Курсовая. 1. Обзор литературы Основы ректификации
 Скачать 225.44 Kb.
|
 Введение1. Обзор литературы
4. Технологические расчеты 4.1 Материальный баланс установки 4.2 Материальный баланс вакуумной колонны 4.3 Расчет температурного режима 4.3.1 Построение кривой ОИ фракции мазута 4.3.2 Построение кривой ОИ фракции 350-450С 4.3.3 Построение кривой ОИ фракции 450-500С
4.5.2 Расчет высоты колонны
5. Вывод 6. Список литературы 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА 1.1 Процесс ректификацииРектификация - это тепло- и -массообменный процесс разделения жидкостей, различающихся по температуре кипения, за счет противоточного, многократного контактирования паров и жидкости. Процесс ректификации проводится в ректификационных колоннах на специальных контактных устройствах - ректификационных тарелках или насадках. В работающей ректификационной колонне на каждой тарелке или заменяющем ее устройстве взаимодействуют два потока: - жидкость - флегма, стекающая с вышележащей на нижележащую тарелку, - пары, поступающие с нижележащей на вышележащую тарелку. Пары и жидкость находятся в неравновесном состоянии, однако стремятся к равновесию. Жидкость с вышележащей тарелки поступает в зону более высокой температуры, при этом испаряется некоторое количество низкокипящего компонента (НК), и в результате концентрация НК в жидкости уменьшается. С другой стороны, пары с расположенной ниже тарелки попадают в зону более низкой температуры, конденсируются, и часть высококипящего (ВК) продукта из этого потока переходит в жидкость. Таким образом, концентрация НК в парах повышается, а ВК снижается. Фракционный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть ректификационной колонны, которая расположена выше зоны ввода сырья, называется концентрационной, а расположенная ниже ввода - отгонной. В обеих частях колонны происходит один и тот же процесс ректификации. В концентрационной части происходит обогащение паров НК, так, чтобы выводился целевой продукт необходимой чистоты – ректификат. В отгонной части из жидкости отпариваются легкокипящие фракции, и из куба выводится продукт - кубовый остаток. Для устойчивой работы ректификационной колонны необходимо, чтобы с тарелки на тарелку непрерывно стекала орошающая жидкость - флегма. Поэтому часть готового продукта (ректификата) после конденсации возвращается на верхнюю тарелку в виде орошения. С его помощью поддерживается температура верха колонны, и тем самым определяется температура конца кипения ректификата. С другой стороны, для работы колонны необходимо, чтобы с низа колонны вверх непрерывно поступали пары. Для создания восходящего потока паров, а также максимального извлечения из жидкого остатка более легкокипящих фракций, в отгонную часть колонны подводится тепло - при помощи кипятильника, подачи "горячей струи" или подачи острого водяного пара. В зависимости от количества получаемых продуктов при разделении многокомпонентных смесей различают простые и сложные ректификационные колонны. В первых получают два продукта: ректификат и кубовый остаток. Вторые предназначены для получения трех и более продуктов. Они представляют собой условно последовательно соединенные простые колонны, каждая из которых разделяет поступающую в нее смесь на два компонента. В сложных колоннах, как правило, острого орошения бывает недостаточно для поддержания теплового режима и равномерного потока флегмы по всей высоте колонны, поэтому используют циркуляционные орошения. Флегму с определенной тарелки откачивают насосом, охлаждают в теплообменниках и возвращают в колонну на вышележащую тарелку. Как упоминалось выше, одним из методов повышения концентрации высококипящих компонентов в остатке перегонки является ввод в нижнюю часть ректификационной колонны испаряющего агента. Наиболее широко в качестве испаряющего агента при перегонке применяют водяной пар. Его влияние заключается в следующем: - в присутствии водяного пара снижается парциальное давление углеводородов, - интенсивно перемешивается кипящая жидкость, что способствует испарению низкокипящих углеводородов, - создается большая поверхность испарения тем, что испарение углеводородов происходит внутри множества пузырьков водяного пара. Пары воды поднимаются вверх по ректификационной колонне и выводятся с верхним продуктом, при этом температура отбора дистиллятов снижается в пределах от 100С до 200С. Рекомендуется применять перегретый водяной пар и вводить его в колонну с температурой, равной температуре подаваемого сырья или несколько выше. Расход водяного пара зависит от количества отпариваемых компонентов, их природы и рабочих условий в колонне. Оптимальное количество перегретого водяного пара составляет 0,5 3,0% масс. на исходное сырье. Дальнейшее увеличение количества пара ведет к повышению нагрузки колонны по парам, избыточному обводнению нефтепродуктов и к усилению коррозионных явлений. Эффективность процесса ректификации характеризуется четкостью - предельным содержанием низкокипящих и высококипящих компонентов в целевых фракциях, а также глубиной отбора целевых фракций от сырья. Четкость ректификации и глубина отбора зависят от многих факторов, важнейшими из которых являются температура нагрева сырья, количество подаваемого орошения (флегмы), тип и число тарелок, точка ввода сырья, рабочие условия в колонне. Температура нагрева сырья перед вводом в колонну зависит от его состава, заданной глубины отбора дистиллятов, давления в колонне и относительного расхода водяного пара. Чем легче по фракционному составу сырье и чем меньше глубина отбора дистиллятов, тем более низкой при прочих равных условиях может быть температура сырья на входе в колонну. Температура на верху колонны и на тарелках вывода боковых отборов в сложных ректификационных колоннах регулируется за счет изменения температуры и количеств острого и циркуляционного орошений. Повышая температуру в низу колонны или в определенной секции, можно уменьшить содержание легкокипящих фракций в остатке или в флегме на тарелках и, соответственно, увеличить глубину их отбора. Регулируя температуру верха колонны, можно отбирать ректификат с заданной температурой конца кипения и корректировать температуру начала кипения фракции, отбираемой в последующей секции колонны. Циркуляционные орошения позволяют снизить нагрузку по парам в верхней части колонны и уменьшить количество острого орошения. Для создания оптимальных условий ректификации давление в колонне должно быть с одной стороны минимально возможным для обеспечения максимального отбора дистиллятов, и в то же время обеспечивать преодоление противодавления в конденсационной системе после колонны. При завышенном давлении увеличивается температура кипения углеводородов, и, соответственно, температурный режим в колонне, что приводит к повышению энергозатрат, а также к снижению четкости ректификации. 1.2 Процесс вакуумной перегонки мазута Перегонка кубового остатка атмосферной колонны – мазута с целью максимального отбора дистиллятов осуществляется в вакуумной колонне при глубоком вакууме, что позволяет вести процесс при сравнительно невысоких температурах и избежать термического разложения продуктов. Вакуум в колонне создается трехступенчатым пароэжекторным вакуумным насосом. Вакуумная колонна представляет собой сложную ректификационную колонну, в которой в качестве контактных устройств установлены четыре слоя насадки, которая при хороших разделительных свойствах обеспечивает минимальные гидравлические сопротивления и, соответственно, минимальную потерю вакуума по высоте колонны. Вывод боковых погонов и циркуляционных орошений осуществляется с глухих тарелок, конструкция которых обеспечивает только проход паров. Кроме целевого продукта – вакуумного газойля при перегонке мазута образуются: - утяжеленная дизельная фракция, выводящаяся боковым отбором; - гудрон, отбираемый из куба колонны; - газы разложения, которые с незначительным количеством паров утяжеленной дизельной фракции с верха колонны поступают в вакуумсоздающую систему. Кубовый остаток вакуумной колонны содержит значительное количество твердых веществ и тяжелых металлов. Для предотвращения его уноса в концентрационную секцию колонны в виде брызг, пены и, соответственно, ухудшения качества товарного вакуумного газойля, питательная секция колонны оборудована отбойниками. Уменьшение отложения кокса в нижней части колонны достигается рециклом (квенчингом) частично охлажденного гудрона. Для снижения парциального давления паров углеводородов перегонку мазута ведут с водяным паром. 2 СИРОВИНА І МАТЕРІАЛИ
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||