Потери водорода с отдувом

На установку гидроочистки обычно подается водородосодержащий газ (ВСГ) с установок каталитического риформинга, в котором концентрация водорода колеблется от 70 до 85% (об.).

Состав водородсодержащего газа:

Содержание компонента	Н2	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10
% (об.)	85,0	7,0	5,0	2,0	1,0
% (масс.)	29,4	19,4	26,0	15,2	10,0

Концентрация водорода в системе повышается за счет растворения углеводородных газов в жидком гидрогенизате и увеличения концентрации Н₂ в ВСГ, поступающем с установок риформинга. Для поддержания постоянного давления в системе объем поступающего и образующего газа должен быть равен объему газа, отходящего из системы и поглощенного в ходе химической реакции.

Объемный баланс по водороду и углеводородным газам:

где V₀, V_p, V_отд., V_Г.К., V_а – объемы свежего ВСГ, химически реагирующего и сорбируемого гидрогенизатом водорода, отдува, газов гидрокрекинга и газов, абсорбируемых жидким гидрогенизатом соответственно, м³/ч;

y₀^/, y^/ - объемные концентрации водорода в свежем и циркулирующем ВСГ.

Наиболее экономичный по расходу водорода режим без отдува ВСГ можно поддерживать, если газы, образующиеся при гидрокрекинге, и газы, поступающие в систему со свежим ВСГ, полностью сорбируются в газосепараторе в жидком гидрогенизате, т.е.:

Реализации этого условия способствует увеличение концентрации водорода в свежем ВСГ, уменьшение реакций гидрокрекинга и повышение давления в системе. Если балансовые углеводородные газы полностью не сорбируются, то часть их выводится с отдувом. Решением системы уравнений получаем объем газов отдува:

Объем водорода в отдуваемом газе равен V_отд.y^/. Тогда общий расход водорода при гидроочистке с учетом газа отдува составит:

Расчет ведем на 100 кг исходного сырья, так как при этом абсолютные значения расходных показателей (в % масс.) можно использовать с размерностью кг:

где M_Г.К. – средняя молекулярная масса газов гидрокрекинга; при одинаковом мольном содержании газов С₁, С₂, С₃ и С₄ она равна:

Количество углеводородных газов, абсорбируемых жидким гидрогенизатом, можно определить, если допустить, что циркулирующий ВСГ принятого состава находится в равновесии с жидким гидрогенизатом. Содержание отдельных компонентов в циркулирующем газе и константы фазового равновесия в условиях газосепаратора высокого давления (40⁰С и 4,0 МПа):

Содержание компонента yi/, мол. доли	0,20	0,05	0,02	0,01
Константа фазового равновесия Кpi	3,85	1,2	0,47	0,18

Количество абсорбированного компонента i (V; м³ на 100 кг гидрогенизата) составляет:

Количество абсорбированного компонента i в кг на 100 кг гидрогенизата равно:

Подставляя соответствующие значения получим объем каждого компонента, растворенного в гидрогенизате:

Суммарный объем абсорбированных газов будет равен

Балансовый объем углеводородных газов, поступающих в газосепаратор составляет:

Поскольку выполняется требование уравнения, возможна работа без отдува части циркулирующего ВСГ. Таким образом, общий расход водорода в процессе гидроочистки будет складываться из водорода, поглощаемого при химической реакции, абсорбируемого в сепараторе высокого давления и механически теряемого:

Расход свежего ВСГ на гидроочистку равен:

где 0,29 – содержание водорода в свежем ВСГ, % (масс.)