年产10万吨润滑油加氢改质基础油物料衡算副本汇总Word格式文档下载.docx

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则进入反应装置的氢气的量为：

（标况下）

在标准况态下氢气的密度为：

故加入反应器内循环氢（不参加反应的氢气）的量为：

M循环氢气=

（2）出反应器的各物质的量：

此反应器内氢气参加反应的转化率为：

80%，参加反应的基础原料油的反应转化率为：

93%；

由此可知：

未参加加氢反应的反应H2的量：

；

加氢改质油的量：

损失的改质油的量为：

未参加反应的基础油料的量为：

其中基础原油料损失的量为：

故混合油料的总损失为：

生成H2S的量为：

（0.35×

10-6×

11608.74×

0.93×

34）/32=4.01×

10-3kg/h

生成NH3的量为：

（（350+250）×

17）/14=7.9kg/h。

（3）令此反应器内所有H2的损失量为：

0.1%，剩余的反应H2的量为：

故损失的反应H2的量为：

（4）计算进入加氢改质反应器内作为降温的冷氢的量：

氢气的比热容是：

Cp=a+bT+cT2,

其中，a=13.44KJ/（kg*K），b=2.174×

10-3kJ/（kg*K）,c=-0.163×

10-6kJ/（kg*K）

故不同温度下氢气的Cp=13.44+2.174×

10-3T-0.163×

10-6T2，其中T=273.15+t

在加氢改质反应器内润滑油原料油和循环氢气的进口温度为：

t1=360OC,其出口温度为：

t2=376OC;

其中用来加氢的原料油的量为：

14151.15Kg/h，循环氢气中预参加反应的氢气的量为：

283.02kg/h，而参加加氢反应的氢气的量为：

228.17kg/h，进入下个反应的氢气的量为：

54.85kg/h；

循环氢气中有1132.08kg/h，的氢气作为PH氢分压。

在此反应器内将要打入冷的氢气作为降温原料,冷氢进口的温度为t1’=40OC,它将与原料油一起进入下个反应器故冷氢的出口温度为：

t2’=376OC。

加氢改质反应器：

因为不知道冷氢的进入量，也不知道加氢反应中氢气释放的能量为多少，故假设参加反应的氢气释放的能量为：

Q，打入用以降温的冷氢的量为：

M。

对加氢反应器和加氢改质反应器进行热量恒算，先假设两个反应塔的热损失令其忽略不计；

（1）计算各个温度下氢气的比热容；

当t=40OC时；

Cp1=13.44+2.174（273.15+40）-0.163（273.15+40）（273.15+40）=14.11kJ/（kg*K）

当t=360OC时；

Cp2=13.44+2.174（273.15+360）-0.163（273.15+360）

（273.15+360）=14.75kJ/（kg*K）

当t=376OC时；

Cp3=13.44+2.174（273.15+376）-0.163（273.15+376）

（273.15+376）=14.79kJ/（kg*K）

（2）计算各个温度下润滑油混合油的比热容；

由《炼油单元过程与设备》中的图《石油馏分的液体比热容图》知；

Cp1油=3.14kJ/（kg*K），

Cp2油=3.31kJ/（kg*K）；

B加氢精制反应器：

在加氢精制反应器内由已知的资料可以设计混合油料进入反应器的进口温度为：

t1’=295OC，经过反应器后它们的出口温度为：

t2’=303OC，经过论证此种假设是成立的。

在此反应器内混合油与氢气进行的是烯烃与芳烃的再饱和加氢反应，其中参加反应的氢气的量为：

21.98kg/h,

不参加反应的混合氢气的量为：

（1132.08+32.87+M）kg/h。

由前面的物料衡算可知：

（1）进入此反应器的混和油的一些数据：

进入此反应器的混合油料的量为：

812.45+10979.66=11792.11kg/h，

从此反应器出来的混合油料的量为：

11792.11+21.98=11814.09kg/h.

混合油料进入此反应器的进口温度为：

t1=295OC,加氢精制后的混合油出此反应器的出口温度为：

t2=303OC。

计算各个温度下润滑油混合油的比热容；

当t=303OC时；

Cp2油=3.01kJ/（kg*K）；

当t=295OC时；

Cp1油=3.00kJ/（kg*K），

（2）进入此反应器的混氢的一些数据：

进入此反应器内的氢气的量为：

1132.08+54.85+M=（1186.93+M）kg/h。

参加加氢反应的氢气的量为：

21.98kg/h，

从此反应器出来的混合氢的量为：

（1132.08+32.87+M）kg/h，

混合氢进入此反应器的进口温度为：

t1=295OC,加氢精制后的混合氢出此反应器的出口温度为：

计算各个温度下氢气的比热容；

Cp2=13.44+2.174（273.15+295）-0.163（273.15+295）（273.15+295）=14.62kJ/（kg*K）

Cp3=13.44+2.174（273.15+303）-0.163（273.15+303）（273.15+303）=14.64kJ/（kg*K）

由以上的数据对加氢改制反应器和加氢精制反应器进行热量衡算，令加氢改质反应塔内的热损失为进入全塔热量的5%，加氢精制反应塔的热损失令其忽略不计；

在化工生产过程中，热量衡算可以用以下热平衡方程：

式中——所处理各股物料带入设备的热量，千焦

——由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量，千焦

——各种热效应如化学反应热效应溶解热等，千焦

——离开设备各股物料带走的热量，千焦

——消耗在加热设备上的热量，千焦

——设备向外界环境散失的热量，千焦

进行计算。

先对加氢改质反应器内的物料列热平衡方程：

将此方程化简可得：

而后对加氢精制反应器内的物料列热平衡方程：

将此方程化简可得：

由方程

（2）与（4）可知：

M=303kg/h,Q=21463KJ/h。

损失掉的氢气总量为：

（4）改质油的量：

kg/h

计算结果如下：

表（w-1）加氢改质反应器内的物料衡算表

物料名称

进料量kg/h

出料量kg/h

润滑油基础油

11608.74

812.45

加氢改质基础油

13376.40

预参加反应的H2

232.17

45.0

降温的冷H2

303

302.70

循环氢气中不反应的H2

14055.05

14050.03

损失的混合油

219.75

泄漏的总的H2

0.0045

生成的H2S

4.01x10-3

生成的NH3

7.9

合计

26198.96

16213.5

单元设备的热量衡算：

在化工生产过程中，热量衡算可以用一下热平衡方程表示：

其中表示设备或系统与外界各种交换热量之和，其中包括热损失（低温时传入的热量），千焦

表示离开设备或系统各股物料的焓和，千焦

表示进入设备或系统各股物料的焓和，千焦

在解决实际问题中，热平衡方程还可以写成一下形式：

上述公式是通用的，但在具体应用时应加以具体分析。

加氢改质与加氢精制反应器的热量衡算：

1分析物料的走向及变化，列出热平衡方程式：

脱水除杂的润滑油基础油和循环氢自反应器的顶部进入催化反应塔。

在加氢反应塔内为了保证反应的稳定进行，要在三个反应床层的底部打入降温的冷氢，则改质塔内还有冷氢的进入。

在改质塔内发生的是部分润滑油基础油加氢饱和，脱硫，脱氮，脱水的复杂反应。

改质后的混合油和未反应的氢气自改质塔的底部进入精制塔的顶部，进行润滑油基础油内的烯烃与芳烃的再饱和反应。

而后流入高低分离器进行气液分离。

对此过程进行分析可知，因是连续操作Q5可以不计，计算基准取KJ/h。

在加氢饱和时放出热量，故Q3为正值。

此塔内没有加热剂则Q2可以忽略不计。

于是热量平衡方程为：

Q1+Q3=Q4+Q5,

或

2收集有关数据：

热量衡算时，已知物料量，工艺条件和有关物性数据。

此过程的物料衡算可以见前面的设备物料衡算。

整理计算结果，将R-101和R-102的进，出物料量及工艺条件列于下表：

表（Q-1）反应塔物料平衡表

反应塔内各种物料只有温度变化，没有相变化属于显热，可用比热计算。

比热和加氢反应热可以从手册中查到，也可以由试验测定。

而且在进行物料衡算时已经把各物料的比热计算出来了。

确定各种物性数据的基准态为0OC饱和液体。

结果如下表：

表（Q-2）数据表

润滑油基础混合油比热，kJ/（kg*K）

氢气的比热，kJ/（kg*K）

温度，OC

14.11

40

3．00

14.62

295

3.01

14.64

3.14

14.75

360

3.31

14.79

376

加氢反应时放出的反应热，kJ/kg

25098

2计算热量（对R-101与R-102分别计算）：

（1）输入R-101内的热量：

A,原料油输入的热量：

Q1=M油C油（t1+273.15）=14151.153.14633.15=2.81107KJ/h

B,物料中循环氢气带入的热量：

Q2=M氢气C氢气（t1+273.15）=（283.02+1132.08）14.75633.15

=1.322107KJ/h

C,用于降温用的冷氢带入的热量：

Q3=M冷氢C冷氢（t2+273.15）=303.0014.11（273.15+40）=0.134107KJ/h

D,加氢反应释放出的热量：

Q4=M反应氢加氢反应热=（283.02-54.85）21463=0.49107KJ/h

输入的总热量：

Q入=Q1+Q2+Q3+Q4=2.81+1.32+0.134+0.49=4.756107KJ/h

（2）输出R-101内的热量：

A,混合油料带走的热量：

Q1’=M油C油（t3+273.15）

=（990.38+13376.40）3.31649.15=3.09107KJ/h

B,混合氢气带出的热