НЕФТЬ КУРСОВАЯ. 22 30 с 26 по 33 печать. 1 описание гидромеханических процессов

• Название: 1 описание гидромеханических процессов
• Анкор: НЕФТЬ КУРСОВАЯ
• Дата: 21.10.2022
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: 22 30 с 26 по 33 печать.docx
• Тип: Документы; #746894

1.3.2. ОПИСАНИЕ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Процесс перемешивания жидкостей осуществляется с целью получения эмульсий, суспензий и растворов. При перемешивании достигается равномерное во всем объёме распределения фаз или смешенных компонентов и обеспечивается их тесное взаимодействие. Перемешивание широко применяется в процессах производства масел, смазок, присадок, сказочно- охлаждающих технологических средств и синтетических жирных кислот, обессоливание сырой нефти, хлорирования углеводородов, охлаждение лаков и красок и т.д.

Разделение дисперсных систем под действием силы земного притяжения называют отстаиванием. Процесс отстаивания широко применяют в нефтегазопереработке и нефтехимии для обезвоживания и обессоливания нефти, отделение дистиллятов от воды после перегонки с водяным паром, очистки нефтяных топлив от загрязнения. Важным процессом отстаивания является скорость охлаждения частиц под действием илы тяжести.

Разделение газовых дисперсных систем с выделением из них твердых частиц или капель жидкости производят с целью очистки газа или извлечения из этих систем ценных продуктов, составляющих дисперсную фазу. В последнем случае одновременно с целевым извлечением ценных продуктов происходит и очистка газа или паров.

Разделение газовых дисперсных систем с выделением из них твердых частиц или капель жидкости производят с целью очистки газа или извлечения из этих систем ценных продуктов, составляющих дисперсную фазу. В последнем случае одновременно с целевым извлечением ценных продуктов происходит и очистка газа или паров.

Удаление взвешенных частиц из газовых (паровых) потоков осуществляется одним из следующих способов:

• 
  Осаждение под действием силы тяжести;
  
• 
  Осаждение под действием инерционных сил, возникающих при резком изменении направления газового потока;
  
• 
  Осаждение под действием центробежной силы;
  
• 
  Осаждение в электрическом поле;
  
• 
  Фильтрование;
  
• 
  Мокрая очистка;
  

Аппараты для отстаивания дисперсной фазы (нефтеловушки), продуктоловушки, песколовушки, отстойники, нефтеотделители, газосепараторы, пруды- отстойники, применяемые на нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических заводах, разработаны по конструктивному оформлению, что во многом определяется различными условиями проведения процесса.

Фильтрованием называется процесс разделения суспензий и аэрозолей использованием простых перегородок, на поверхности которых задерживаются взвешенные в жидкости или газе твердые частицы, образующие на перегородке слой осадка. Жидкость отделенная от осадка, называется фильтратом. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, фильтрование применяется в процесса депарафинизации масел, производства парафина, церезина, пластичных смазок и т.д.

Аппараты для фильтрования, которые называют фильтрами, подразделяются на фильтры периодического и непериодического действия.

Периодически действующий фильтр состоит из основной операции -фильтрования и вспомогательных операций, с промывкой, сушкой осадка, разборкой фильтрата, выгрузкой осадка и др. Фильтр непрерывного действия - все операции (основные и вспомогательные) осуществляются непрерывно в течение сравнительно длительного отрезка времени.

Для разделения неоднородных систем- суспензий и эмульсий под воздействием центробежной силы применяется центрофугирование. Под действием центробежной силы в аппарате более тяжелые частицы отбрасываются, к стенкам сосуда и неоднородная система разделяется.

Использование центробежной силы в место силы тяжести позволяет регулировать процесс разделения систем и значительно его интенсифицировать, так как создаваемое значение центробежной силы может во многом превосходить значение силы тяжести.

Современные промышленные центрифуги и сепараторы это сложнейшее технологическое оборудование, состоящие из многих механизмов высокой точности, обладающие высокими скоростями и управляемое с помощью сложных электрогидравлических или электрических систем.

Центрифуги могут быть классифицированы по следующим характерным признакам:

a) По характеру протекания процесса центрифуги делят на машины периодического и непрерывного действия .

б) По технологическому назначению или принципу разделения различают следующие типы центрифуги: осадительные (отстойные) и осветляющие - для разделения суспензий; разделяющие (сепарирующие) - для разделения эмульсий; комбинированные, в которых сочетаются два принципа разделение- осаждение и фильтрование.

в) По основному конструктивному признаку.

г) По способу выгрузки осадка.

При механическом перемешивании интенсивность движения сред в аппарате обеспечивается специальным перемешивающим устройством, получающим вращательное или более сложное движение от внешнего привода и связана с передачей механической энергии перемешиваемой среде. Процесс, осуществляемый перемешивающими устройствами, характеризуется обтеканием элементов этого устройства. Аппараты для механического перемешивания называют мешалками, основными узлами которых является корпус, привод и перемешивающие устройство. Для охлаждения или подогрева перемешиваемых сред корпус мешалки может иметь наружную рубашку (гладкостенную или из полутруб), а внутри мешалки может быть размещен трубчатый змеевик. Для герметизации вывода вала из корпуса мешалки применяют гидрозатворы, сальниковые и торцовые уплотнения. B качестве привода мешалки используют электродвигатель с зубчатым редуктором или временной передачей, или специальный мотор- редуктор.

Этот способ перемешивания применяют для мало вязких җидкостей. Сравнительная простота аппаратов с барабатажным перемешиванием позволяет проектировать их на большие объёмы, допускает установку антикоррозийной (футеровки и гарантирует высокую надежность в эксплуатации. В качестве перемешивающего агента используется воздух, водяной пар и другие газы. При использовании газа в качестве барабатирующего агента необходимо учитывать возможность образования в мешалке при взаимодействии перемешиваемого продукта с барабатирующим газом взрывоопасных смесей.

1.3.3. АППАРАТЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА И ЖИДКОСТИ

1.Перемешивание в жидких средах.

Перемешивание – это многократное перемешивание частиц текущих сред относительно друг друга, происходящая в обьеме аппарата под действием мешалок, струй жидкостей и газа. В НГП применяются следующие виды и способы перемешивания:

а)Механическое.

б)Циркуляционное.

в)Поточное .

г)Пневматическое или бароботажное.

Выбор способа определяется следующим:

а)Назначение перемешивания.

б)Параметры процесса (P\t).

в)Свойства перемешиваемых сред.

г)Требуемое производство аппарата или технологической линии.

Цели перемешивания:

а)Обеспечение равномерного распределения твердых частиц в обьеме жидкости (создание суспензий);

б)Равномерное распределение с дроблением частиц жидкости в жидкости или газа в жидкости (образование эмульсий, аэрация);

в)Интенсификация нагревания или охлаждения обрабатываемого материала.

Интенсификация – ускорение процесса.

а)Ускорение массообмена или химических процессов.

Наиболее распространенными являются вращающиеся механически мешалки:

1)Лопастные.

2)Винтовые(пропеллерные).

3)Турбинные.

1.Втулка с 4-х приваренными лопастями; Ширина b = 0.2 dm, dm =(80-2200)тт.



2.Втулка приваренная с 3-мя отогнутыми лопастями.



3.Представляет из себя втулку с приваренным диском по перифирии, которого приварены b плоских лопаток.



Циркуляционное перемешивание заключается в многократном перекачивании смешиваемой жидкости по замкнутому контору

Аппарат циркуляционный. Насос.



5.Поточное перемешивание многократное смещение потока на диафрагмах со смещенными отверстиями, на полу перегородках, на рассекателях( на подвижных деталях).

При таком вид перемешивания используется энергия потока жидкостей.

Применяется при хорошей взаимной растворимой жидкости и при малой вязкости потоков.





6. Пневматическое или барботажное – жидкость перемешивается при пропускании через нее потоков пузырьков газа или воздуха. Особенно рекомендуется при необходимости вступления в химическую реакцию (например: газа, кислорода с жидкостью).

Аппарат с внутренней циркуляционной

трубой.



Барботер – система труб с отверстиями свернутых в кольцо или спираль, через которые подается сжатый воздух или газ в нижнюю часть агрегата.

2.Для перемешивания жидкости и газов используют насосы и вентиляторы.

1.Насосы используются следующих типов:

а) Поршневые



1) цилиндр.

2) поршень.

3) 3),4)- всасывающий и нагнетающий клапаны.

5),6)- всасывающая и нагнетательная труба.

7) воздушный клапан.

b) Центробежные насосы.

c) Вихревые.

e) Струйные.

f) Воздушноподьемные.

g)Монтежю.



Вентиляторы – называются машины для перемешивания воздушных потоков в системах вентиляции для пневматического транспортирования аэросмеси по трубопроводам для подачи воздуха в топке котельных установок, в плавильные и сушильные печи, а так же для отсасывания домовых газов. По принципу работы и по конструкции рабочего колеса вентиляторы делятся на: а) центробежные- служат для подачи газов при относительно больших напоров, б)осевые – применяются малых напорных или больших подачах.

3.Разделение.

Для разделения жидких и газовых неоднородных систем применяют следующие нефтезаводские отстойники:

1.Вертикальные –водоотделитель для бензиновых дистиллятов.

2.Промышленные вертикальные электроразделители для обезвоживания и отчистки светлых нефтепродуктов и сжиженных газов.

3.Горизонтальные цилиндрические дегедраторы и электродегедраторы для нефти.

4.Шаровые дегедраторы и электро для нефти.

5.Циклоны для очистки газовых суспензий.

1.3.4. ОСНОВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ГИДРОМЕХАНКИКИ

1.Зависсимость между удельным весом и плотностью:

(н/м³)

где: p - плотность(кг/м³)

g – ускорение свободного падения (м/с²)

2.Зависимость плотности газа от температуры и давления:



где: p- плотность при нормальных условиях (при Т₀ = 273, p= 1,013-Ю⁵ Па) (кг/м³).

3.Зависимость давления столба жидкости от ее высот:

(Па)

где: P - высота столба жидкости.

4.Основное управление гидростатики.

P=P₀ + (Па)

где:

p= гидростатическое давление на глубине h от поверхности жидкости (Па)

p₀= давление на поверхности жидкости.

5.Обьем на расход жидкости или газа.

(м³/с)

где: w- средняя скорость патока (м³/с)

f- площадь поперечного сечения потока (м²)

6.Массовый расход жидкости или газа

М= V-p = w-f-p(кг/с)

где: V – обьемный расход жидкости или газа (м³/с)

p - плотность жидкости или газа (кг/м³)

7.Обьемный расход жидкости или газа для трубопровода круглого сечения:

V= r-Q.7&5d²-w (м³/с)

где: r- внутренний диаметр трубы (м).

8.Уравнение неразрывности потока жидкости:

V= w₁⸳f₁ = w₂⸳f₂ = w₃⸳f₃= const

9.Критерий Ринольдца:

Re =

10)Уравнение Бернулли для идеальной жидкости:

;

Для реальной жидкости:

;

где, Z – геометрический напор (м)

– статический напор (напор давления жидкости) (м)

– скоростной ( динамический) напор (м)

h_n– потеря напора жидкости на преодоление трения о стенки трубопровода и др. потери при перемешивании жидкости из сечения 1 в сечение 2

11.Зависимость средней скорости и максимальной скорости (осевой) в трубопроводе:

а) при ламинарном режиме – W_сред = 0,5 W_max

б)при турбулентном режиме – W_сред = (0,8 -0,9) W_max

12.Мощьность потребления двигателя насоса или вентилятора:

; (кВт)

где: V- обьемный расход жидкостей (м³/с).

H- напор создаваемый насосом (м).

T- КПД насосной установки.

13.Полное гидравлическое сопротивление сети:

;

где:

- затраты давления на создание скорости потока на выходе из сети.

- потеря давления на преодоление сопротивления трения.

- потеря давления на преодоления местных сопротивлений.

- затраты давления на подьем жидкости.

= P2-P1- разность давлений в пространстве нагнетания насоса j>₂u в пространстве всасывания насоса P1.

14.Затраты давления на создание скорости потока:

;

;

15.Потери давления на трение в прямых трубах:

;

где: P_тр. – коэффициент трения, определяемой по специальному графику в зависимости от режима поттока и от шероховатости труб.

l - длина трубы (м).

d₃ - эквивалентный диаметр трубы (м).

16.Потеря давления на преодоление местных сопротивлений (колено, задвижка и клапан, внезапное расширение или сужение).

где: ξ _м.с. – коэффициент местного сопротивления.

1.4. ТЕПЛОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

1.4.1.СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА

Теплопроводимостью называют процесс распространения теплоты внутри тела путем взаимного самоприкосновения частиц. В процессе теплопроводимости энергия передается за счет хаотического движения молекул. Рассмотрим случай передачи тепла в однородном теле, которая выполнена в виде стенки и ограничена двумя параллельными плоскостями.

Каждая плоскость имеет площадь F.



Считаем что весь тепловой поток, проводимый, к одной поверхности стенки через с Ti проходит через тело и уходит наружу в противоположной поверхности имеющий T₂. Если данный поток не вызывает изменение температуры внутри стенки, то он называется стационарным потоком. Но стационарный поток неизбежно приведет к изменению температуры внутри стенки (нагрев или охлаждение). В это случае температура на поверхности стенки будет меняться со временем.

Конвективный теплообмен представляет собой теплообмен между твердым телом и жидкостью (газом), т.е. которой сопровождается одновременно теплопроводимостью и конвекцией. Явление теплопроводимости в жидкости, как и в твердом теле полностью определяется свойствами жидкости (коэффициентом теплопроводимости, градиентом температуры). Другой характер связан с конвекцией в жидкости с переносом тепла так как перенос жидкости зависит от ее характера движения физических свойств жидкости, формы и размеров поверхности твердого тела. Рассмотрим передачу тепла протекания жидкости возле твердой стенки. В этом случае между жидкостью и стенкой будет происходить теплообмен. Передачу тепла от жидкости к стенке или наоборот называется теплоотдачей. Теплоотдача будет происходить только в том случае, когда будет существовать разность температур.

Q= a-F (T₂-T₁)

где: a- коэффициент передачи тепла.

Данный коэффициент показывает изменение температуры на один градус проходящего теплового потока через 1 м² стенки.

Единица измерения:

Коэффициент передачи тепла зависит от многих факторов тепла, в первую очередь от характера движения жидкости (ламинарный, турбулентный).

Теплообмен излучения – это процесс передачи тепла при помощи лучистой энергии. При передаче тепла, а тело с большей температурой, теплообмен играет очень большую роль. Любое тело температура которого отличается от абсолютного нуля будет излучать электромагнитные волны. Данную энергию можно поглотить, оттолкнуть или пропустить через себя, другое тело. Но все лучи электромагнитных волн обладают переносом тепла, наибольшим тепловым действием обладают инфокрасные лучи с длиной волны 0,4- 40 мкм, такие лучи называются тепловыми. Количество энергии излученного единице поверхности абсолютно черного тела в единицу времени пропорционально в 4 степени абсолютной температуре (закон Стефана-Гольцмана).

1.4.2. ОПИСАНИЕ ТЕПЛООБЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

К теплообменным процессам относятся:

1. 
   Нагревание – повышение температуры путем подвода тепла.
   
2. 
   Охлаждение – понижение тепла путем отвода тепла.
   
3. 
   Испарение – переход в парообразное состояние жидкости путем подвода тепла
   
4. 
   Конденсация – снижение какого-либо вещества путем подведения тепла
   
5. 
   Затвердевание- перевод тепла из жидкости путем отвода тепла, частым случаем испарения является процесс выпаривания.
   

1.4.3. ТИПЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ

В аппаратах предназначенных для нагрева или охлаждения происходит теплообмен между потоками продуктов, поэтому их называют теплообменниками.

По назначению они делятся:

1) Теплообменники - это аппараты, в которых один поток нагревается за счет использования тепла другого, подлежащего охлаждению.

2) Трубчатые печи - аппараты, предназначенные для передачи нагреваемому продукту тепла получаемого при сжигании топлива в топке печи.

3). Холодильники- аппараты, предназначенные для охлаждения потока

продукта с использованием специального агента (хологенты), испаряющейся аммиак, низкокипящие жидкости, которые при своем испарении забирают тепло, холодная вода, фреон.

4) Испарители - аппараты, в которых испарение происходит за счет

высокотемпературных теплоносителей. Например: водяного пара.

5) Конденсаторы - аппараты, для конденсации паров продукта

использованием хологента (холодная вода, фреон кипящий, испаряющийся аммиак).

6) Плавление печи - аппараты для плавления твердого продукта за счет использования тепла при сжигании топлива в печи.

7) Кристаллизация - это аппараты, предназначенные для охлаждения жидких смесей до температуры обеспечивающих кристаллизацию одного из составляющих смесей веществ с использованием хологенов.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делятся:

1) Поверхностные теплообменные аппараты -- теплопередачи происходят через перегородку.

2) Теплообменные аппараты смешения - теплопередача происходит при

непосредственном контактировании теплообменных сред. B НГП применяется редко.

Поверхностные теплообменные аппараты:

1) Кожухотрубчатые теплообменники. Теплообменники жесткой

конструкции с неподвижными трубными решетками.

2) Кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой.

3) Кожухотрубчатые теплообменники с V-образными трубками.

4) Теплообменные аппараты типа “труба в трубе”.

Аппарат имеет одну трубчатую решетку, в которой ввольтированны оба конца V- образных трубок, что обеспечивает возможность удлинения трубок при изменении их температуры.

Преимущество:

Минимум разьемных соединений в кожухе , что позволяет использовать аппарат при более высоких давлениях.

Недостатки:

Наличие изогнутых колен у трубок затрудняет очистку их внутренних поверхностей, используется в основном для чистых продуктов.

1.4.4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА

1. 
   Количество передаваемой теплоты:
   

; (Дж)

где: к- коэффициент теплопередачи.

F – площадь теплообмена (м²).

т – время теплообмена.

∆t –разность температур теплообменивающихся сред.

2. 
   Тепловой поток или расход передаваемой теплоты.
   

Ф = ; (Вm)

3. 
   Коэффициент теплопередачи через плоскую стенку.
   

;

где: а₁ - коэффициент теплоотдачи от горячей среды к стенке.

а₂ –коэффициент теплоотдачи от стенки к холодной воде.

- толщина стенки.

λ- коэффициент теплопроводимости материала к стенке.

–термическое сопротивление стенки.

4. 
   Площадь поверхности теплопередачи трубчатых аппаратов.
   

F_an = π⸳d_cp⸳n⸳l

где: d_cp –средний диаметр трубок (м).

π – количество трубок в аппарате.

l – длина одной трубки

5. 
   Уравнение теплопроводимости через однослойную плоскую стенку.
   

; (Bm/м²)

Тоже для многослойной стенки :

6. 
   Уравнение коэффициента теплопередачи при наличии на стенках ржавчины с обеих сторон.
   

где: r_рж- тепловое сопротивление ржавчины.

7. 
   Уравнение коэффициента теплопередачи при наличии теплоизоляции в стенке.
   

;

8. 
   Уравнение теплоотдачи (удельный тепловой поток через теплоотдачу)
   

Q= a⸳ (t_r - t_x) ;

где: а- коэффициент теплоотдачи от горячей среды к стенке или от стенки к холодной воде.

1.5. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

1.5.1. ПРИЗНАКИ И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ.

Все массообменные аппараты обладают рядом общих признаков:

1. 
   Они применяются для разделения смесей.
   
2. 
   В любом процессе по крайней мере участвуют две фазы:
   

а) Жидкая и паровая.

б) Жидкая и газовая (абсорбция).

в) Твердая и парогазовая (адсорбция).

г) Твердая и жидкая (адсорбция и экстракция).

д) Две жидкие фазы (экстракция)



3)Переход вещества из одной фазы в другую осуществляется за счет диффузии.

4)Движущей силой массообменный процесс является разность концентраций (порцеональных давлений), процесс протекает в направлении той фазы , в которой концентрация компонентов меньше.

5)Перенос вещества из одной фазы в другую происходит через границы разделения фаз.

6) Диффузионные процессы обратимы, т.е. направление процесса зависит от концентрации компонентов в обеих фазах, а так же от внешних факторов (давление и температура)

7) Переход из одной фазы в другую заканчивается при достижении динамического равновесия.

Различают массообмен диффузионный, при котором вещества из одной фазы перемешиваются в другую.

Кроме этого различают два вида массообмена:

1) Односторонний массообмен (абсорбция)

2) Двухсторонний массообмен (ректификация)

Массообмен может, осуществляется путем молекулярной или

конвективной диффузии. Кроме этого встречается турбулентная диффузия.

Молекулярная диффузия обусловлена переносом молекул вещества из области большей её концентрации в область меньшей и протекает она в неподвижной среде или в ламинарной пограничной зоне.

Турбулентная диффузия - количество вещества переносимого из одной фазы в другую происходит аналогично с молекулярной диффузией. Критерии турбулентной диффузии аналогичен молекулярной имеет разность (м /с).

1.5.2. СУЩНОСТЬ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ МАССООБМЕНА

В НГП применяют следующие массообменные процессы:

1) Перегонка - частичное или полное разделение жидкой смеси на чистые

компоненты в результате различия летучести компонентов (температура,

испарение)

2) Ректификация - процесс разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов различающих температуру кипения (летучестью) путем противоточного взаимодействия жидкости пара

(многократного контактирования неравновесной, паровой и жидкой фаз).

3) Абсорбция - избирательное поглощение газов, паров из газовой смеси

жидкими поглотителями, которые называются абсорбентом.

4) Десорбция - выделение поглощенного компонента из поглотителя (регенерация абсорбента).

5) Экстракция - (в системе жидкость - жидкость) извлечение вещества

растворимого в жидкости другой жидкостью не растворяющейся в первой. Такая жидкость называется растворителем.

6. 
   Адсорбция - избирательное поглощение газов (паров) или растворенных в жидкостях веществ твердым поглотителем с пористой поверхностью, называется адсорбентом.
   

7. 
   Сушка - удаление влаги из твердых влажных материалов путем её испарения.
   

8. 
   Кристаллизация – выделение вещества из жидкой фазы в виде твердой фазы-кристаллов.
   

1.5.3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ.

1)Материальный баланс концентрационной части колонны.

G₀+G₂=g+D

(g₂_+D)ղм = g₂ ⸳f+D⸳f_D

где: G₀- количество парообразной части сырья и концентрация в ней низкокипящего компонента.

G₂-, ղ2- количество концентрации и температура паров поднимающихся с верхней тарелки отгонной части колонны.

G₂f₂- количество концентрации и температура флигмы, стекающей с нижней тарелки концентрационной части колонны.

D,f_D-количество и концентрация ректификата.

где: gf- тоже для жидкости.

Df_D- количество и концентрация ректификата.

ղ – тоже для жидкости (концентрация).

2. Материальный баланс отгонной части колонны.

Для всей отгонной части колонны материальный баланс можно выразить следующим уравнением:

g₂ - g₀ = g₂ + R ;

где: g₀- тоже жидкой части сырья и концентрация в нем низкокипящего компонента.

R –количество и концентрация остатка.

Или все можно выразить относительно низкокипящего компонента введем следующие обозначения:

g₂ ξ₂ ξ_ш = ; R

где: g_2, ξ₂- количество концентрации и температура флигмы, стекающей с нижней тарелки концентрационной части колонны.

g_2, ղ₂ – количество концентрации и температура паров поднимающихся с верхней тарелки отгонной части колонны.

g_0, ξ₂ – тоже жидкой части сырья и концентрация в нем низкокипящего компонента.

R , ξ_R- количество и концентрация остатка.

Тогда получим следующее уравнение:

(g₂+g₀)ξ_ш =G₂ղ₂ +Rξ_R

Данное уравнение показывает, что количество орошения может быть выбрано произвольно лишь только для одной части колонны, а для другой его выбирают согласно уравнениям 3,5.

LeJ_π + G₂J_T2 = g₂ i_t2 +DJ_tD +Q_D

3. Тепловой баланс колоны для верхней и нижней части колоны:

Заметим:

G₂ =g₂ + D

LeJ_π +(g₂+D)J_T2 = DJ_tD +Q_D ;

где: Le,π - количество сырья , массовая концентрация, низкокипящего компонента в нем и его температура.

G_2,T₂ - количество концентрации и температура паров, поднимающихся с нижней тарелки отгонной колонны.

g_2, t₂ - количество концентрации и температура флегмы, стекающей с нижней тарелки концентрационной части колонны.

D - количество и концентрация ректификата.

LeJ_π+g₂(J_T2-i_t2) = Q_D –D(J_T2-J_tD)

Аналогично составим тепловой баланс для нижней части колонны.

L(1-e)i_π+g₂⸳i_t2 +Q_R=G₂J_T2 +R⸳i_tR

g₂=G₂+R

L(1-e)i_π+(G₂+R)⸳i_t2 +Q_R = G₂J_T2 +R⸳i_tR;

где:

R – количество и концентрация остатка.

t_R – температура остатка.

Выполнив преобразование, получим уравнение теплового баланса для нижней части колонны.

L(1-e)i_π +G₂(J_T2 – i_t2)+ Q_R = R(i_tR- i_t2)

II. Расчетная часть

Задача №1. Расчет подачи орошения.

Определить основные параметры центробежного насоса для подачи орошения из емкости А на верхнюю тарелку ректификационной колоны В.

Дано: Q=35000 кг/ч =9,72 кг/с; Z₁=3,5м; Z₂=24м; ℓ_вс =26м; ℓ_наг =50м;

Р₁ =98,7кПа; Р₂ =120,5кПа; W_вс=0,75м/с; W_н =1,82 м/с

 =725кг/м³; ʎ_вс =0,022; ʎ_н =0,024; угольник =4/3; задвижка=2/2;

тройник = 1/2; клапан =2.

Решение:

1.Обьемный расход:

; (м/с)

2.Рекомендуемые скорости:

a) во всасывающем трубопроводе W_вс=0,75 (м/с)

б) в нагнетательном трубопроводе W_вс=1,85 (м/с)

Определить потерю напора

h_пот= h_1-2

3.Определить потерю напора во всасывающей линии от сечения 1-1;

В-В по формуле:

;

где: λ- коэффициент сопротивления, которое определяется по экспериментальному графику в зависимости от и относительной шероховатости стенок трубопроводов.



V=W f =W 0,785d²

d ; d= =0,15(м)

Сумма местного сопротивления

а)вход в трубу =0,5

б)колено 4⸳1,1=4,4

в)задвижка 2⸳0,2=0,4

г) тройник 1⸳2,5=2,5

ξ =0,5+4,4+0,4+2,5=7,8

Потеря напора при нагнетательной линии;





𝜆_наг =0,024

V= w·f = w · 0,785d²

d= ; d= = 0,09(м)

а)колено 3·1,1=3,3

б)задвижка 2·0,2=0,4

в)клапан 2·5=10

г)тройник2·2,5=5

д)выход-0

𝜉=3,3+0,4+10+5+0=18,7

5.Потеря напора во всей линии.

h_1-2= h_1-B+h_н-2 ;

h_1-2= 0,45+5,29=5,74

Определить полный напор насоса, удельную работу сообщаемой насосом жидкости.

H= ;

H =

P₁=98,7 кПа=98700Па

P₂=120,5кПа=120500Па



III. ОХРАНА ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ НА ПРЕДПРИЯТИИ

НПЗ имеет ряд особенностей:

1) применение сложного разнообразного оборудования

2) применение огневых нагревателей нефтяного сырья

3) наличие на заводе большого количества взрыво- и пожароопасных веществ

4) применение опасных для человека перегретого

пара, электрического тока, различных химических веществ.

Для борьбы со статическим электричеством применяют заземление,

емкостей и трубопроводов.

Безопасность работы достигается в основном путем поддерживания

аппаратуры и оборудования в исправном состоянии, своевременного их ремонта, герметизации аппаратов, оснащение их контрольно- измерительными приборами, выдерживанием технологического режима, утверждаемого для каждой установки, соблюдение инструкций по техники безопасности и обучения всех работников безопасным методам работы.

Герметизация имеет большое значение для предупреждения аварий, отравлений, пожаров. Особое внимание следует уделять состоянию фланцевых и резьбовых соединений, сальниковых уплотнений.

Обнаруженные пропуски следует немедленно устранять.

Для нормальной эксплуатации установок на НПЗ имеется график планово-

предупредительных ремонтов аппаратуры, оборудования, трубопроводов и

арматуры. Своевременный и качественный ремонт не только обеспечивает

нормальную эксплуатацию завода, но и предупреждает аварии.

Особое внимание следует уделять состоянию

фланцевых и резьбовых соединений, сальниковых уплотнений.

Обнаруженные пропуски следует немедленно устранять.

Для нормальной эксплуатации установок на НПЗ имеется график планово-

предупредительных ремонтов аппаратуры, оборудования, трубопроводов и

арматуры. Своевременный и качественный ремонт не только обеспечивает

нормальную эксплуатацию завода, но и предупреждает аварии.

Особое внимание следует уделять при переработке сернистых и высоко

сернистых соединений, т.к. при переработке образуется сероводород,

образующий сульфид железа, которые обладают пирофорными свойствами.

Наиболее радикальной мерой предупреждения образования пирофорных

соединений железа в заводской аппаратуре, является удаление сероводорода

из нефти и нефтепродуктов, защелачиванием, или специальной отчисткой

моноэтоноламином, а так же применение специальных сталей или покрытий,

защищающие металлическую поверхность от сероводородной коррозии.

В местах где возможно появление газа, необходимо применять личные

защитные средства: шланговый противогаз, в отдельных случаях

кислородный прибор. Производственные помещения где может выделятся

сероводород, оборудуются приточно- вытяжной вентиляцией.

Периодически, а в отдельных случаях и ежедневно, необходимо

проверять концентрацию сероводорода в воздухе индикаторной бумагой,

специальными газоанализаторами, для точных определений проводят

химический анализ воздуха.

Помещения и здания НПЗ классифицируются по взрывопожарной и пожарной опасности на пять категорий:

А- (взрывопожароопасная) - горючие газа, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28°С; вещества которые способны взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом.

Б- (взрывопожароопасная)- горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28°C.

IV.МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, являются одним из наиболее крупных источников загрязнения природы. Все загрязнители можно разделить на химические, тепловые, биологические, шумовые, электромагнитные и радиоактивные.

Газовые выбросы НПЗ и ГПЗ весьма разнообразны и их состав зависит от качества и технологии переработки. В местах сильного очагового загрязнения атмосферы при неблагоприятных погодных условиях взаимодействия загрязнения и кислорода воздуха под действием ультрафиолетовых лучей может образоваться токсичный туман «фотохимический смог». Он вызывает слезотечение и затруднение дыхания у человека, приводит к гибели растений.

Исключительно сильное отрицательное влияние на природу оказывают жидкие или растворимые в воде загрязнители, попадающие в виде промышленных и, коммунальных и дождевых стоков в реки, моря, океаны. Со сточными водами НПЗ в водоемы попадают соленая вода ЭЛОУ, ловушечная нефть, нефтешламы, нефтепродукты, химические реагенты, кислые гудроны, отработанные щелочные растворы и т.д. участились случаи аварий транспортных средств перевозящих и транспортирующих нефть и нефтепродукты. Состояние гидросферы катастрофически ухудшается. Обостряется проблема водоснабжения населенных пунктов и городов, загрязнения многих водоемов и рек достигло опасного критического состояния. Происходит загрязнение земель, сокращаются площади земель, пригодных для сельскохозяйственного использования. Исходя из изложенного можно сделать вывод, что усиливается глобальная экологическая опасность перед всем человечеством. Это обстоятельство следствие нашей безответственности, бесхозяйственности, некомпетентности и низкой экологической культуры. Беспечное отношение к окружающей среде приводит к увеличению заболеваемости, генетическим отклонения, климатическим изменениям, ухудшения плодородия почвы, исчезновению запасов питьевой воды, гибели животных и т.д.

При организации борьбы с загрязнением окружающей среды наиболее эффективными мерами являются строительство очистных сооружений. Однако это не решает задачи, т.к. мало снижает реальные отходы. Можно выделить следующие основные направления в осуществлении экологически чистых технологических процессов:

1) Создание принципиально новых малоотходных технологических процессов. Этого модно добиваться совершенствованием катализаторов, техники и технологии производства. Малоотходные процессы более эффективны, чем процессы с дорогостоящими очистными сооружениями.

Экономичнее получать наибольшее количество сильно концентрированных отходов, которые можно перерабатывать или ликвидировать под специальной технологией, чем большой объем сильно разбавленных отходов сбрасываемых в биосферу.

2) Создание и внедрение замкнутых систем водопользования, исключающих (или сводящих к минимуму) потребление свежей воды и сброс сточных вод в водоем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

B нашем курсовом проекте мы рассматривали и повторили классификацию основных процессов и аппаратов нефтегазопереработки. Подробно описали гидромеханические, теплообменные массообменные процессы. Научились производить расчеты резервуаров и теплообменных аппаратов и расчет подачи орошения. В конструкционной части чертили свои схемы и дали их краткое описание. В четвертом разделе мы рассмотрели общие требования по охране труда и противопожарной безопасности на предприятиях НГП. Теперь мы знаем, что охрана природы играет важную роль для предотвращения загрязнений мероприятий по охране природы при добычи и переработки нефти и газа, которые мы рассмотрели в пятом разделе курсового проекта.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   В.Г. Айнштейн, Процессы и аппараты химической технологии. Общий курс.2019. - 916 c.
   
2. 
   Т.В. Вобликова, “Процессы и аппараты” : Учебное пособие / Т.В. Вобликова, С.Н. Шлыков, А.В. Пермяков. - СПб.: Лань, 2019. - 204 c
   
3. 
   Остриков, А.Н. “Процессы и аппараты. Расчет и проектирование аппаратов для тепловых и тепломассообменных процессов”: Учебное пособие / В.Н. Василенко и др. - СПб.: Лань, 2018. - 440 c.
   
4. 
   А.И Скобло и другие “Процессы и аппараты НГП”
   
5. 
   Н.И. Гельнерин “Основные принципы и аппараты химических технологий”