Расчет реактора и коксонагревателя на установках коксования в подвижном слое гранулированного коксового теплоносителя

Процесс осуществляют при 510-540 °С и 0,15-0,3 МПа. Сырье поступает в реактор с температурой 380-410°С. Коксовый теплоноситель нагревается в коксонагревателе до 580-600 °С. Средний диаметр частиц кокса 3-12 мм. Каждая частица кокса пребывает в реакторе 6-10 мин. Кратность циркуляции коксового теплоносителя 14-15: 1, а при форсированном режиме 7:1. Кратность циркуляции коксового теплоносителя можно подсчитать по тепловому балансу реактора. Линейная скорость движения частиц кокса 4-8 мм/с. Показатели кокса следующие: насыпная плотность 0,85-1,02 т/м³;.кажущаяся плотность 0,9-1,27 т/м³; истинная плотность 1,40-1,56 т/м³; пористость 10-15%.

Сырье подают в реактор с объемной скоростью 0,5-0,7 ч^-1. Удельные нагрузки реактора 0,6 т/ч сырья на 1 м³ реакционного пространства и 6,25 т/ч его на 1 м² поперечного сечения реактора. Скорость паров при входе в коллекторы не превышает 0,5 м/с. Для подогрева коксового теплоносителя в коксонагревателе сжигают либо часть балансового кокса, либо топливо, вводимое извне. Интенсивность сжигания кокса при коэффициенте избытка воздуха α=1,05 и 580-600°С составляет 25 кг/(м³∙ч), при 620°С-50 кг/(м³∙ч). Удельная нагрузка коксонагревателя 133-250 кг/ч кокса на 1 м² сечения.

Размеры реактора коксования определяют следующим образом. Находят объем реактора (υ_р, м³)

где G_с - масса сырья, поступающего в реактор, кг/ч; ω-объемная скорость подачи сырья, ч^-1; ρ_с -плотность сырья, кг/м³.

Определяют массу кокса, находящегося единовременно в реакторе (G_к, кг)

где ρ_нас - насыпная плотность кокса, кг/м³.

По тепловому балансу реактора подсчитывают массу циркулирующего коксового теплоносителя (G_ц. _к, кг/ч).

Подсчитывают продолжительность пребывания коксовых частиц е реакторе (τ, мин)

Находят высоту реактора (H, м)

где и - линейная скорость движения коксовых частиц, м/с.

Определяют сечение (F, м²)

и диаметр реактора по формуле (27).

Объем (в м³) и сечение (в м²) реактора можно также определить по его удельным нагрузкам

где g₁-удельная нагрузка реактора по сырью на 1 м³ реакционного пространства, кг/(м³∙ч); g₂ — удельная нагрузка реактора по сырью на 1 м² сечения, кг/(м²∙ч).

Размеры коксонагревателя определяют, исходя из его удельных нагрузок по сжигаемому коксу. При составлении теплового баланса реактора и коксонагревателя принимают теплоемкости, в кДж/(кг∙К), воздуха, кокса и дымовых газов соответственно 1; 1,25; 1,04.

Пример 3. Определить диаметр и высоту реактора коксования с подвижным слоем гранулированного коксового теплоносителя, если известно, что: производительность установки G_с=33200 кг/ч по сырью; насыпная плотность коксового теплоносителя ρ_нас=880 кг/м³; продолжительность пребывания коксовых частиц в реакторе τ=10 мин; скорость движения коксовых частиц и= 0,8 см/с; кратность циркуляции коксового теплоносителя 14: 1.

Решение. Подсчитывают массу циркулирующего коксового теплоносителя

Находят массу коксового теплоносителя, находящегося единовременно в реакторе

Определяют объем реактора

Находят высоту реактора по формуле (37)

Сечение реактора составляет

Диаметр реактора

Пример 4. Определить количество кокса (G^׳_к), которое необходимо сжечь, чтобы нагреть коксовый теплоноситель в коксонагревателе до 600 °С; если известно: на установке с подвижным гранулированным коксовым теплоносителем циркулирует G_ц.к=647000 кг/ч кокса; на сжигание 1 кг кокса расходуется 13,3 кг воздуха; температура воздуха и коксового теплоносителя на входе в коксонагреватель составляет соответственно 300 и 510 °С; температура выходящих дымовых газов 600 °С; теплота сгорания кокса Q^н_р=33488 кДж/кг; удельные теплоемкости (в кДж/кг) воздуха С_в; кокса С_к и дымовых газов С_д.г соответственно 1,00; 1,25; 1,046.

Решение. Составляют тепловой баланс коксонагревателя и определяют количество кокса, которое необходимо сжечь