Ректификация нефти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• – Зульцер, з – Гүдлоу, и - жиналмалы кубик, к - Перформ-Грид.

3. сурет - Сұғындырма сақиналар типтері

 

Жүйесіз үймек жасайтын сұғындырмалардың негізгі кемшілігі – көп тоннажды өндірісте шектеулі пайдаланылуы, аппарат қимасы бойынша түйістіру ағындарын біркелкі бөле алмауы болып табылады. Тордан, пефорлы металл беттерден, көп қабатты торлардан жасалған жүйелі сұғындырмалар дәстүрлі сақиналы мен тоқымдыларға қарағанда сұйықтық пен будың (газ) біртектес бөлінуін қамтамасыз етеді. Содан соң оның бір тиміділігі - гидравлика қарсыластығының төмендігі – яғни теориялық тарелкаға алғанда бұл көрсеткіш - 1-2 мм сынап бағ. (231 - 260 П) шамасында. Осы көрсеткіштері бойынша ол кез-келген тарелкалы түйісу жабдықтарынан алда. Осыған орай шет елдер мен біздің елімізде тиімді әрі болашағы зор реттелгіш сұғындырмалардың, оның ішінде мазуттарды вакуумдық және терең вакуумдық айыру процестерінде қолданатын жаңа констуркциясын жасауда зерттеу жұмыстары кеңінен теріс алуда. Бірқатар капиталистік елдердің МӨЗ-да мұнай айырудың вакуумды колонналары жүйелі сұғындырмалармен жарақтандырылған, бұл колонналарда терең вакуумды қамтамасыз етеді, вакуумды газойлды сұрыптауды арттырады және қайнаудың соңғы шегі температурасы 600°С-ға дейін жеткізуге мүмкіндік береді [7].

 

 

2.3.1 Ректификация  колонналарындағы температуралық  режімді реттеу әдістері

 

Ректификация колонналарының қалыпты жұмысы мен айыру өнімдерінің сапасы жылу режімін реттеу жолдарымен – жылуды

 

концентрациялық колонна секциясына бөлумен, жылуды колоннапардың қайнату секциясына бұрумен, сондай-ақ шикізатты қолайлы температураға дейін жылытумен қамтамасыз етіледі. Өнеркәсіптік процестерде мұнайды айырар кезде колонналар биіктігі бойынша температура режімін реттеудің мынадай әдістері қолданылады. Жылу концентарциялық секцияға мына жолдармен беріледі:

 

• парциалды конденсаторды пайдалану;

 

• буланатын (салқын) бөктіруді ұйымдастыру;

 

• буланбайтын (айналмалы) бөктіруді ұйымдастыру. Жылу қайнату секциясына мына жолдармен беріледі:

 

• ректификация қалдығын булы кеңістігі бар қайнатқышта жылыту;

 

• құбырлы пеш ішінде ысытылған қалдық бөліктерін айналдыру. Парциалды конденсатор - колоннаның жоғарғы жағына көлбеу немесе

 

тік орнатылған, сырты қапталған құбырлы жылу алмастырғыш аппарат (2.4 сурет, а) қараңыз. Суытқыш агент ретінде су немесе бастапқы шикізат пайдаланылады. Құбыраралық кеңістікке келген бу ішінара конденсацияланып, жоғары тарелкаға бөктіру түрінде қайта келеді, ал ректификат буы конденсатордан бұрып жіберіледі. Монтаждау мен әр түрлі қызмет көрсетудің қиындығынан бұл әдіс шектеулі қолданылып жүр (бу түрінде ректификат алу жағдайында және шағын тоннажды қондырғыларда).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) б) в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) д)

 

а) парциалды конденсатормен жылуды бүрып жіберу;

 

б) булы салқын өткір бөктірумен;

 

в) буланбайтын айналмалы бөктірумен;

 

г) жылуды -жылытқыш - қайнатқыш арқылы жеткізумен; д) ыстық бүрқақпен.

 

2.4 сурет - Ректификация колоннасында  температуралық режімді реттеу

 

әдістері

 

Салқын (өткір) бүктіру (2.4 сурет,б) қараңыз. Колоннаның жоғарғы жағынан жылуды бұрып жіберудің бұл әдісі мұнай өңдеу тәжірибесінде кең қолданылады. Колонна үстінен шығатын, бу ағыны конденсатор - тоңазытқышта (сулы немесе ауалы) толық конденсацияланады да ыдысқа немесе сепараторға барады, ол жерден ректификаттың бір бөлігі насоспен салқын булап бүктіру ретінде қайтадан ректификация колоннасына беріледі, ол оның баланстық мөлшері мақсатты өнім ретінде бөлек алынады.

 

Айналмалы буланбайтын бүктіру (2.4 сурет,в) қараңыз. Жылуды концентрациялау секциясына жіберетін бұл вариант мұнай өңдеу технологиясында тек қана жоғарғы жақтың емес, сонымен бірге күрделі колоннаның ортаңғы қимасындағы температураны реттеу үшін қолданылады. Алмасатын бүктіруді жасау үшін колоннаның кейбір тарелкасынан флегманың немесе жақтаудағы дистилляттың бір бөлігін шығарып тастайды да жылу алмастырғышта суытады, ал ол жылуды бастапқы шикізатқа береді, бұдан соң насос арқылы жоғарыда орналасқан тарелкаға қайтарылады [8].

 

Мұнайды өңдеудің қазіргі қондырғыларында біріктірілмелі бүктіру схемасы қолданылады. Аралық бүктіру ішінде қыр жақ погонды іріктеуге немесе айналмалы бөктіруді жасау үшін жақтаулық погондарды іріктеуге қолданылатын, соңғысын қайнату секциясындағы буды қайтару нүктесіне беретін айналмалы бүктіруді жиі пайдаланады. Ол әдетте жақтаудағы погондар астына орналасқан. Концентрациялық секциядағы мазуты вакуумдық айыру кезінде жылу негізінен айналмалы бүктіру арқылы жүзеге асырылады. Ректификация колонналарында бір ғана өткір бөктіруді пайдалану тиімсіз, өйткені жоғары погонның потёнциалы төмен жылуының жылу алмастырғышпен регенерациялау үшін жарамдылығы шамалы. Мұндай кезде флегмалық көрсеткішті колонна биіктігі бойынша тиімді бөлу қамтамасыз етілмейді. Өйткені оның жоғарғы жағы жоғарыға, ал төменгі жағы колоннаның теменгі тарелкасында. Тиісінше колоннаның үстінен астына қарай тарелкалардың ПӘК (пайдалы әрекет коэффициент) мәні, сондай-ақ шартты ұшпалылық коффициенті төмендейді; демек, колоннаның концентрациялық секциясының төменгі тарелкаларының бөлгіштік қабілеті төмендейді; осының салдарынан белудің көңілдегідей дәлдігі қамтамасыз етілмейді. Айналмалы бүктіруді пайдалану кезінде мұнайды жылыту барысында іріктелген дистилляттарды жылыту ұтымды пайдаланылады, колонна биіктігіне қарай күштің түсуі реттеледі, соның нәтижесінде колонна өнімділігі артып, концентрация секциясында түйісу жабдықтарының ыңғайлы жұмысы қамтамасыз етіледі.

 

Жылуды колонна астына қарай қайнатқышпен бүру кезінде (2.4 сурет,г)

 

қараңыз булы кеңістігі (рибойлер) бар сынақ қайнатқышта кубты өнімнің қосымша жылытылуы қамтамасыз етіледі, бұл жерде ол ішінара буланады. Пайда болған бу колоннаның төменгі тарелкасына қайтарылады. Бұл әдістің өзіне тән сипаты сол, қайнатқышта бір деңгейде сұйықтық және осы

 

сұйықтық үстінде булы кеңістік болады. Өзінің бөлгіштік әрекеті бойынша қайнатқыш бір теориялық тарелкаға бапанады.

 

Құбырлы пешпен колонна астына жылу жіберу кезінде (2.4 сурет,д)

 

кубты өнімнің бөлігі құбырлы пеш арқылы сорылады да жылытылған булы сұйықтық қоспасы (ыстық бұрқақ) қайтадан колонна астына барады. Бұл әдіс кәдімгі жылу көздерін (су буы және т.б.) пайдалану мүмкін емес, тиімсіз кезде (мысалы, мүнайдан бензин бөлу колоннасында), колоннаның төменгі жағын жоғары температурамен қамтамасыз ету қажет жағдайында қолданылады.

 

2.3.2 Ректификация  колоннасында қысым мен температура  режимін таңдау

 

Флегма саны, тарелкалар саны мәндерінің және тарелкалар типінің қалыпты жағдайында айыру процестерінің экономикалық көрсеткіштеріне колоннадағы қысым мен температуралық режім барынша елеулі ықпал етеді. Бұл екі жұмыс параметрлері өзара тығыз байланысты: қажетті температуралық режімсіз қысымды шектен тыс пайдалануға болмайды және керісінше [9]. Колоннаның технологиялық параметрлерін тиімдірек ету үшін мынадай қысым мен температураны таңдап алған дұрыс, егер олар:

 

1.Қауіпті жағдайдан алыс  бөлу жүйесі жағдайын (әйтпесе  ректификацмя процесін жүзеге  асыруға болмайды) және шартты  ұшпалылық коэффициентінің жоғарғы  мәнін қамтамасыз етсе.

 

2. Айыру шикізаты мен өнімдердің жылулық деструктивтік ыдырауын немесе олардың аппараттарда және коммуникацияларда кристалдануын болдырмаса.

 

3. Ректификат буын (су, ауа) конденсациялау үшін арзан және қолайлы салқын агенттерді, куб сұйықтығын жылыту мен булау үшін жылу жеткізгіштерді пайдалануға, сондай-ақ талап етілетін тоңазытқыштар, конденсаторлар шегін азайтуға мүмкіндік берсе.

 

4. Ректификация колоннасымен, материалдық және жылу ағындарымен байланысты аппараттардың және процестердің қалыпты жұмысын қамтамасыз етсе.

 

5. Ірі және пайдапану шығындарына сәйкес еңбек өнімділігінің тиісті деңгейін қамтамасыз етсе. Мұнай шикізатын айырудың өнеркәсіптік қондырғыларында қолданылатын ректификация колонналарын қысымдық өлшемдері бойынша мынадай:

 

- атмосферапық, атмосферапық  қысымынан жоғары деңгейде жұмыс  істейтін (0,1 - 0,2 МП), қалыптасқан немесе  бензині алынған мұнайларды отын  фракцияларына және мазутқа айыру  үшін қолданылатын;

 

- вакуумды (терең вакуумды), қоректендіру аймағында, қалдықты  қысым кезінде (100 және 30 гПа) вакууммен  жұмыс істейтін (немесе терең  вакуумды) мазутты вакуумды газойлға  немесе майлы фракцияға және  гудронға фракциялайтын;

 

- колонналар, жоғарғы қысымды ( 1 - 4 МП), мұнайды тұрақтандыру немесе  мұнайдан бензин алу үшін қолданылатын, газды бензиндерді, мұнайдан айырып  алатын бензиндерді және мұнайзауыттық  немесе ілеспелі мұнай газдарын  тұрақтандыру үшін қайталама  процестер және фракциялау кезінде  жұмыс істейтін типтерге бөлуге  болады [10].

 

Ректификация колоннасындағы қысымның жоғарылау мен төмендеуі, әдетте температуралық режімнің тиісінше жоғарылауынан және төмендеуінен болады. Мысалы, пропан ректификатын алу үшін колоннаның 0,1 және 1,8 МП қысымы кезінде қажетті температура тиісінше 42 және + 55° С болуы керек. Ректификациялаудың екінші вариантының қажеттілігі айқын, өйткені конденсациялау үшін арнайы салқындату агенттерін және бағасы қымбат төменгі температуралық салқындату жүйелерін емес, пропан буы орнына суды пайдалануға мүмкіндік береді. Вакууммен айыру шикізаттың ысыту температурасынан 100 - 150°С астам температурада қайнайтын мұнай фракцияларын елеулі ыдыратпай-ақ іріктеуге мүмкіндік береді. Қысым сияқты температуралық режім процестің елеулі параметрі болып табылады, өйткені оның өзгеруімен ректификация өнімдерінің сапасына өзгерістер жасалады. Реттеу кезінде мән берілетін жәйт жеткізілген шикізат пен колоннадан шығарылған ректификация өнімдерінің температурасы болып табылады. Өнеркәсіпте қондырғыларды пайдалану тәжірибесі мұнайды айырған кезде атмосфералық қысымның қоректендіру жүйесі аймағында 320-360° С болуы, ал мазутты вакуумдық айыру кезінде пештен алынатын температураның 430° С болуы керектігін көрсетіп отыр.

 

 

3 Бөлім. Қондырғыларды  пайдалану бойынша LabVIEW графикалық  бағдарламалау ортасында виртуалды  зетханалық жұмысын өңдеу

 

3.1 LabView графикалық  программалау ортасының сипаттамасы

 

National Instruments LabVIEW график түрiндегі  программалауда аса тиiмдi орта  болып болады. Мұнда өлшемдердiң  икемді және масштабты түрде  жасалатын қосымшаларды құруға, сонымен бірге басқару және  тестілеудің уақыттық және ақшалай  шығыны төмен болып табылады. LabVIEW дәстүрлi программалау тiлiнiң  интерактивті технологиясы бар  экспресс виртуалды құралы, бұл  автоматты түрде кодтты жасаудан, өлшемдердiң кескiндеуiнде көмекшiлерді  қолданудан, қосымшалардың үлгілері  мен эксперсс виртуалды құрылғыны  реттеуден тұрды. Осы ерекшелiктерге  байланысты жаңа қолданушылар  және сарапшылар оңай және  тез LabVIEW қосымшасын құра алады. Графикалық  бағдарламалық интуитивті түсiнiктi процесс бағдарламалауға қарағанда, басқарумен және өлшеумен байлансты  мәселерлерді шешу үшін көп  көңіл бөлуге мүмкiндiк бередi.

 

Қазiргi құралдар қолданбалы программалық қамтамасыз етудi өңдеуде тәжiрибелi бағдарламашылар үшiн, сол сияқты қолданушылар үшiн де

 

аспаптардың мол тандау мүмкiндiктерiне иелендi. Бұл құралдар,мысалы, C/C++, Basic үйреншiктi тiлде бағдарламалауға, сонымен бiрге аспапты программалық құралдардың негiз қатарлары болатын арнайы кiтапханалары көмегiменқолданбалы бағдарламаларды тiкелей құруға мүмкiндiк бередi.

 

LabVIEW графикалық бағдарламалау  ортаның палитра мәзірі (3.1 сурет).

 

Автоматтандырудың жүйелерi үшiн қолданбалы программалауды өңдеу үшiн пакеттер екi негiзгi топтарда бөлiнедi:

 

• LabVIEW бағдарлама пакеттері, Measurement Studio, LabWindows/CVI, Agilent VEE және т.б. негiзiнде автоматтандыруы жүйелерiндегi зерханалық тәжiрибеде қолдануға және сынауға бағытталған, өлшеуіш-басқару құрылғысымен байланысты емес, басқа қосымшалардың жасауында да қолданыла алады;

 

• LabVIEW/DSC    пакеттері,    Lookout,    InTouch,    "Трейс    Моуд"

 

технологиялық басқару үдерiстерін және өнеркәсiптiкавтоматтандырылған жүйелерiн (SCADA-Supervisory Control And Data Acquisition

 

жүйелері)қолданбалы бағдарламалық қамтамасыз етуге арналған. Бағдарламалау тәсілі бойынша бұл пакеттер келесідей болып бөлінеді:

 

• мәтiндiк және мәтiндi-графикалық (Pascal, Delphi, LabWindows/CVI, Measurement Studio, Visual Basic, Visual C/C++),қолданушы интерфейстiң

 

қосымшаларын және ең алдымен тәжiрибелi бағдарламалаушыларға арналған визуалды текстік бағдарлама элементін жасау;

 

• графикалық объектті-бағдарлау (InTouch, "Трейс Моуд"), автоматтандырылған жүйеде технологиялық үдерiстi басқарудыңбағдарламалау элементі ретінде графикалық объект түрін қолдану;

 

• графикалық функционалды-бағдарлау (LabVIEW, LabVIEW/DSC, Agilent VEE),функционалдi - логикалық қағидасын (сурет салу) құрастыруын және бағдарламалардың алгоритмдарын график түрiндегі ұсынысын қолдану.

 

LabVIEW жүйесін өзіне келесіні  қосады:

 

• процесстердiң арасындағы аппаратты қорлардың бөлiнуi программалық процесстердiң жұмысқа қабiлеттiлiгін қамтамасыз ететiн ядро;

 

• "G" графикалық бағдарламалау тілінің компиляторы;

 

• орындау және откладка программасын интегралдық графикалық ортада