Ректификация нефти

 

yсрв

=

yD

+ yF

=

0.9989 + 0.975

= 0.987

,

2

2

yсрн

=

yW

+ yF

=

0.5882 + 0.975

= 0.7816 .

2

2

 

yD, yF және yW жұмысшы сызығынан аламыз. Сонда:

 

M’cpв= 0.987 ×18 + 0.013×60 =18.546 кг/кмоль,

M’cpн= 0.7816 ×18 + 0.2184 ×60 = 27.173 кг/кмоль.

 

Осыдан:

 

Gв  = 8633 × (3.29 +1) 18.54618.06 = 38032 кг/сағ,

Gн  = 8633 × (3.29 +1) 27.17318.06 = 55723 кг/сағ.

Дефлегматордағы су шығынын есептеу

 

Дефлегматордың жылулық баланысын есептегенде , дистиляттың пары түгелдей конденсацияғы ұшырайтынын есепке аламыз. Сонда салқындатаын судың шығыны:

 

Gв.д.  =	P × (R +1) × M см. P	× rp		,	(16)
	Cp × (tк  - tн )
мұнда P – өнімнің мольдік массасы, кмоль/с;
R – оптималды флегмалық саны;
Mсмp – өнімнің мольдік массасы, кг/кмоль;
rp – фазалық ауысудың өзіндік жылуы, кДж/кг;
Cp – судың жылу сыйымдылығы, кДж/кг*К ;
Cp=4190 Дж/кг*К;
Tк, Tн– салқындатылған судың алғашқы және соңғы мәні , ˚C;
Tн=12˚C Tк=45˚C жалпы жағдайда осы мәндер алынады.
rР  = rВК × xР + rВК ×(1- xР ) ,					(17)

 

мұнда rp –нақты бір компоненттің фазалық ауысудағы өзіндік жылусыйымдылығы, кДж/кг.

 

rp = 90 ∙ 0.59 + 88 ∙ (1-0,59) = 53.1∙ 3608 = 191158 Дж/кг.

 

Дистилляттың мольдік концентрациясы: Xw = 0,59 rнк =90, колоннаның төменгі жағының өзіндік жылуы

 

rвк = 88, колоннаның жоғарғы жағының өзіндік жылуы

 

Mсмp = 18,549 кг/кмоль.

.

 

 

 

2.3 Ректификация  колонналары және олардың түйісу  жабдықтарын жіктеу

 

Мұнай және газ өңдеуге қолданылып жүрген ректификация колонналары бөлінеді:

 

1. Қолданылуы бойынша арналады:
• мұнай мен газды атмосфералық және вакуумда айыру үшін;
• бензинде қайталай айыру үшін;

 

• мұнайды, газ конденсаттарын, тұрақсыз бензиндерді тұрақтандыру үшін;

 

• мұнайзауыттық, мұнай және табиғи газдарды фракциялау үшін;

 

• майларды тазарту кезінде еріткіштерді қайнату үшін; мұнай шикізаты мен газдарды және т.б. термодеструктивті және катализдік процестері өнімдерін бөлу үшін.

 

2. Сұйықтықтың сатыаралық әдісі бойынша:
• қайта ағынды жабдықтарымен бірге (бір, екі және одан да көп);
• құлау типіндегі ағынсыз жабдықтармен.

 

3. Булы-газды және сұйық фазалармен түйістіруді ұйымдастыру әдісі бойынша:

 

• тарелкалық;
• сұғындырмалық;
• роторлық.

 

Қолданылып жүрген түйістіру жабдықтарының ішінде тарелкалық, сұғындырмалық, ретификациялық колонналары кең таралған. Ректификация колоннапарында сипаты мен техникалық-экономикапық көрсеткіштері бойынша бір-бірінен өзгеше түйісу жабдықтарының жүздеген конструкциясы қолданылады. Қазір осы күнгі түйісу жабдықтары конструкциялары (мысалы, науа тәрізді тарелкалар) пайдаланылғанымен олар қажетті өнімдерді алуды қамтамасыз етсе де оларды қазіргі және келешек өндіріс үшін ұсынуға болмайды [5]. Түйісу жабдықтарын таңдау кезінде мынадай негізгі көрсеткіштерді басшылыққа алады:

 

• өнімділігі жоғары;

 

• гидравликалық қарсыластығы бар;
• пайдалы әрекөт коэффициенті;
• жұмыс күшін түсіру диапазоны;
• шайырлы және басқа да қалдықтардың түзілуіне бейімділігі;
• материалды кеп қажетсінуі;

 

• конструкциясының қарапайымдылығы;

 

- жасалу, монтаждау және  жөндеу ыңғайлылығы.

 

Конструкциялардың көп түрлілігі бойынша дұрыс бағдар жасау үшін төменде (2.2 сурет) тек тазартуда ғана емес, сондай-ақ қоспаларды бөлудің абсорбциялық және экстракциялық процестерінде қолданылатын түйісу жабдықтарының жіктелуін береміз. Осы жіктелуге сәйкес тарелкалы түйісу жабдықтары былай бөлінеді:

 

- түйісу фазаларының ағын  қозғалысын кері ағу, тура ағу, айқаспалы ағу және қималы  тура ағуды ұйымдастыру тәсілдері  бойынша; фазаларының қиылуын реттөу  бойынша. Сұғындырмалы түйісу жабдықтарын  екі типке: жүйесіз және жүйелі  деп беле қабылданған.

 

Ағынға қарсы тарелкалар сұйықтық бойынша жоғары өнімділігімен, конструкциясының қарапайымдылығымен, металдың аз жұмсалуымен сипатталады. Олардың негізгі кемшіліктері - тиімділігінің төмендігі, қалыпты жұмыс аясының тарлығы, колонналардың бөліктері бойынша ағындарды біркелкі бөлі алмайтыны - оны пайдалануды елеулі түрде шектейді.

 

Тура ағын тарелкалар жоғары еңбек өнімділігімен ерекшеленеді, бірақ бөлу тиімділігі жоғары емес, гидравликалық жоғары қарсыластығы бар, жасағанда еңбекті көп тілейді, қысыммен бөлу процестерінде қолданылу мүмкіндігі зор.

 

Тарелкалардың айқаспалы ағын типіне - олардың мұнай мен газды өңдеу технологиясында басым қолданылатын мына түрлері жатады:

 

1. түйісу фазаларының  реттелмейтін қимасы бар тарелкалардың  мынадай конструкциялары: тор көзді, тор көзді уатқышы бар, дөңгелек,

 

тік бұрышты, алты қырлы 3-тәрізді, науа тәрізді қалпақтары; 2. реттелетін қимасы бар мынадай конструкциялы тарелкалар:

 

капсулды, дисклі, пластинкалы, эжекциялы жапқыштары бар; балласты жапқышы бар; біріктірілген-қалпақты-жапқышты (мысалы, 5-тәрізді, және тор көзді жапқышы бар).

 

2.2  сурет - Масса алмасу  процестерінің түйісу жабдықтарының  жіктелуі

 

Айқаспалы ағын тарелкалары барынша жақсы бөлгіштік қасиетімен сипатталады, өйткені басқа тарелкаларға қарағанда онда сұйықтықтық көбірек тоқталады. Қалпақшалы тарелкалардың кемшілігі – олардың үлестік енімділігінің төмендегі, гидравликалық қарсыластығының жоғарлылығы, металдың кәп жұмсалатын, жасаудың қиындығы және бағасының жоғарылығы. Тор көзді уатқышы бар тарелкалардың гидравликалық қарсыластығы төмен, енімділігі жоғары, бірақ қалпақшалы тарелкаларға қарағанда жұмыс ауқымы тар. Көбінесе вакуумды колонналарда пайдаланылады.

 

Жапқышы бар және балласты тарелакалар кейінгі кезде әсіресе газ жылдамдығы тез өзгеретін жағдайларда кеңінен қолданыла бастады және түсістіру жабдықтарының ескі конструкцияларын бірте-бірте өндірістен ығыстыра бастады.

 

Жапқышы бар тарелкалардың жұмыс істеу приницпі сол, тарелка үстіңгі бос жатқан әр түрлі формадағы жапқыш тарелка мен жапқыш ортасындағы тесік аумағын газ бен будың мөлшеріне қарай автоматты түрде реттеп отырады, сөйтіп газ жылдамдығын яғни тарелкадағы гидравликалық қарсыласуды бірқалыпты (жапқыштың көтерілу деңгейінде) қамтамасыз етеді. Жапқыштың көтерілу биіктігі шектегіштің (кронштейн, аяқтары) биіктігімен шектеледі.

 

Балласты тарелкалар клапанды тарелкадан жасалуы бойынша жапқыш пен шектегіш арасында жапқыштан гөрі ауыр балластың орналасуымен өзгешеленеді. Газ бен будың аз ғана жылдамдығының өзінде жапқыш көтеріле бастайды. Газ жылдамдығының өсуімен жапқыш балластқа тақапады да сонымөн бірге көтеріледі. Клапанды тарелкаға қарағанда балласты тарелка осының нәтижесінде жұмысқа едәуір бұрын қосылады, жұмыс диапазоны аумақты ( 1 5 - 2 0 %-ға), бөлгіштік мүмкіндігі жоғары және гидравликалық қарсыласуы төмен (10 - 15 %). Қалпақшалыға қарағанда біріктірілген қалпақты-жапқышты тарелкалар озық әрі тиімді. Мысалы, 5-тәрізді жапқышы бар тарелка былай жұмыс істейді. Төмен жылдамдық жағдайында газ (бу) 5-тәрізді элементтердің ойығы арқылы барботтанады да, газ жылдамдығы едәуір ұлғайған кезде жапқыш жұмысқа қосылады. Тарелкалардың мұндай екі кезеңдік жұмысы тазарту колоннасының өнімділігін 25 - 30 %-ға көтереді және жұмыс күшінің елеулі көлемі жағдайында жоғары бөлгіштікті сақтайды.

 

Айқаспалы - тура ағынды тарелкалар айқаспалы ағын тарелкаларынан былайша ерекшеленеді. Ондағы газ (бу) қуаты сұйықтықтың тарелка бойынша қозғалуын үйлестіреді, сол арқылы тарелкадағы көлденең теңсіздік және сұйықтықтың кері алмасуы тоқтатылады, нәтижесінде колонна өнімділігі артады. Бірақ мұнда түйісудің тиімділігі айқаспалы тарелкаларға қарағанда елеулі түрде төмен. Жапқышы бар жаңа шыққан тарелкалар ішінде дискілі эжекционды (айқаспалы) және пластинкалы айқаспалы-тура ағынды

 

тарелкаларды атап өту керек, өйткені оларды МӨЗ-да енгізу мұнай айыру қондырғыларының техникалық-экономикалық көрсеткіштерін жақсартты [6].

 

Эжекционды жапқышты тарелка - тесіктері (0 90 мм) және ауыстырып құю жабдықтары бар полотно. Тарелка полотносындағы тесіктерге иілген диск іспетті жапқыштар орнатылады (0 110 мм), сұйықтықты эжекциялау үшін сүзу тесіктері (каналдары) бар. Олар эжекциялық каналдарға сұйықты бөріп тұрады. Жапқыштардың 4 шектегіш аяғы мен 12 эжекциялық каналы бар. Олар штамповка әдісімен тоттанбайтын болаттан қалыңдығы 0,8 - 1 мм шамасында әзірленеді.

 

Бір жапқыштық массасы - 80 - 90 г. (ал булы көңістігі бар капсулды жапқыш - 5,6 кг) тартады. Жұмыс көлемі аз кeзде булы жапқыштар динамикалық режімде жұмыс істейді. Күш көбірек түскенде жапқыштар шектегіштерге тақала көтеріледі де сұйықтық эжекциясы басталады, бұл жапқыш үстіндегі ортада сұйықтықтың жедел араласуын қамтамасыз етеді. Жапқыштағы бөлгіш тетік колонна тоқтаған кезде сұйықтықтың тарелкадан толық ағуына жағдай тудырады. Тәжірибөлік-өнеркәсіптік сынау оның жоғары тиімділігін көрсетті: күштің көп түсірілгеніне қарамастан сұйықтықтың ысырап болмауы, жұмыстың бірқалыптылығы сақталды; пайдалы әрекет коэффиценті ПӘК 80 - 100 % өтө жоғар болады, өнімділігі қалпақшалы тарелкаға қарағанда 20 % көтерілді және т.б.

 

Атап өту керек, әмбебап "барлық жерде, әрдайым" тиімді жұмыс істейтін тарелкалар жоқ. Көптеген баламалы варианттар ішінен нақты бір тарелка типін таңдап алу кезінде тазарту колоннасының функционалдық қолдану талаптарынан шығатындарына ғана назар аударған жөн. Мысалы, вакуумды колонналарда барынша гидравликалық қарсыластығы аз түйісу жабдығын пайдаланған дұрыс.

 

Сұғындырмалы колонналар негізінен аз тоннажды өндірісті және қысымның ауытқуы аз масса алмасу процестерінде қолданылады. Сұғындырмаларға мынадай негізгі талаптар қойылады:

 

1. Үлестік кең беткей.
2. Сұйықтықтың жақсы жұғыстығы.
3. Аз гидравликалық қарсыластық.
4. Газ және сұйық (бу) ағындарының біркелкі бәлінуі.

 

5. Жоғары химиялық бөріктік жәнө механикалық мықтылық.

 

6. Құнының аздығы.

 

Барлық талаптарға сай келетін сұғындырмалар өмірдe жоқ, өйткені кейбір талаптар, мысалы 1 және 3 пунктер кереғар. Сұғындырмалы колонналарды қалыпты пайдалану кезінде массаның алмасуы сұғындырмалардың қабықшалы режімінде сұйықпен бүркіп алу жағдайында өтеді. Сұғындырмалы тетіктің беткей мөлшері жоғары болған сайын масса алмасу процесі тиімдірек жүреді. Бірақ сыбағылық беткейі үлкен сұғындырманың гидравликалық қарсыластығы жоғары болады. Химиялық өнеркәсіпте және мұнай-газ өңдеуде сұғындырмалы тетіктерді түрлі

 

материалдардан жасалған формалары (керамика, фарфор, болат, пластмасса және т.б.) мен мөлшерлері қолданылады (2.3 сурет).