Классификация и характеристика масел

Составим материальный баланс по литературным данным учитывая опыт работы аналогичных промышленных установок  на сырье близком по составу заданному. В основу баланса заложим данные по выходу рафинированного масла  (75% масс.) и установки между пробегами  ремонта, это составит 325 -345 дней.

Примечание: при составленном материальном балансе технологические  потери не учитываем, так как они  практически не влияют на точность расчетов.

Таблица 2.1.1 - Материальный баланс установки

Статьи баланса	Выход	Тонн в год	Тонн в сутки	Кг. В час
Приход: Сырья фр. 420-5000С	100	600000	1739,13	72463,77
Расход Рафинат Экстракта	75 25	450000         150000	1304,35 434,78	54347,83 18115,93
Всего	100	600000	1739,13	72463,77

 

 

2.2 Разработка технологической схемы установки

2.2.1 Выбор технологической схемы установки

В основу аппаратного оформления проектируемой установки селективной  очистки масляного дистиллята заложим  схему промышленной установки и  постараемся увеличить ее производственную мощность до 500 тысяч тонн в год  по сырью.  С целью снижения капитальных  затрат вместо двух печей для создания парового орошения в ректификационной и стабилизационных колоннах мы предлагаем установку одной двухкамерной печи.

Возможные изменения будут  проявлены в ходе расчетов.

Принципиально-технологическая  схема проектируемой установки  приведена на рис.2.2.1

2.2.2 Описание технологической  схемы

Остаточное или дистиллятное сырье насосом Н-1 забирается из резервуара, прокачивается через паровой  подогреватель Т-1, в котором нагревается  до 110 - 115 °С и подается в абсорбер К-4 на верхнюю тарелку. В нижнюю часть  абсорбера поступают пары воды и N-метилпирролидона. Абсорбер К-4 работает при небольшом избыточном давлении сырье стекает вниз по тарелкам абсорбера, а встречаясь с парами улавливают из них N-метилпирролидон. Пары воды сверху абсорбера после конденсации  в конденсаторе-холодильнике Х-1 либо дренируется в канализацию, либо используется для производства водяного пара для установки. Сырье с низу абсорбера К-1 прокачивается через  холодильник Х-2 и поступает в  экстракционную колонну К-5 на верхнюю  тарелку колонны К-2, через паровой  подогреватель.П. подается нагретый N-метилпирролидон, а нижнюю часть   N-метилпирролидоная  вода, что позволяет увеличить  выход рафината (N-метилпирролидоная  вода содержит до   10%  мac.NMП ).  Для сокращения

расхода N-метилпирролидона, N-метилпирролидонная вода подается и  в верхнюю часть колонны. В  колонне поддерживается разность температур между верхом и низом 15-20°С.

Для поддерживания необходимой  температуры в колонне К-2 осуществляют циркуляцию экстракционного раствора через холодильник Х-5. Уровень  раздела экстракций и рафинатный фаз поддерживается постоянно, независимо от качества перерабатываемого сырья. Регенерация растворителя из рафинатного  раствора осуществляется в две ступени, из экстрактного раствора в три ступени.

Раствор рафината с верха  колонны К-2 через емкость Е-3 прокачивается 
через теплообменник где нагревается за счет охлаждения рафината и трубчатой 
печи П-1, из которой затем с температурой 260 - 280 °С поступает в колонну К- 
3. В колонне К-3 из раствора рафината содержащего 18-20% N- 
метилпирролидона испаряется основная масса N-метилпирролидона. (Т_ВЕРХ = 
230  -  240 °С,   Т_НИЗ  =  28  °С). Пары  N-метилпирролидона проходят

теплообменник и конденсатор - холодильник поступают в емкость  Е-2 (емкость сухого N—метилпирролидона) из колонны К-3 рафинат с небольшим  количеством N-метилпирролидона перетекает в колонну К-4, где путем отпаривания  в.п. из него удаляются остаток N-метилпирролидона. Раствор экстракта с низа колонны  К-2 подается в емкость Е-4 откуда перекачивается через теплообменник  Т-3 в колонну К-5. Через верх этой колонны из экстракта отделяется вода в виде азэотропа колонна  К-5 орошается сухим N-метилпирролидоном.

Смесь N-метилпирролидона и  воды с верха колонны направляется частично в адсорбер частично после  охлаждения и конденсации в экстракционную колонну. Остаток из колонны К-5 подогревается  до 270 - 280 °С, подается в колонну К-6. Дополнительный подогрев продукта до 330 - 350 °С производится в нижней части  колонны, его циркулируют через  подогреватель в колонне, в результате этого поддерживается перепад температур. В К-6 отгоняются пары безводного N-метилпирролидона (Т_верх = 230 — 240 °С, Т_низ = 330 - 340 °С), которая охлаждается в теплообменниках и поступает в емкость сухого N-метилпирролидона Е-2 с низа К-6 экстракт с остатком N-метилпирролидона поступает в отпарную колонну К-7, в которой   NМП отпаривается водяным паром. С низа К-7 экстракт откачивается через холодильник Х-3 в товарный пар.

Пары из К-7 поступают   в абсорбер К-2 и частично в экстрактор К-2. На

орошение К-7 подается сухой N-метилпирролидон,

На ряду с одноступенчатой  экстракцией в промышленности осуществлена двухступенчатая очистка избирательными растворителями в частности N-метилпирролидоном, при этом рафинатный растворитель первой

ступени экстракции поступает  во вторую экстракционную колонну, где  полностью экстрагируется N-метилпирролидоном, при чем общий расход растворителя такой же как и в одноступенчатом  процессе. Выход рафинатного раствора в этом процессе выше, чем в одноступенчатом  при том же режиме

очистки.

 

 

 

Технологическая схема

 

 

2.3  Технологический расчет основных аппаратов

К расчету подвергаются принципиальные аппараты: экстрактор, ректификационные колонны, трубчатые печи, теплообменные  и холодильные  аппаратуры, а также  основные насосы.

2.3.1 Расчет экстрактора

Экстрактор предназначен для разделения рафинатного и  экстрактного раствора  после их  обработки     растворным   путем   экстракции. В промышленности широкое распространение получили экстракционные колонны тарельчатые, так как они удобны в эксплуатации. Тарелки имеют

сравнительно высокий  КПД и сравнительно низкую стоимость. Целью расчета является составление  материального и теплового баланса  колонны и определение ее геометрических размеров. 

 РФ. Р-Р

  

92⁰ 

N-MP

 

 

 

 

 

65⁰

 

 

55⁰

 

сырье  

60⁰С

 

 

60⁰

Экст. Р-р Рисунок 2.3.1 Схема эктракционной колонны

2.3.2 Подготовка  исходных данных для расчета  экстракционной колонны в табличной  форме.

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1.Количество сырья	GС	Кг/ч	72463,77
2.Кратность растворитель  сырья	KР	-	1,5
3.Состав NMП воды	ХФ	%	8
4.Плотность сырья	РС	г/см3	0,849
5.Температура входа сырья	ТС	0С	60
6.Температура входа воды  в растворитель	ТР	0С	92
7.Температур воды NMП	ТФА	0С	60
Давление в колонне	П	Мпа	0,12
Число тарелок	NT	штук	15

 

 

Для составления материального  баланса вычислим массовую кратность, подача растворителя к сырью, она  составляет приблизительно Кр=10011,5=150%.

При составлении расходных  статей баланса будем исходить из этого условия, что в рафинатном растворе содержание растворителя должно быть примерно 20%.

 

 

 

Таблица 2.3.2.2- Материальный баланс экстракционной колонны

Наименование продуктов	% масс от сырья	% масс от смеси	Кг/ч	В том числе
				Сырья	Раст-ля	воды
Приход: 1.Сырье 2.N-метилпирролидон 3. NMП-воды в т.ч         а) воды б) NMП	100   150 7,0 6,4 0,6	-     - - - - -	72463,77   108695,7 5072,46 4637,68 434,78	72463,77     - - - -	-     108695,7 - - 434,78	-   - - 4637,68 -
Итого	257	-	186231,9	72463,77	109130,5	4637,68
Расход: 1.Рафинат р-р в т.ч  а) рафинат       б) NMП 2.Экстракт р-р     в т.ч. а) экстракт        б) NMП        в) вода	93,7 75,0 18,7 163,3 25,0 131,9 6,4	100,0 80,0 20,0 100,0 15,3 80,8 3,9	67898,55 54347,83 13043,48 118333,3 18115,94 95579,71 4637,68	- 54347,83 - - 18115,94 - -	- - 13043,48 - - 95579,71 -	- - - - - - 4637,68
Итого	257	-	186231,9	72463,77	109130,5		4637,68

 

 

 

Таблица 2.3.2.3 - Материальный баланс экстракционной колонны

Наименование продуктов	Кг/ч		t10C	Эксплуатация к Дж/кг	Кол-во Тепла к Дж
Приход: 1.Сырье 2.N-метилпирролидон 3. NMП-воды в т.ч         а) воды б) NMП	72463,77   108695,7 5072,46 4637,68 434,78	0,849     1,072 - 1,00 1,072	60     92 - 60 60	116,44   461,39 - 251,22 125,61	8437681   50151087 - 1165078 54613,04
Итого	186231,9	-	-	-	59808459,04
Расход: 1.Рафинат р-р в т.ч  а) рафинат       б) NMП 2.Экстракт р-р     в т.ч. а) экстракт        б) NMП        в) вода	67898,55 54347,83 13043,48 118333,3 18115,94 95579,71 4637,68	- 0,885 1,072 - 1,04 1,072 1,00	- 90 90 - 60 60 60	- 489,06 458,04 - 105,208 125,61 251,2	- 26579348 5974435 - 1905942 12005767 1164986
Итого	186231,9	-	-	-	47630478