Ректификация нефти

 

5. Мазут-мұнайды атмосфералық қысымда айдағанда түзілетін қалдық. Оның бастапқы қайнау температурасы 330-350С. Мазут термиялық крекингтің шикізаты болып саналады және отын ретінде де пайдаланады. Мазутты өндегенде түзілетін вакуумдық дистиллят 350-500С температурада айдалады және каталитикалық крекинг пен гидрокрекингтің шикізаты ретінде қолданады. Бұл фракцияны кейде вакуумдық газойль деп атайды.

 

6. Гудрон-мазутты вакуумдық айдау кезінде қалатын қалдық, ол 500С-та айдалады. Гудрон тұтқырлығы жоғары, 30-40С-та қатып қалатын өнім болып саналады. Оны термиялық крекинг, кокстеу, битум мен тұтқырлығы жоғары майлар өндіруде пайдаланады.

 

 

2.2 Ректификация  колоннасын есептеу

 

Материалды балансын есептеу

 

Ректификация колоннасының үздіксіз істеуіндегі,кіретін және шығатын ағынды санайтын материалды баланс теңдеуі келесі түрде болады:

 

GF = GD +GW ,

(1)

 

мұнда GF – бөлінуге түсетін сұйықтықтың массасы, кг/с; GD – дистиляттың массалық шығыны, кг/с;

GW – кубтық қалдықтың массалық шығыны, кг/с.

 

GF∙ХF = GD∙ХD +GW∙ХW ,

(2)

 

мұнда ХD – дистилляттағы төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы , массалы үлесі;

 

ХW – кубтық қалдықтағы төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы , массалы үлесі;

 

ХF – шығатын сұйықтықтың төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы , массалы үлесі.

 

Дистилляттағы массалық шығынды ХD анықтау үшін және и ХW кубтық қалдықтың массалы шығынын анықтау үшін мәндерді (1) және (2) теңдеулерге саламыз .

 

GD +GW = 10000 ,

GD ∙ 0,995 + GW ∙ 0,3 = 10000 ∙ 0,9 , GD ∙ 0,995 + (1000-GD) ∙ 0,3 = 9000 , 0,695 ∙ GD = 9000 – 3000 ,

 

0,695 ∙ GW = 6000 , GD =8633 кг/cағ ,

GD = 10000 − 8633 = 1367 кг/сағ.

 

Дистиляттың массалық шығыны: GD = 8633 кг/сағ. Кубтық қалдықтығ массалық шығыны: GW =1367 кг/сағ.

 

Келесі есептеулер үшін дистиллятпен кубтық қалдықтың қоректенудің концентрациясын мольды үлесте көрсетеміз.

 

Қоректенуде төмен қайнайтын компоненнтің құрамын келесі формуладан есептейміз:

 

,

(3)

 

 

мұнда ХF – Қоректенуде төмен қайнайтын компоненнтің концентрациясы, мольдік үлес; Мт – төмен қайнайтын компоненнтің мольдік массасы, кг/моль;

Мж – жоғары қайнайтын компоненнтің мольдік массасы, кг/моль.

 

Мж = 60 кг/кмоль; Мт = 18 кг/кмоль.

 

Дистилляттағы төмен   қайнайтын   компоненнтің   құрамын   келесі

 

формуладан есептейміз:
,	(4)

 

мұнда ХD – дистилляттағы төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы , массалы үлесі.

 

Кубтық қалдықтағы төмен қайнайтын компоненнтің құрамын келесі формуладан есептейміз:

 

,

(5)

 

 

мұнда ХF – шығатын сұйықтықтың төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы массалы үлесі.

 

(3), (4) және (5) теңдеулерді  алып алғашқы мәндерді қойып  төмен қайнайтын компоненнтің  құрамын анықтаймыз:

 

				90
ХF =				18					= 0.9677	,
	90		+	100 - 90
18				60

 

						99.5
ХD =							18									= 0.9985 ,
	99.5				+		100 - 99.5
18							60
							30
							18							= 0.5882
ХW =  30					+			100 -				30					.
18							60

 

Қоректенудің қатысты мольдік шығынын мына формуламен есептейміз:

 

	F =	xD  - xW		,				(6)
		xF  - xW
F =	0.9985 - 0.5882					= 1.081.
	0.9677 - 0.5882
Флегманың Rmin   минималды саны мына формуламен есептеледі:
						*
	Rmin  =		xP - yF				,	(7)
			y* - x
			F			F

 

мұнда уF* - төмен қайнайтын компоненттің будағы концентрациясы,қоректенудің сұйықтығымен тепе-тең.

 

Будағы төмен қайнайтын құрамын анықтаймыз:

 

УF*=0.977.

 

Флегманың Rmin минималды санын табу үшін табылған мәнді (7) теңдеуге қоямыз.

 

Rmin =	0.9985 - 0.977		= 2.3 .
	0.977	- 0.9677
Флегманың R жұмыс саны мына теңдеумен анықталады:
R =1.3Rmin + 0.3 ,				(8)
R =1.3× 2.3 + 0.3 = 3.29 .

 

Флегманың артылу коэффициенті:

 

b =	R	=	3.29	= 1.43 .	(9)
	Rmin		2.3

 

Жұмысшы сызықтардың теңдеуі:

 

 

a) коллонаның жоғарғы  жағы:

 

y =

R

× x +

Xd

(10)

,

R +1

R +1

мұнда R – флегмалық сан.

y =

3.29

× x +

0.9985

= 0.77

× x + 0.23 ,

3.29 +1

3.29 +1

y = 0.77 × x + 0.23 .

 

б) колоннаның төменгі жағы:

 

y =	R + F	× x -	F -1	Xw,	(11)
	R +1		R +1

 

мұнда F – қоректенудің қатысты мольдік шығыны.

 

y =	3.29 +1.081		× x -	1.081-1			×0.5882 ,
	3.29 +1				3.29 +1

 

y = 1.019 × x - 0.0111.

 

 

Содан соң колоннаның төменгі және жоғарғы бөлігінің орташа массалық шығынды анықтау керек.

 

Арақатнасы арқылы анықтаймыз:

 

			L= Gd × R			Мв	,
			верх			Мd
		L  = Gd × R		Мн	+ Gf ×				Мн	,
		н		Мd					Мf
мұнда	және	-  дистилятпен			бастапқы  сұйықтықтың  мольдік
	массасы;
	және    - колоннаның төменгі және жоғарғы бөлігінің

орташа мольдық массасы.

 

Колоннаның төменгі және жоғарғы бөлігінің орташа мольдық массасы:

 

Mв			MM × Cс рв + Mв × (1 - Cс рв)	,	(12)
Mн			MM × Cс рн + Mв × (1 - Cс рн)	,	(13)

 

мұнда және – колонаның төменгі және жоғарғы жағындағы сұйықтықтың орташа мольдік құрамы.

 

X срв	=			xD	+ xF		=	0.9985 + 0.9677	= 0.9831	,
					2			2
X срн	=		xW		+ xF		=	0.5882 + 0.9677	= 0.77795 .
					2			2

 

Сонда:

 

Mcpв= 0.9831×18 + 0.0169 ×60 =18.71 кг/кмоль,

Mcpн= 0.77795 ×18 + 0.22205 ×60 = 27.33 кг/кмоль.

 

Бастапқы сұйықтықтың мольдік массасы:

 

MF= 0.9677 ×18 + 0.0323×60 =19.36 кг/кмоль.

 

Дистилляттың мольдік массасы:

 

MD= 0.9985 ×18 + 0.0015 ×60 =18.06 кг/кмоль.

 

Мәндерді койып:

 

Lв  = 8633 ×3.29 × 18.0618.71 = 29425 кг/ч,

Lн  = 8633 ×3.29 18.0627.33 +10000 × 19.3627.33 = 57098 кг/ч.

	және	колоннаның  жоғарғы  және  төменгі						жақтарындағы  бу
ағынынының орташа массасы:
		G  = Gd × (R +1)			М ' в	,
		в			Мd
		Gн	= Gd × (R +1)	М ' н			.
					Мd
M’в	және M’н  – колоннаның жоғарғы және төменгі жақтарындағы бу
ағынынының орташа массасы:
		M’верх = Мв yсрв + Мукс (1-yсрв),						(14)
		M’н= Мвyсрн + Мукс(1-yсрн).						(15)
yсрн	и yсрв  – колоннаның жоғарғы және төменгі жақтарындағы будың
орташа массасы: