ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловые эффекты и тепловое регулирование из "Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке" Выбор схем для промышленного осуществления химических превращений углеводородных смесей в значительной степени зависит от величины и знака тепловых эффектов реакций. Для разработки способов технологического управления процессами и конструирования реакторных устройств необходимо знать не только суммарные тепловые эффекты, но и изменения количеств выделяемого или поглощаемого тепла по мере углубления процесса. [c.170] Реакции гидрогенизации высокоэкзотермичны, а реакции расщепления эндотермичны. При гидрокрекинге отрицательный тепловой эффект реакций расщепления перекрывается положительным тепловым эффектом реакций гидрирования. Следовательно, в процессе гидрокрекинга обогащенного водородом сырья, где требуется меньшее насыщение водородом продуктов превращения, в отдельных случаях, возможно, почти не будет необходимости в отводе тепла. При гидрокрекинге вторичных остатков, которые бедны водородом, должны протекать преимущественно экзотермичные реакции и потребуется отвод тепла. [c.170] Широко применяемый метод расчетного определения тепловых эффектов по разности теплот сгорания реагентов до и после реакции также недостаточно точен [109]. При экспериментальном определении теплот сгорания допускаемая погрешность 30 ккал кг однако абсолютные значения тепловых эффектов многих реакций могут быть меньше. Поэтому рассчитывать тепловые эффекты на основании теплот сгорания не рекомендуется. Для гидрогенизационных процессов ошибки могут быть особенно велики вследствие значительной разницы между теплотами сгорания водорода (34 000 ккал/кг) и углеводородов (10000—13000 /скал//сг)., Неточность учета количества водорода даже на 0,1% приводит к ошибке в определении теплового эффекта, равной примерно 34 ккал1кг. [c.171] Имеется также метод расчета тепловых эффектов по энергиям образования связей отдельных структурных групп молекул углеводородов (С—С, С=С, С—Н и др.) [ПО]. Применение этого метода осложняется его малой изученностью и разноречивостью имеющихся данных о значениях энергии связей. [c.171] В последнее время сделаны попытки подсчитать величину теплового эффекта процессов гидрокрекинга эмпирическим путем в зависимости от температуры процесса, выхода легкокипящих фракций, длительности пребывания продуктов в зоне реакции и от других показателей [111]. [c.171] Преимущество метода в том, что численные значения теплот образования углеводородов из элементов [115—118] во много раз меньше, чем значения теплот сгорания, что особенно относится к водороду, так как его теплота образования из элементов равна нулю, а теплота сгорания — 34 000 ккал/кг. Поэтому при определении теплового эффекта по разности теплот образования в значительной мере уменьшаются ошибки, возникающие в результате неправильного сведения баланса по водороду, а также вследствие неточного определения фракционного состава сырья и гидрогенизата. [c.172] Трудность при использовании метода состоит в том, что на практике содержание индивидуальных углеводородов определяется только в газообразных продуктах, а анализ жидких продуктов обычно ограничивается определением группового химического состава. Поэтому при определении теплот образования отдельных фракций жидких продуктов условно принимается, что они состоят из индивидуальных ароматических, нафтеновых, парафиновых и олефиновых углеводородов, молекулярные веса и температуры кипения которых близки к средним молекулярным весам и средним температурам кипения исследуемых фракций, а содержание индивидуальных углеводородов в отдельных фракциях соответствует групповым составам последних. [c.172] Однако при таком методе расчета теплового эффекта не учитывается зависимость теплоты образования углеводородов от их строения, поэтому расчет является лишь ориентировочным. [c.172] По разработанной методике был рассчитан тепловой эффект жидкофазного гидрокрекинга мазута — 95,2 ккал1кг [98]. По данным, полученным при обследовании заводской установки, тепловой эффект реакции составил 85 5ккал1кг, что достаточно близко к вычисленному значению. [c.173] Во ВНИГИ при обследовании полупромышленных установок было найдено, что первая стадия гидрокрекинга в паровой фазе продуктов жидкофазного гидрирования сырья угольного происхождения сопровождается выделением тепла в количестве до 143 ккал кг исходного сырья [108]. По данным теоретических расчетов, эта величина при очень большом содержании в сырье фенолов и других соединений, гидрирование которых сопровождаете сильным тепловыделением, может достигать даже 300 ккал кг. На второй стадии гидрокрекинга облагороженного сырья с целью получения бензина тепловой эффект составлял от 40 до 60 ккал1кг сырья. [c.173] Дизельное топливо, фракция 160 - 350° С. [c.175] ИЗ элементов легкого бензина, дизельного топлива и остатка вычислены на основании их группового состава. Теплоты образования нарафино-нафтеновой и ароматической частей сырья определены по данным элементарного состава и теплот сгорания. [c.175] Удельные соотношения эндотермических реакций расщепления и экзотермических реакций гидрирования на каждом участке кинетической кривой зависят от химического состава образовавшихся продуктов реакции [121]. При изменении характеризующего фактора сырья от 12,10 до 10,45, т. е. при переходе от парафинйстого сырья к сильно ароматизированному, роль гидрирования по сравнению с деструкцией значительно возрастает и тепловой эффект может изменяться от —50 до 200 ккал1кг исходного сырья [121]. [c.177] Состав продуктов зависит от условий протекания реакций и от свойств применяемого катализатора. Следовательно, тепловой эффект реакции необходимо определять в сочетании с кинетикой процесса [98]. [c.177] Потребность отвода значительных количеств тепла, выделяемого в процессе -Т1ромышленного осуществления гидрокрекинга, вызвала необходимость изучения способов отвода этого тепла и подбора соответствующих теп-лоагентов. [c.177] Проведенные технологические исследования на полузаводских и опытно-промышленных установках [3, 108] показали, что наиболее приемлемыми агентами смешения для теплового регулирования во всех заводских модификациях гидрогенизационных процессов является водородсодержащий газ, а в некоторых случаях и жидкие сырьевые смеси, не получившие, однако, широкого применения. Водородсодержащий газ, циркулирующий в гидрогенизационных установках, используют не только для отвода тепловыделений процесса. Главным образом он служит для поддержания высоких парциальных давлений водорода в зоне реакций, необходимых для уч пешного проведения процесса гидрогенизации. [c.177] Многочисленные опытные работы [3, 54, 108] показали универсальность и удобство применения циркулирующего водородсодержащего газа как теплоагента смешения, и в настоящее время его применяют для теплового регулирования во всех системах гидрокрекинга как со стационарными, так и с плавающими катализаторами. [c.178] При использовании стационарных высокоактивных катализаторов гидрокрекинга в жидкой и в паровой фазах теплоотвод всегда осуществляют таким же способом — поддувом холодного циркуляционного газа в четырех-пяти точках каждого реактора — в смесительные зоны, расположенные под опорными рещетками для гранулированного катализатора. [c.179] Технологическая схема подобных установок жидкофазного и парофазного гидрокрекинга над стационарными катализаторами приводится в гл. УП. [c.179] Реакторы всех гидрогенизационных установок (гидроочистки, гидрокрекинга, гидрирования и др.) обычно снабжены внутренней теплоизоляцией для снижения температуры несущих нагрузку корпусов реакторов и уменьшения толщин их стенок [4]. Реакторы для гидрогенизационных процессов, осуществляемых при умеренных давлениях, описаны в монографии [122], а осуществляемых при высоких давлениях —в учебнике [123] и справочнике [124]. [c.179] Вернуться к основной статье