Разработка конструкции и технологии изготовления отпарной ректификационной колонны очистки масел.

Введение

Современные экологические и технические требования и стандарты качества используемых материалов неуклонно растут, особенно если речь идет о горюче-смазочных материалах, без которых невозможно представить себе работу ни одного механизма. Именно по этой причине важно соблюдать требования к чистоте масла, чтоб избежать износа агрегатов, а также снизить объемы выбросов при его потреблении.
Отметим, что очистка нефтепродуктов от примесей даже при условии наиболее качественного процесса его получений – это мера обязательная, так как ни одна из существующих технологий по переработки нефти не дает продукта высокой чистоты. При этом очистка масляной фракции представляет собой сложное технологическое решение, сопровождение которого происходит за счет сложного аппаратного обеспечения.
Сам процесс аппаратной подготовки представляет собой сложный процесс комплексного расчета, включающий физико-химическое обоснование процесса, обоснование конструкционных особенностей аппарата, что приводит к возникновению значительного числа трудностей. Однако, столь подробное обоснование позволяет избежать множества последующих проблем при реализации технологий. Практическая реализация позволила создать базу нормативно-технических рекомендаций, которые регламентируют главенствующие процессы организации проектов.
Применение ректификационных процессов для очистки нефтепродуктов от примесных компонентов давно доказало свою эффективность, поэтому столь активно применяется в технологической перегонке методом отпаривания. Кроме того, надёжность данных аппаратов не вызывает сомнений, поскольку доказана на практике.
Таким образом, актуальность данной работы состоит в получении навыков по моделированию установки очистки масел с применением отпарной ректификационной колонны.
Цель работы – произвести расчет и технико-экономическое обоснование ректификационной колонны по данным параметрам смеси.
Задачи работы:
рассмотреть процессы отпарной очистки нефти;
произвести расчет материального баланса процесса;
рассчитать конструкцию колонны;
обосновать экономическую эффективность мероприятия;
обосновать необходимость ведения мероприятий по охране труда.
 

Содержание

Введение 3
Глава 1. Аналитическое описание технологических решений очистки масел 5
1.1. Общие технологические решения по очистке масел 5
1.2. Технологическое обеспечение гидроочистки масел 11
1.3. Аспекты поддержания реакционной среды при гидроочистке масел 21
Глава 2. Расчет материального баланса колонны 23
Приход 73
Глава 3. Особенности конструирования аппарата 78
3.1. Технологический и кинематический расчет колонны 78
3.2. Технология изготовления элементов колонны 83
3.3. Выбор конструкционного материала 84
3.4. Прочностной расчет 98
3.5. Конструктивный расчет аппарата 105
3.6. Технология сборки ректификационной колонны 111
Глава 4. Технико-экономическое обоснование 117
Глава 5. Охрана окружающей среды и пожарная безопасность 124
5.1. Пожарная безопасность 124
5.2. Охрана окружающей среды 126
Заключение 129
Библиографический список 130

Заключение

В ходе данной работы был получен бесценный практический опыт по расчету процессов отпарной очистки с применением ректификационной колонны, результат которого был отражен в виде графического представления сборочного чертежа. Полученный результат позволил произвести выбор типа колонны без дополнительных операций и действий по уточнению результатов, что значительно повышает эффективность работы предлагаемого аппаратного обеспечения.
Расчет экономических показателей позволил отметить высокую степень окупаемости предлагаемой технологической схемы, что в процессах переработки легких фракций нефтепродуктов встречается довольно редко вследствие высокой стоимости сырья при необходимости работ повышенного качества. Таким образом, с точки зрения экономических параметров технология является достаточно эффективной.
Резюмируя проведенные исследования и подводя итоги можно сказать, что проведенный расчет процессов и аппаратов соответствует нормативно-техническим требованиям, а также позволяет сделать вывод об эффективности. Рассчитанная колонна представляет собой изделие стандартного заводского типа, то есть исключает необходимости разработки отдельного технологических решений, таким образом, не повышая себестоимость и исключая возникновения дополнительных причин потерь сырья и продуктов.

Библиографический список

1. Уильям Л. Леффер. Переработка нефти. М. изд. Олимп-Бизнес, 2004, -438с.
2. Полосков И.Е. Теория и численно-аналитические алгоритмы моделирования случайных режимов динамических систем. Автореф. диссерт. на соиск. учёной степени докт. физ-мат. наук. Пермь, 2005, -31с.
3. Прандтль Л. Гидромеханика, РХД, М-И, -2000, -410с.
4. Вартанов К.С. Математическое моделирование установившегося осесимметричного течения с закруткой в вихревой трубе. —Обозрение прикладной и промышленной математики. -М. -2009, т.16, Вып. 1, с.135-136.
5. Патент РФ № 52853 от 23.12.2005г. Установка по переработке нефти и газового конденсата. Кочарян С.С., Хачатурян А.О.
6. Хачатурян О.А., Вартанов К.С., Мини-нефтеперерабатывающая установка и получение флотского мазута. Международный научный журнал «Организмика», 2007, -№1, -С.23-26
7. Полосков И.Е. О применении компьютерной алгебры к анализу случайных процессов в распределенных системах. // Вестник Пермского университета. Информационные системы и технологии. -2001, -Вып.5, -с.82-85.
8. Полосков И.Е. Об одном подходе к анализу случайных процессов в распределенных системах. // Математическое моделирование. -2003, -т.15, -№4, -с.85-100.
9. Редкозубов С.А. Краевые задачи со сдвигом для полианалитических функций. Москва.: Физматлит, 2006, -521с.
10. Маланин В.В., Полосков И.Е. Случайные процессы в нелинейных динамических системах. Аналитические и численные методы исследования. -Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2001, -160с.
11. Зубов Д.В. Математическая модель и оптимальное управление процессом бинарной ректификации. Автореферат диссерт. на соиск. ученой степени К.Т.Н. Москва 2004, -20с.
12. Кузнецов В.Г. Алгоритмизация и оптимизация технологического процесса рефракции нефти. Автореферат диссер. на соиск. ученой степени К.Т.Н., Самара 2005, -28с.
13. Редкозубов С.А. Вартанов К.С. Математическое моделирование процесса в ректификационной колонне. //Естественные и технические науки, -2007. —№5. -с. 242-247.
14. Бушуева Н.Н. Исследование параметров ректификации колонн установки вторичной перегонки бензина. Автореферат диссер. на соиск. ученой степени К.Т.Н. Москва, 1975, -33с.
15. Вартанов К.С., Тюняев А.А., Хачатурян О.А. Математическое моделирование процессов разделения жидких смесей. Организмика. -Международный научный журнал., М., —2007, -№4, -с.31-34.
16. Вартанов К.С., Батдыев А.А., Тюняев А.А. Процессы диффузии и ректификации в температурном поле при разделении нефти. Организмика. -Международный научный журнал. М. -2009, -№1,с. 8-12.
17. Меньшов В.Н. Математическое моделирование процесса депарафинизации масел. Автореферат диссер. на соиск. ученой степени К.Т.Н., Москва, 2002, -27с.
18. Редкозубов С.А. Вартанов К.С. Математическое моделирование процесса в ректификационной колонне мини-нефтеперерабатывающей установки: /Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. —М.: МГГУ, -2008. -№5. -16с.
19. Цыкунов A.M. Адаптивное и робастное управление динамическими объектами по выходу: Монография. М.: Физматлит, 2009. — 267 с.
20. Шевчук В.П. Расчет динамических погрешностей интеллектуальных измерительных систем. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2008. - 288 с.
21. Экспериментальное определение моделей статики и динамики объектов управления: учебное пособие / Т.Е. Щедеркина, В.В. Волгин. — М.: Издательский дом МЭИ, 2009. 56 с.
22. К. Sundmacher, A. Kienle Reactive Distilation. Status and Future Directions, Wiley VCH VerlagGmbHB Co. KGaA, Weinheim, 2003, 287 p.
23. G. J. Harmsen Reactive Distillation: The Front-Runner of Industrial Process Intensification. A Full Review of Commercial Applications, Research, Scale-Up, Design and Operation // Chem. Eng. Proc. -2005. -Vol. 46. -pp^ 774-780.
24. M. Kloker, Е. Y. Kenig, A. Gorak, А. P. Markusse; G. Kwant, P. Moritz Investigation of Different Column Configurations for the Ethyl Acetate Synthesis via Reactive Distillation // Chem. Eng. Proc. -2004. -Vol. 43. -pp. 791-801.
25. Y. T. Tang, Y. W. Chen, H. P. Huang, С. С. Yu, S. В. Hung, M. J. Lee Design of Reactive Distillation for Acetic Acid Esterifïcation // AIChE Journal. -2005. -Vol. 51. -pp. 1683-1699.
26. R. Taylor, R. Krishna Modeling Reactive Distillation // Chem. Eng. Sci. -2000. -Vol. 55. -pp. 5183-5229.
27. S. Ratheesh, A. Kannan Holdup and Pressure Drop Studies in Structured Packings with Catalysts // Chem. Eng. J. -2004. -Vol. 104. -pp. 45-54.
A. Hoffmann, C. Noeres, A. Gorak Scale-up of Reactive Distillation Columns with Catalytic Packings // Chem. Eng. Proc. -2004. -Vol. 43. -pp. 383-395.
B. Kolodziej, M. Jaroszynski, I. Bylica Mass Transfer and Hydraulics for Katapak-S // Chem. Eng. Proc. -2004. -Vol. 43. -pp. 457-464.
28. T. Popken, S. Steinigeweg, J. Gmehling Synthesis and Hydrolysis of Methyl Acetate by Reactive Distillation Using Structured Catalytic Packings: Experimental and Simulation// IEC Res. -2001. -Vol. 40. -pp. 1556-1574.
29. R. Baur, R. Taylor, R. Krishna Development of a Dynamic Nonequilibrium Cell Model for Reactive Distillation Tray Columns // Chem. Eng. Sci. -2000. -Vol. 55.-pp. 6139-6154.
30. M. F. Doherty, M. F. Malone Conceptual Design of Distillation Systems, McGraw-Hill Pub., New York, 2001, 568 p.
C. VetereThe NRTL Equation as a Predictive Tool for Vapor-liquid Equilibria // Fluid Phase Equilibria. -2004. -Vol. 218. -pp. 33-39.
31. P. Singh, R! Singh, M. V. P. Kumar, N. Kaistha Steady-state Analyses for Reactive Distillation Control: An MTBE Case Study // J. of Loss Prev. in the Proc. Ind: -2005. -Vol. 18. -pp. 283-292.
D. M. Katariya, K. M. Moudgalya, S. M. Mahajani Nonlinear, Dynamic Effects in Reactive Distillation for Synthesis of TAME // Ind. Eng. Chem. Res. -2006. -Voh 45. -pp. 4233-4242.
32. M. V. Pavan Kumar, N. Kaistha Role of Multiplicity in Reactive Distillation Control System Design // J. Proc. Control. -2008. -Vol. 18. -pp. 692-706.
33. J. Wang, Y.Chang, E.Q.Wang, C.Y.Li Bifurcation Analysis for MTBE Synthesis in a Suspension Catalytic Distillation Column // Сотр. Chem. Eng. -2008. -Vol. 32. -pp. 1316-1324.
E. M. Katariya, R. S. Kamath, K. M. Moudgalya; S. M. Mahajani Non-equilibrium Stage Modeling and Non-linear Dynamic Effects in the Synthesis of TAME by Reactive Distillation // Comp. Chem. Eng. -2008. -Vol. 32. -pp. 2243-2255.
34. R. Baur, R. Taylor, R. Krishna Bifurcation Analysis for TAME Synthesis in a Reactive Distillation Column: Comparison of Pseudo-homogeneous and Heterogeneous Reaction Kinetics Models // Chem. Eng. Proc. -2003. -Vol. 42.-pp. 211-221.
35. W.Mao, X.Wang, H.Wang, H.Chang, X.Zhang, J.Han Thermodynamic and Kinetic Study of tert-Amyl Methyl Ether (TAME) Synthesis // Chem. Eng. Proc. -2008. -Vol. 47. -pp. 761-769.
36. M. V. Ferreira, J. M. Loureiro Number of Actives Sites in TAME Synthesis: Mechanism and Kinetic Modeling // Ind. End. Chem. Res. -2004. -Vol. 43. -pp. 5156-5165.