Мазутты вакуммдық айдау

5.2 Жылулық баланс

Жылулық балансты есептеу үшін ректификациялық  колоннаға шикізатпен бірге енгізілетін  жылу мөлшерін ескеру керек. Ол шикізаттың қандай күйде енгізілетініне байланысты болады (cұйық, бу, булы-сұйық). Жылулық балансты есептеу үшін жоғарыда келтірілген температуралық режимдерді білу керек.

Көмірсутектердің  энтальпиясын есептеу үшін келесі формулаларды қолданамыз [11,12,13]:

Сұйық көмірсутектер үшін :

                               (5)

Газ тәрізді көмірсутектер  үшін:

                 (6)

Түскені:

1. Булы фаза:

а) ҚБ – 350⁰С фракциясы:

I_г=4,19∙(50,2+0,109∙420+0,00014∙420²) ∙ (4-0,855)-73,8=1516,414кДж/кг

Q_г=I_г ∙ G_г = 1516,414 ∙ 627 = 950791,578кДж/сағ.

Q_ауа = I_г∙G_ауа = 1516,414 ∙ 33 = 50041,662кДж/сағ.

б) 350 – 500⁰С фракциясы:

I_ВА=4,19∙(50,2+0,109∙420+0,00014∙420²) ∙ (4-0,917)-73,8=1485,149кДж/кг

Q_ЖВГ = I_ВА ∙ G_ЖВГ = 1485,149 ∙ 6999 = 10394557,85кДж/сағ.

Q_ВГ = I_ВА ∙ G_ВГ = 1485,149 ∙ 136351 = 202501551,3кДж/сағ.

Q_ВГ = I_ВА ∙ G_ҚФ = 1485,149 ∙ 3962 = 5884160,33кДж/сағ.

 

в) сулы бу (15атм.; t=420⁰C):

Q_бу = I_бу ∙ G_бу = 3282,4 ∙ 2641 = 8668818,4кДж/сағ.

2. Сұйық фаза фракциясы: 

а)  500⁰С – ҚС:

Q_Гд = I_Гд ∙ G_Гд = 971,82 ∙ 176232 = 171265782,2кДж/сағ.

Шығымы:

1. Булы фаза:

а) ҚБ – 350⁰С фракциясы: 

I_г = 4,19∙(50,2+0,109∙385+0,00014∙385²) ∙ (4-0,855) = 1414,163кДж/кг

Q_г = I_г ∙ G_г = 1414,163 ∙ 627 = 886680,201/сағ.

Q_ауа = I_г∙G_ауа = 1414,163 ∙ 33 = 46667,379Дж/сағ.

б) 350 – 500⁰С фракциясы: 

I_ВА=4,19∙(50,2+0,109∙385+0,00014∙385²) ∙ (4-0,917)-73,8=1384,908кДж/кг

Q_ЖВГ = I_ВА ∙ G_ЖВГ = 1384,908 ∙ 6999 = 9692971,092кДж/сағ.

Q_ВГ = I_ВА ∙ G_ВГ = 1384,908 ∙ 136351 = 188833590,7кДж/сағ.

Q_ВГ = I_ВА ∙ G_ҚФ = 1384,908 ∙ 3962 = 5487005,496кДж/сағ.

 

в) сулы бу (15атм.; t=420⁰C):

Q_бу = I_бу ∙ G_бу = 3251,5 ∙ 2641 = 8587211,5кДж/сағ.

 2. Сұйық фаза: 

а)  500⁰С – ҚС фракциясы:

Q_Гд = I_Гд ∙ G_Гд = 912,462 ∙ 176232 = 16080500,32кДж/сағ.

Жалпы кіретін  жылу мөлшері:

Q_к = ∑Q = 395737101,2кДж/сағ.

Жалпы шығатын  жылу мөлшері:

Q_ш = ∑Q = 229614626,7кДж/сағ.

Колоннаның жылулық шығыны:

∆Q_шығын = Q_к – Q_ш = 395737101,2 – 229614626,7 = 166122474,5кДж/сағ.

Барлық мәліметтерді кестеге енгіземіз:

4-кесте

Колоннаның жылулық балансы

Түскені:					Шыққаны:
атауы	t, 0C	кг/сағ.	кДж/кг	кДж/сағ.	Атауы	t, 0C	кг/сағ.	кДж/кг	кДж/сағ.
Мазут
Булы фаза:
ҚБ – 3500С фракциясы:					ҚБ – 3500С фракциясы:
газ	420	627	1516,414	950791,578	газ	400	627	1414,163	886680,201
ауа	420	33		50041,662	ауа	400	33		46667,379
350 – 5000С фракциясы:					350 – 5000С фракциясы:
ЖВГ	420	6999	1485,149	10394557,85	ЖВГ	400	6999	1384,908	9692971,092
ВГ	420	136351		202501551,3	ВГ	400	136351		188833590,7
ҚФ	420	3962		5884160,33	ҚФ	400	3962		5487005,496
бу	480	2641	3282,4	8668818,4	бу	420	2641	3251,5	8587211,5
Сұйық фаза:
5000С – ҚС фракциясы:					5000С – ҚС фракциясы:
Гудрон	420	180194	971,82	177681737,9	Гудрон	400	180194	912,462	16080500,32
Барл.				395737101,2					229614626,7

 

5.3 Колоннаның негізгі өлшемдерін есептеу

5.3.1 Колоннаның диаметрін анықтау

Табақша санын практикалық мәліметтер бойынша  жоғарға бөлігіне n=20, төменгі концентрациялы бөлігіне n=14 деп қабылдаймыз. Табақшалар арасындағы ара қашықтық а=0.6 м [12,14].

                                                (7)

Колоннаның  диаметрі бу көлемі мен оның шектеулі қозғалуына тәуелді болады. Сондықтан  алдымен колоннаның әр жерінің кесіндісі  арқылы өтетін (1 сағат) бу көлемі есептеледі, оның себебі колоннаның биіктігі бойынша оған түсетін бу нагрузкасы да әртүрлі болады [12]:

                                      (8)

1) ҚБ – 350⁰С фракциясы үшін келтірілген температура мен қысымды анықтаймыз (н-гексакозан (С₂₆Н₅₄ ), t_орт=295⁰C=668К, Р=0,13МПа):

                                                 ₍₉₎

                                                  ₍₁₀₎

а) Белгілі орташа температура, және қысым арқылы критикалық температура мен қысымды табамыз [11,12]:

Т_кр = (1,05 ∙ t_орт + 160) + 273                                    (11)

Т_кр = (1,05 ∙ 295 +160) + 273 = 743К

                                                          ₍₁₂₎

                                           (13)

б) НҚТ сызығын тұрғызып, 70 және 10% айдалымдарға сәйкес температураларды анықтап, К мәні есептейміз. Ол бойынша К=7,7 [12].

в) Сонда (9) және (10) формуласы бойынша:

2) График бойынша сығылу коэффициентін анықтаймыз [12]: Z=0,9

3) Сағат ішінде колонна қимасынан өтетін будың көлемін (4) формуласы бойынша табамыз:

4) Будың линиялық жылдамдығын келесі формуламен анықтаймыз [12]:

                               ₍₁₄₎

мұндағы, К – ректификация шартына және тарелкалар арасындағы қашықтыққа байланысты коэффициент (қашықтық 0,6м болғанда К = 740);

ρ_с – сұйықтық тығыздығы;

ρ_б – бу тығыздығы.

а) Сұйық тығыздығын Крэг формуласынан шығаруға болады [12]:

                                                   (15)

осыдан:

б) Будың тығыздығын келесі формуламен анықтайды:

                                                  ₍₁₆₎

в) (14) формуласы бойынша будың линиялық жылдамдығын табамыз:

5) Осылайша колонна (7) диаметрін табамыз:

МЕСТ стандарты бойынша диаметрді 5м деп аламыз [12, 14].

5.3.2 Колонна биіктігін анықтау

Тарелкалар  арасындағы қашықтықты 0,6м деп қабылдаймыз [12,14]:

          ₍₁₇₎

1) Бірінші ректификациялық тарелкеден жоғары түбіне дейінгі  арақашықтығын анықтау:

                                      (18)

2) Бекіту (укрепляющей) және жоғалу (исчерпывающей) биіктіктерін анықтау:

                            (19)

мұндағы, а – тарелкалар арасындағы қашықтық (0,6 м)

3) Колоннаның бекітілген (укрепляющей) және жоғалған (исчерпывающей) бөлігінің аралығындағы қашықтығын анықтау: h₃-ті үш тарелкалардың аралығы бойынша алады:

                                                  (20)

4) Төменгі тарелкамен сұйықтық аралығын есептейміз: h₅-ті 2 м деп қабылдаймыз [12].

5) Сұйықтың биіктігін анықтау [12]:

600с қалдық қорынан h₆ биіктігін анықтайды. Колоннаның  төменінде ҚБ – 350⁰С фракциясының  көлемі құрайды:

Колоннаның  көлденең қимасының ауданы:

                                                         (21)

6) Бекіту биіктігін h₇ тәжірбиелік мәліметтерге сүйене отырып 4 м тең деп қабылдайды [12].

7) Вакуумды колоннаның жалпы биіктігі (17) құрайды:

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

Мұнай құрамында атмосфералық қысымда 400-500⁰С және одан да жоғары температура аралығында қайнайтұғын көмiрсутектердiң болтындығы, бұл көмiрсутектердiң термиялық тұрақтылығы тек 380-400⁰С дейiн -ақ сақталатыны белгiлi. Одан жоғары температурада олардың ыдырау процесi көмiрсутектердiң крекингi басталады, тағы да мұнайдың жоғары қайнаушы көмiрсутектерiнiң термиялық жағынан көп төмендiгi белгiлi. Көмiрсутектердiң ыдырауын болдырмау үшiн олардың қайнау температурасын төмендету қажет. Оған мұнайды вакуумда айдау арқылы жетедi. 450-500⁰С температура аралығында атмосфералық қысымда қайнайтұғын мұнай фракцияларын вакуумда (қалдық қысым 3-5кПа ) 200-250⁰С айдап бөлуге болады. Мұнай өңдеу тәжiрибесiнде қайнау температураны төмендету үшiн су буын да пайдаланады, мұнда оның әсерiмен көмiрсутектердiң сыбағалы қысымы төмендейдi.

Мазут бұл мұнайды атмосфералық айдаудың қалдығы. Қазан отыны есебінде пайдаланады, кейбір кездерде термиялық крекинг қондырғысының шикі заты бола алады.

Отын  профильді мазутты вакуумды айдау  қондырығысының (блогының) негізгі  қолданысы – кең фракциялы  құрамды (350-500⁰С) вакуумды газойль алу.

Отын  варианты бойынша мазутты вакуумды айдау процестерінде негізінен  бір ретті булану сұлбасын қолданады, оның біреуін күрделі ректификациялық  колонна ретінде буландырғыш  колоннадан шығарылатын дистиллятты  фракциялардың болуы немесе болмауында қолданады.

Вакуум  дистилляттарының таза бөлінуін жақсартуды, ректификациялаушы табақшалардың  санын көбейту арқылы жетуге болады. Бірақ мұндай шешім әр уақытта тиімді бола бермейді, себебі табақшалардың саны көбейген сайын вакуумм азаяды, төменгі табақшалардағы темпратура көтеріледі де бөлу тереңдігі және дистилляттарының сапасын көтерудің тағы басқа жолы – екі рет буландырумен айдаудың жүйесін қолдану.

Гудрон-мазутты  вакуумда айдаудан қалған қалдық; термиялық  крекинг, висбрекинг, кокстеу, битум  және майлар өндіру қондырғыларында  пайдаланады.

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

 

1 Нұрсұлтанов Ғ.М., Абайұлданов  Қ.Н. Мұнай және газды өндіріп,  өңдеу. Алматы: Өлке, 2000. – 456б.

2 “Органикалық заттардың химиялық технологиясы” мамандығына арналған “ Мұнай шикізатының өңдеу технологиясы ”   пәні бойынша оқу-әдістемелік кешен. Алматы: ҚазҰТУ, 2009. – 66б.

3 Омаралиев Т.О. Мұнай және газ өңдеу химиясы және технологиясы. I – бөлім. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері. Оқу құралы. Алматы: Білім, 2001. – 399б.

4 Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ отын өндіру арнайы технологиясы. Алматы: Білім, 2002. – 298б.

5 Бишімбаева Г.Қ., Букетова А.Е. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. Алматы: Бастау, 2007. – 242б.

6 www.google.ru

7 Леффлер У.Л. Переработка нефти. / Пер. с англ. Москва: ЗАО Олимп-Бизнес, 1999. – 224 с.

8 Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Ч.1. М.:1972.- 360с.

9 Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. / Под ред. Б.И. Бондаренко. – Москва: Химия, 1983. – 128 с.

10 Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

11 Практикум по технологии переработки нефти. / под ред. Смидович Е.В. и Лукашевич И.П. Изд. 3-е, пер и доп. Москва: Химия, 1978. – 288 с.

12 Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. Москва: Химия, 1980. – 272 с.

13 Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Москва: Химия, 1985. – 436 с.

14 Танатаров М.А., Ахметшина М.Н., Фасхутдинов Р.А., Волошин Н.Д., Золотарев А.А. Технолгические расчеты установок перработки нефти. Москва: Химия, 1987. – 352с.

15 Основные процессы и аппараты химической технологии. / Под ред. Ю. И. Дытнерского. Москва: Химия, 1991. – 496 с.