Расход водорода на гидроочистку

Водород в процессе гидроочистки расходуется на:

1) гидрогенолиз сероорганических соединений;

2) гидрирование непредельных углеводородов;

3) потери водорода с отходящими потоками (отдувом и жидким гидрогенизатом).

Расход водорода на гидрогенализ сероорганических соединений находят по формуле:

где G₁ – расход 100%-го водорода, % (масс.) на сырье;

DS – количество серы, удаляемое при гидроочистке, % (масс.) на сырье;

m – коэффициент, зависящий от характера сернистых соединений.

Поскольку в нефтяном сырье присутствуют различные сернистые соединения, определяется расход водорода на гидрогенолиз каждого из них, и полученные результаты суммируются.

Значение m для свободной серы равно 0,0625, для меркаптанов – 0,062, циклических и алифатических сульфидов – 0,125, дисульфидов – 0,250 и бензотиофенов – 0,187. Наиболее стабильны при гидроочистке тиофеновые соединения, поэтому при расчете принимаем, что вся остаточная сера (0,005% масс. На сырье) в гидрогенизате – тиофеновая, а остальные сероорганические соединения разлагаются полностью.

При этом получаем

G₁=0,01×0,062+0,01×0,125+0,01×0,0938+(0,02–0,005)×0,25=0,006558%(масс)

Расход водорода на гидрирование непредельных углеводородов равен

где G₂ – расход 100%-го водорода, % (масс.) на сырье;

DС_Н – разность содержания непредельных углеводородов в сырье и гидрогенезате, % (масс.) на сырье, считая на моноолефины;

М – средняя молекулярная масса сырья.

Среднюю молекулярную массу сырья рассчитывают по эмпирической формуле:

Принимая, что степень гидрирования неопределенных углеводородов и гидрогенолиза сернистых соединений одинакова, находим

Мольную долю водорода, растворенного в гидрогенезате, можно рассчитать из условий фазового равновесия в газосепараторе высокого давления

где – мольные доли водорода в паровой и жидкой фазах (y^/H₂ равняется мольной или объемной концентрации водорода в циркулирующем газе 0,8);

К_р – константа фазового равновесия (для условий газосепаратора высокого давления при 40⁰С и 4 МПа К_р = 30).

Потери водорода от растворения в гидрогенизате G₃ (масс.) на сырье составляют:

Кроме этих потерь имеют место потери водорода за счет диффузии водорода через стенки аппаратов и утечки через неплотности, так называемые механические потери. По практическим данным, эти потери составляют 1% от общего объема циркулирующего газа. Механические потери G₄ (% масс.) на сырье равны

где х – кратность циркуляции водородосодержащего газа, нм³/м³;

r - плотность сырья, кг/м³.