С Vo

1 1-С (l Ñ)Я т

Еч;и;, 4

Найденные из этой системы уравнений выражения для (), и Ы подставляют в формуле (23) и после выполнения преобразований, а также замены

Х = ЕХ полУчают искомую формулу (1) для расчета избирательности.

Используя данные, полученные в ходе обследования технологической установки, находят значения постоянных А в формуле (1) Предварительно

ЭО находят для исследованного режима величины ()(„ ()|, К и п;. Разрешая уравнения (16) и (17) относительно К и

d получают формулу (3) и ((— + — ) — 1 (g9) 3Б

N) Г Я, С) С (1-в)С °

0 М Мэ М

Подставляя в полученные формулы значения известных величин, находят

К = 0,0338, 6 0,3111. Исключая из (15) и (17) d, и выражая затем ()ig, получают формулу (8), используя которую находят a! = 0,0889. Складывая уравнения (1 9) и (20) при i = 5,6 и

7 и выражая и;, получают формулу (6) пользуясь которой, находят и х = 0,239, 45 п 0,2907, и т 0,3931.

Подставляя в уравнение (21) вместо g „ его выражение (14), получают для и((формулу (5), расчет по которой дает и „ = 0,064. Из соотношения (22)

n+, получают (7), после подстановки в которое найденных значений и; и и „ получают n< = 0,0133. Пользуясь формулами (28) и (4), находят V =

* 0,913 м /кг. P = 55,932 кг/кмоль.

Затем, используя формулы (2), рассчитывают значения постоянных А в

Формуле (1) при m = 7 и р = 0,3;

А, 0,00966; Аg = 0,9133, А = 0,3686; компонентов и выполняя преобразования, получают следующие два уравнения для нахождения с(, и ()(>, А+= 0,93605, А 0,04477, А

0,12808, А т О, 3186, А = 0,25994, А = 0,06631 А,()= 0,0656. Используя литературные данные по растворимости бутана и бутиленов в ксилоле (а, 95 см /см (С Н ) и а

80,5 см /см раствора (С, Н ) при

20 С), находят по соответствующей формуле (2): Ь = 1,117.

Если данные по растворимости углеводородов в используемом абсорбенте отсутствуют, то значение Ь может быть найдено экспериментально путем лабораторного хроматографического анализа состава десорбирован- ного газа (находят Х) из расчета по формуле L = Y/Õ, где Y находится в соответствии с (24).

В дальнейшем при определении избирательности процесса дегидрирования на данной установке непрерывно измеряют величины 7(,, ро, Я, и Х и рассчитывают избирательность по формуле (1) с с помощью ЭВМ. Методическая погрешность при этом не превышает-1,5 абс.7., тогда как для известного способа она составляет

3,9 абс.X. В приведенном примере содержание целевых углеводородов в

С -фракции контактного газа равно

Y = 0,36, а в десорбированном газе

Х = 0,322. Плотность контактного газа g 1,741 кг/м и по формуле (1) находят S = 0,749 (74,97) . Точное значение $ равно 0,75.

Пример 2. Определение избирательности проводят в процессе дегидрирования изопентана при 500-55дС

На вход реактора подают чистый изо1446

1ЗЗ

+p, V«= 1240,7 кг/ч, (poz=

1,25 кг/м ), Q, 55857 кг/ч. Находят далее значения К, „ о у и P no формулам (3), (29), (8), (4) при С =

О.; К = 0,03498, о1, = 0,355, а( — 0,066, P = 69,93.

Определяют концентрации С; компонентов в суммарном потоке Q по следующей формуле:

С I o Poi VO + С oZ f oZVo

1о Qî,Т„(Ч „+Ч«+ A +V>)Q)pX-(Vo, +Ч«+ Д) р;1.(Р, Ч„ Рз Vog+(1-Ag)Q)X+PorVos + ру Vp+

rpe p nnoTHocTs N актор инертным газом, включающий изПлотность контактного газа и со- 35 мерение расхода сырья, расхода инертдержание целевых в его фракции С ного газа, плотности получающегося

2,1 кг/мо, Y = LX = 0,3733 и контактного газа и расчет по формурасчет по приведенной формуле дает ле, отличающийся тем, $ = 0,8196 (точное значение 0 819). что, с целью повьппения точности опМетодическая погрешность определе- 40 ределения, дополнительно из пробы ния S составляет 1,,2 абс.%, а по контактного газа выделяют путем аб известному способу 5,3 абс.%. сорбции с последующей десорбцией целевые и непревратившийся исходный .Формула изобретения углеводород, измеряют суммарное соСпособ определения избирательно- 45 держание целевых углеводородов в сти дегидрирования насыщенных угле- полученной десорбированной смеси, а водородов С -С до соответствующих также плотность инертного газа и олефиновых углеводородов в слое ка- рассчитывают избирательность по фортализатора, транспортируемого в ре- муле

L(A C + — + А ) р Х вЂ” А С вЂ” L(P — + А )Х вЂ” А С

Чо V, (1 3 P о

Т.(А6С + — + А1 + Ф„)рХ-(А8С + — + V )p " (Ро — А з +1)Х-A«C+Ро

11 пентан с расходом (= ° 55 т/ч. Катализатор транспортируют в реактор абгазом с объемным расходом Vo,. Кроме того, на аэрацию катализатора в

5 линию перетока подают азот с расходом Ч о . Средняя циркуляция катализатора в системе реактор-регенератор составляет Я „, 400 т/ч. Целевыми углеводородами являются изоамилены 10 и изопрен. В качестве абсорбента используется нефтяное масло со средней мол. массой 160. При предварительном исследовании процесса в заданном технологическом режиме получают данные по составам газовых потоков, которые приведены в табл. 2. Содержание кокса в катализаторе на входе и выходе реактора равно 0,004 и 0,1 мас.%, соответственно. Кроме того, Ч, = 20

900 м /ч, V = 400 м /ч.

Процесс дегидрирования описывают системой стехиометрических уравнений, аналогичной (11)-(13), в которой, однако, к побочным продуктам добавляются углеводороды (;,. В данном слу чае С = О и имеются два потока инертных газов. В соответствии с (9) и (1 О) находят: pо,= 0,823 кг/м, Q =

= 384 кг/ч. Q о = Q о1+ Q о2= Ро Ч о + 30

L(V

S (i = 4-10) .

В данном примере все С;;,, кроме .

Со = 1, равны О. Учитывая это находятся С о= 0,0209, С а= 0,1492, С ьо=

0,5224, С,оо О 0328

Далее, пользуясь формулами (5), (6), (7) при С = О и m 8, находят

n k = 0,10585, и = 0,1907, п ь =

0,09103, n = 0,20, n8 = 0,3911, п = 0,02132. Используя формулы (2), рассчитывают постоянные А в (1): А = — 0,8342, А 4 = 0,8941, А ., = 0,2068, А з = 0,10898. Остальные постоянные А можно не находить, поскольку С = О и формула (1) в данном случае имеет вид

+ А )Х

I где S — избирательность, L — коэффициент, учитывающий различную растворимость исI ходкого и целевых углеводородов в абсорбенте, определяемый при предваритель1446133

13 а

Р, Ро с,+С1

Х а, и а

10 ч

С, ис А 1-А,О

t5 ний:

Aq, ч;и; >

1-4

А (1- р) (ч — v,);

А9 =(1-p) (A<-v„), А4 = 1-и„;

А (1-р)п„> А = ч, — v„+p (Az- A„- v<), ч4 -ч,) (1 -К)М -(v4- А ) М„I Р

М п А (1-@)М, т ь о к р 1

A7 ™ ((ч+-чз)МзК +

А А + А,, А9 в которых

Мс

М с з+ М (С - (1- P) QC (Q, )

Р = М 2 -(М -М9)К и

k с я, -c„ „Q

C(l С) ct +C pgq п4 1-rlk - и 1, н- - — — (c, (1--C) Q

i = 5,6,...,ш,, М,С,) Q1 = ß + Q, "ОК гдеq.-p,÷,, Q„= (с„-с„,)Q„„, С вЂ” концентрация i-го компонен- 50 та в контактном газе,мас,доли;

С >- концентрация i-го компонента контактного газа в потоке

Q (,„,— и;, n„ном изучении процесса по формуле —,+, 1 коэффициенты растворимости исходного и целевого углеводородов в абсорбенте, см9/см раствора, концентрации исходного и целевого углеводородов в контактном газе содержание целевых углеводородов в сырье, мас.доли; расход инертного газа, м /ч1 инертного газа, мас.доли1

С, С вЂ” кбнцентрация кокса в каталик к заторе соответственно на входе в реактор и выходе из него, мас.доли;

l4 расход сырья, кг/ч, плотности контактного и инертного газов соответственно (при 0 С и 101,3 кПа) кг/ м; суммарное содержание целевых углеводородов в десорбированной смеси, мас.доли, удельный объем исходного углеводородода (при 0 С и 101,3 кПа), м /кг, постоянные экспериментально определяемые при предварительном изучении процесса, постоянные следующих уравнерасход контактного газа,кг/чу циркуляция катализатора в системе реактор-регенератор, кг/ч; массовые доли i-ro компонента контактного газа и кокса в общей сумме побочных продуктов дегидрирования исходного углеводорода; молекулярная масса i-го компонента контактного газа,кг/кмоль;

144

61 33

16 значения индекса i: 1 — исходный предельный углеводород, 2-моноолефин (целевой углеводород), 3-диолефин (целевой углеводород), 4-водород, 5,6,...,ш-образующиеся побочные углеводороды, m+I, m+2,...,n — компоненты контактного газа, не образующиеся в процессе разложения сырья.

Таблица 1

V, ° 1

Ы

Компонент Химическая М., 1

V.

Ъ

С; С 1@ формула кг/кмоль нм /кг мас.Е мас.7

58 О, 386 56,,31

С4Н ь

1 Бутан

30,69

0,40

54

29

7 Пропан+

+пропилеи Сз Н 8+С Н

4,433 31

0,368 20

0,521

8 Азот

0,80

П р и м е ч а н и е: i — порядковый номер компонента смеси.

Таблица 2

Компонент Химическая формула

V1 нм /кг

С .ш мас Л

С; мас.%

М:, кг/кмоль

2С Н

iC Н 10

iC5 Н8

57, 01

32,8

68

1,15

3,5

1,19

Н е

1,400

0,7728

1,57

СН

0,83

6 Этилен+этан

С2Н++С 2Н

7 Пропилеи+

+пропан

1,67

0,5212

0,3931

0,800

С,Н,+С,Н, 2,54 0

8 Бутилен+бутан С Н +С Н„, 1,16 20

9 Азот

10 Двуокись углерода

0,5093 0,07 5,5

С02

15 удельный объем. i-I î компонен3 та контактного газа (при 0 С и 101,3 кПа), м /кг, постоянная, равная средней степени разложения целевого углеводорода, поступающего с сырьем (= 0,2-0,5); доля исходного углеводорода, разлагающегося на побочные продукты, 2 Бутилены С Н

3 Дивинил С4Н <

4 Водород Н2

5 Метан СН, 6 Зтан+этилен С Н +С2Н

1 ИзопентанЪ

2 Изоамилены

3 Изопрен

4 Водород

5 Метан

0,415

11, 205

1,401

0,773

0,3112

0,320I

0,3295

11,205

0,92

1,246 4

2,845 ?7

3,188 18

1446133

Составитель Н. Кириллова

Редактор Н. Гунько Техред М. Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 7565 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4