Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
53 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Отпарные колонны их классификация и принцип работы

Ректификационные колонны, их устройство и принцип работы

Пожарная безопасность процесса ректификации

Ректификацияэто метод разделения смеси на чистые компоненты, осуществляемый путем многократного чередования процессов испарения жидкой фазы и конденсации паров.

Физическая сущность процесса заключается в двустороннем массо- и теплообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при высокой турбулизации поверхности контактирующих фаз. В результате массообмена пар обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При определенном числе контактов можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих компонентов и жидкость, состоящую в основном из высококипящих компонентов.

Процесс ректификации можно проводить, в простейшем случае, в многоступенчатой установке. В первой ступени такой установки испаряется исходная смесь. На вторую ступень поступает на испарение жидкость, оставшаяся после отделения паров первой ступени. В третьей ступени испаряется жидкость, поступившая из второй ступени (после отбора из последней паров). Аналогично может быть организован процесс многократной конденсации, при котором на каждую следующую ступень поступают для конденсации пары, оставшиеся после отделения от них жидкости (конденсата) в предыдущей ступени.

При достаточно большом числе ступеней таким путем можно получить жидкую или паровую фазу с достаточно высокой концентрацией компонента, которым она обогащается. Однако, выход этой фазы будет достаточно мал по отношению к ее количеству в исходной смеси. Кроме того, такие установки громоздки и их эксплуатация сопровождается большими потерями тепла в окружающую среду.

Значительно более экономичное, полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается путем проведения процессов ректификации в более компактных аппаратах – ректификационных колоннах.

Работа ректификационных колонн основана на создании двух встречных потоков – поднимающихся паров и стекающих навстречу им жидкости. Контакт между ними происходит на горизонтальных тарелках, причем пар, подходящий к тарелкам, имеет температуру несколько более высокую, чем жидкость, находящаяся вних. Внутренний объем колонны условно разбивается на три части – эвапорационной, укрепляющей, исчерпывающей. В первом объеме происходит испарение подаваемой жидкости. Подача производится в среднюю часть колонны, так как в этой части состав флегмы примерно равен составу раствора подлежащего ректификации. Подогретая смесь поступает в питающую тарелку колонны и частично испаряется. Паровая фаза движется вверх, а неиспарившаяся смешивается с флегмой и стекает вниз. Часть колонны, расположенная выше ввода начальной смеси называется укрепляющей, так как в ней паровая фаза укрепляется легкими фракциями. Часть колонны, находящаяся ниже ввода начальной смеси называется исчерпывающей, так как в ней из стекающей вниз флегмы отгоняются (исчерпываются) оставшиеся легкие фракции.

Для обеспечения нормальной работы ректификационной колонны необходимо постоянное наличие восходящего потока пара и нисходящего потока флегмы. Для получения пара в нижней части колонны предусмотрена система обогрева. Процесс ректификации может осуществляться при атмосферном давлении, под вакуумом, под избыточным давлением при пониженной температуре. В основном процесс ректификации осуществляется при давлении близком к атмосферному. Вакуумной ректификации подвергают смеси веществ склонных к термическому распаду или полимеризации при высоких температурах. Низкотемпературная ректификация применяется для разделения растворов, имеющих низкую температуру кипения.

Рассмотрим принцип действия ректификационной колонны, входящей в состав ректификационной установки непрерывного действия, предназначенной для разделения бинарных смесей.

Ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат со сварным или сборным корпусом 1 . Исходная смесь предварительно нагревается в подогревателе 5 и подается в среднюю часть колонны. В нижней части колонны обеспечивается подогрев жидкости до температуры кипения. Образующиеся при этом пары поднимаются вверх по колонне и создают восходящий поток. В верхней части колонны пары отбираются и поступают в дефлегматор 3, где происходит их частичная конденсация. Смесь флегмы (жидкости, полученной в результате частичной конденсации пара) и несконденсировавшегося пара из дефлегматора подается в сепаратор 4 на разделение. Пар из сепаратора поступает в конденсатор-холодильник 6 на полную конденсацию и там же происходит охлаждение дистиллята (ректификата), а флегма направляется обратно в колонну и создает в ней нисходящий поток.

Таким образом, в ректификационной колонне создаются два встречных потока – поток поднимающихся вверх паров и поток стекающей навстречу им жидкости. Контакт между ними происходит на специальных тепломассообменных устройствах, расположенных по высоте колонны с определенным шагом. Такие устройства выполняются в виде горизонтальных тарелок или насадок.

Сущность теплообменных процессов. В колпачковой колонне каждая тарелка имеет несколько отверстий с невысокими патрубками 3, предназначенными для пропускания паров, поднимающихся снизу. На тарелках колонны всегда имеется слой флегмы. Сверху каждого парового патрубка монтируется колпачок 2 , нижние края которого погружены в жидкость. Колпачки у основания имеют зубчатые прорези для дробления пара на мелкие струйки. Тем самым увеличивается площадь контакта между парами и жидкостью. Так как флегма несколько холоднее паров, последние, барботируя через слой жидкости, охлаждаются и частично конденсируются. В процессе конденсации паров выделяется некоторое количество теплоты. Кроме того, дно каждой тарелки обогревается парами нижележащей тарелки. За счет этого тепла флегма нагревается и кипит. Уровень флегмы на каждой тарелке поддерживается с помощью переливных труб 4, которые связывают между собой все тарелки.

Таким образом, на тарелках происходит обогащение флегмы высококипящим компонентом (за счет частичной конденсации паров). А восходящие потоки пара обогащаются низкокипящим компонентом. Поскольку пары по мере продвижения снизу вверх все больше обогащаются низкокипящим компонентом, температура кипения жидкости на тарелках (снизу вверх) становится все ниже и ниже. При этом флегма, стекающая с тарелки на тарелку все больше обогащается высококипящим компонентом, и поэтому на нижних тарелках температура кипения максимальна. В результате многократного протекания процесса теплообмена пар, отводимый из верхней части колонны, представляет собой почти чистый низкокипящий компонент, а остаток в нижней части колонны – чистый высококипящий компонент.

Из вышесказанного следует, что для нормальной работы любой ректификационной колонны необходимо: чтобы исходный продукт был предварительно нагрет, непрерывно происходило орошение верхней части колонны, и подогрев нижней части.

Следует обратить внимание на то, что в промышленности чаще всего разделяют не бинарные, а многокомпонентные смеси. В этом случае для разделения смесей на три и более фракций применяют несколько последовательно работающих простых колонн или специальные сложные колонны, состоящие из нескольких простых.

В идеальном случае на каждой тарелке колонны паровая фаза и флегма находятся в состоянии фазового равновесия и, следовательно, каждой тарелке соответствует одна из точек, лежащей на кривой равновесия (рассматривали в начале лекции). В действительности полное равновесие фаз на тарелках ректификационной колонны не достигается. Это учитывается путем введения коэффициента полезного действия.

Для приближения к фазовому равновесию действительных концентраций жидкости и пара разработаны различные конструкции тарелок и насадок. Тарелки или насадки являются наиболее важным конструктивным элементом ректификационных колонн. Именно на них происходит процесс тепломассообмена между восходящим потоком пара и флегмой.

Ректификационные колонны в которых тепломассообменные устройства выполнены в виде тарелок называют барботажными, так как пар барботируется через слой флегмы. Если тепломассообменные устройства выполнены в виде различных насадок, то колонны называют насадочными.

Барботажные ректификационные колонны могут иметь тарелки со сливными устройствами или без них. Тарелки со сливными устройствами. К ним относятся колпачковые, ситчатые и клапанные.

Для разделения растворов используют колпачковые тарелки. Это связано с тем, что данный тип обеспечивает хороший контакт между паром и флегмой на тарелках. Смесь паров, поднимаясь, проходит патрубки (рис 3, методический материал) и, ударяясь о колпачки, барботирует сквозь слой флегмы на тарелках. Колпачки имеют отверстия или зубчатые прорези для дробления пара на мелкие струи. Приток и отток жидкости регулируют с помощью переливных трубок.

Ситчатые тарелки, имеют большое количество мелких (от 0,8 до 3мм) отверстий. Пар, проходит сквозь отверстия тарелки и распределяется в жидкости в виде мелких струек и пузырьков. Важным требованием является постоянные скорость движения пара и его давление, достаточное для преодоления давления слоя жидкости на тарелке и предотвращающее ее стекание через отверстия.

Ситчатые тарелки отличаются простотой устройства, легкостью монтажа, осмотра и ремонта. Но они чувствительны к наличию примесей, которые забивают отверстия тарелок и создают условия для образования повышенных давлений. В случае значительного снижения давления пара вся жидкость с ситчатых тарелок сливается вниз и для возобновления процесса приходится запускать колонну вновь. Указанное накладывает существенные ограничения на использование данного типа тарелок.

Клапанные тарелки. Имеют отверстия перекрывающиеся специальными клапанами, которые поднимаются в зависимости от величины давления пара. При подъеме клапана образуется зазор, через который проходит пар барботирующийся через слой жидкости. С изменением давления клапан закрывается под действием силы собственной тяжести. Высота подъема клапана не превышает 8 мм. Достоинством таких тарелок является сравнительно высокая пропускная способность по пару, высокая эффективность в широком интервале нагрузок. Недостаток – повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное весом клапана.

Тарелки без сливных устройств. Их особенностью является то, что пар и флегма проходят через одни и те же отверстия или щели. На тарелках одновременно с взаимодействием флегмы и пара путем барботажа происходит сток части жидкости на нижерасположенную тарелку. Жидкость «проваливается». Выделяют дырчатые тарелки, решетчатые, трубчатые, волнистые.

Насадочные колонны. Тепломассообмен между паром и флегмой протекает в объеме насадок, выполненных из твердых тел различной формы (таблица с типами насадок). Принцип действия колонн. Пар из исчерпывающей части движется вверх по колонне навстречу стекающей жидкости. Распределяясь по большой поверхности насадочных тел пар интенсивно контактирует с жидкостью и теряет при этом часть высококипящего компонента и обогащается легкокипящим. Требования к насадкам – большая поверхность в единице объема, хорошая смачиваемость флегмой и равномерное ее распределение по всей насадке, малое гидравлическое сопротивление, химическая инертность, механическая прочность.

|следующая лекция ==>
Пожарная опасность при нагреве веществ водяным паром|Особенности пожарной опасности ректификационных установок. Основные противопожарные меры при их проектировании и эксплуатации

Дата добавления: 2014-01-11 ; Просмотров: 26975 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Отпарная колонна

Отпарные колонны конструктивно выполнены в одном корпусе, но отделены друг от друга глухой перегородкой. В отпарных колоннах создается орошение водяным паром, который снижает парциальное давление нефтяных паров и способствует их испарению. [2]

Отпарная колонна заполнена насадкой из цилиндрических колец, в ее верхней части имеется дефлегматор — трубчатый титановый теплообменник. Обесхлориваемая вода подается в верхнюю часть отпарной колонны, в нижнюю часть поступает острый пар. В колонне вода нагревается, и из нее выделяется хлор, который охлаждается в дефлегматоре, при этом конденсируются пары воды, стекающей в колонну. Освобожденная от хлора ( отпаренная) вода при температуре около 100 С сливается из нижней части колонны 1 в канализацию с одновременным разбавлением ее холодной водой. При наличии в отпаренной воде следов хлора он удаляется одним из химических способов. Обесхлоривание зоды значительно облегчается при подкислении ее соляной кислотой. [3]

Отпарные колонны могут быть использованы и — для, разделения газойля на легкий и тяжелый. При переработке нефти, отбензиненной нефти и легких мазутов иногда между трубчатой печью и колонной устанавливают испаритель. В этом случае от сырья отгоняют при помощи водяного пара некоторую часть прямогонных керосино-газойлевых фракций, а утяжеленный остаток направляют для нагрева и коксования. [5]

Отпарные колонны могут работать при различных давлениях и температурах. Первая колонна обычно эксплуатируется при температуре 74 — 107 С и давлении 0 035 — 0 175МПа, тогда как вторая — при температуре 101 — 118 С и давлении на 0 01 — 0 035 МПа выше, чем в первой колонне. [6]

Отпарная колонна — цилиндрический вертикальный аппарат, установленный на бетонном фундаменте. [7]

Отпарная колонна была рассчитана аналогично ректификационным колоннам. [9]

Отпарная колонна с плотным слоем катализатора может быть дополнена секцией с невысокой концентрацией частиц, которая располагается в верхней части колонны. В этой секции частицы движутся в противотоке с газом, в результате чего повышается эффективность отпарки, которая в плотном слое уменьшена из-за турбулентного перемешивания частиц. Опыт работы с колоннами, в которые включены секции с невысокой концентрацией частиц, ограничен, хотя в настоящее время эти аппараты начинают применяться во все более широких масштабах. [10]

Отпарная колонна предназначена для отпаривания бензиновых фракций из дистиллята легкого каталитического газойля, поступающего из главной ректификационной колонны, водяным паром. Отпаренные бензиновые фракции возвращаются в главную колонну. [11]

Отпарная колонна была тщательно изолирована. [12]

Отпарная колонна и фракционирующий абсорбер работают при 3 2 — 3 6 МПа. Температура низа отпарной колонны равна 15 — 35 С, а температура низа фракционирующего абсорбера изменяется в интервале 0 — 30 С в зависимости от жесткости режима пиролиза и вида пиролизуемого сырья. Продукты с низа колонн 1 и 3, в которых содержатся все углеводороды Сз и примерно 7з углеводородов 2, входящих в секцию предварительного охлаждения, направляют в колонну 5, работающую при 2 55 — 2 65 МПа. Отбираемую с верха абсорбера фракцию подают в секцию гидрирования ацетиленовых углеводородов, а затем в секцию низкотемпературного охлаждения. [13]

Отпарная колонна является обычной ректификационной колонной диаметром 1200 мм и высотой 10000 мм. Внутри колонны имеется 12 S-образных тарелок. [14]

Классификация колонных аппаратов

Аппараты колонного типа могут быть классифицированы в зависимости от технологического назначения, рабочего давления и типа контактных (массообменных) устройств (рисунок 2.9) [5,6,7,8,9].

Читать еще:  Фундамент стаканного типа под колонны (этапы строительства)

В зависимости от назначения каждый массообменный аппарат носит наименование конкретного, целенаправленного массообменного процесса: ректификационная колонна, абсорбер, адсорбер, экстрактор и т.д.

Ректификационная колонна – это аппарат, в котором происходит процесс ректификации, т.е. массообмен между жидкой и паровой фазами для четкого разделения компонентов (смеси двух взаимно растворимых жидкостей с получением целевых продуктов требуемой концентрации). Такое разделение обеспечивается в результате процесса ректификации, под которым понимают двусторонний массообмен между двумя фазами растворов, одна из которых паровая, другая – жидкая. Диффузионный процесс разделения жидкостей ректификацией возможен при условии, что температуры кипения жидкостей различны. Для осуществления диффузии пары и жидкости должны как можно лучше контактировать между собой, двигаясь в ректификационной колонне навстречу друг другу: жидкость под собственным весом сверху вниз, пары – снизу вверх.

Из свойств равновесной системы известно, что при контактировании неравновесных паровой и жидкой фаз система стремится к состоянию равновесия в результате массообмена и теплообмена между этими фазами. Следовательно, для протекания ректификации необходимо, чтобы контактируемые жидкость и пары при одном и том же давлении не были равновесными. Иными словами, нужно, чтобы температура жидкости была ниже температуры паров.

Ректификационные колонны широко применяются в различных отраслях промышленности, в частности, в нефтегазопереработке для разделения нефти и мазута на установках первичной перегонки нефти (АВТ), бензина на установках вторичной перегонки, углеводородных газов на газофракционирующих установках (ГФУ), продуктов реакций на установках хи

Классификация колонных аппаратов
По технологическому назначению
По рабочему давлению
По типу контактных устройств
Ректификационная колонна
Абсорбер
Адсорбер
Экстрактор
Атмосферные
Вакуумные
С избыточным давлением
Тарельчатые
Насадочные
Роторные

мической переработки углеводородного сырья (каталитический крекинг, термический крекинг, гидрокрекинг, коксование и др.)

Рисунок 2.9 – Классификация колонных аппаратов

Абсорбер – это аппарат для избирательного поглощения жидкостью (абсорбентом) целевых составных частей исходной газовой смеси (рисунок 2.10, 2.11).

Процесс абсорбции протекает тогда, когда парциальное давление или концентрация извлекаемого компонента в газовой смеси больше, чем в абсорбенте. Чем больше эта разность, тем интенсивнее переход компонента из газовой смеси в жидкость (абсорбент). Когда парциальное давление или концентрация компонента в жидкости больше, чем в газовой смеси, происходит десорбция – выделение растворенного газа из раствора.

Абсорберы и десорберы работают попарно. В некоторых случаях абсорбцию и десорбцию осуществляют последовательно в одном и том же аппарате. Абсорберы и десорберы обычно конструктивно не отличаются друг от друга.

Рисунок 2.10 – Абсорбер с регулярной насадкой Рисунок 2.11 – Абсорбер с комбинированными контактными устройствами

Адсорбер – аппарат, в котором протекает процесс адсорбции, т.е. массообмен между твердой и жидкой фазами для извлечении из смеси нужных компонентов.

Процесс адсорбции заключается в избирательном поглощении вещества поверхностью адсорбента – пористого твердого тела. Такое поглощение объясняется наличием сил взаимного притяжения между молекулами адсорбента и молекулами адсорбируемого вещества. Адсорбенты используют в виде зерен размером до 10 мм и в пылевидном состоянии. Применяют также молекулярные сита – синтетические цеолиты, имеющие поры одинаковых размеров.

Адсорбцию обычно применяют для разделения «бедных» смесей (содержащих незначительные количества поглощаемых веществ) и смесей, состоящих из трудноразделяемых компонентов. На нефтеперерабатывающих заводах путем адсорбции производят очистку масел и парафина, извлечение бензина из углеводородных газов, осушку газов, воздуха и т.п.

Поглощенное адсорбентом вещество выделяется из него десорбцией – процессом, обратным адсорбции. В результате десорбции и последующей обработки адсорбента он регенерируется и может быть использован вновь.

Десорбцию и регенерацию адсорбента проводят водяным паром и различными жидкостями, из которых затем извлекают целевые вещества. Нецелевые компоненты можно выжигать, если при этом регенерируемый адсорбент не потеряет присущих ему свойств.

В большинстве случаев адсорберы и десорберы – колонные аппараты. Наиболее сложны аппараты непрерывного действия – адсорберы с движущимся зернистым адсорбентом и адсорберы с кипящим слоем адсорбента.

Экстрактор – аппарат, в котором осуществляется процесс экстракции, т.е. массообмен между двумя жидкими фазами для удаления из смеси нежелательных компонентов и т.д.

Жидкостную экстракцию в нефтепереработке применяют для очистки масел, а также в производстве дизельного топлива и керосина. Процесс экстракции заключается в разделении смеси компонентов путем обработки твердой или жидкой фазы жидким избирательным растворителем. В качестве избирательных растворителей используют фурфурол, фенол, жидкий сернистый ангидрид, диэтиленгликоль, жидкий пропан и др.

Конструкции экстракторов должны обеспечить тщательное контактирование массообменивающихся фаз и их последующее разделение. Большинство экстракторов представляет собой колонны с тарелками или насадкой. В колоннах экстракция осуществляется контактированием в противотоке рафинатного и экстрактного растворов.

В зависимости от применяемого давления колонные аппараты подразделяются на атмосферные, вакуумные и колонны, работающие под избыточным давлением (см. рисунок 2.9).

К атмосфернымколоннам обычно относят колонны, в верхней части которых рабочее давление незначительно превышает атмосферное и определяется сопротивлением коммуникаций и аппаратуры, расположенных на потоке движения паров ректификата после колонны. Давление в нижней части колонны зависит в основном от сопротивления ее внутренних устройств и может значительно превышать атмосферное (например, колонна для разделения смеси этилбензола и ксилолов). В колоннах, работающих под избыточным давлением, величина последнего может значительно превышать атмосферное – давление может достигать 100 и более МПа.

Давление является одним из важных факторов эксплуатации колонн. Например, для процессов ректификации главной предпосылкой для его выбора является температурный режим процесса. Повышенное давление позволяет осуществить фракционирование при высоких температурах, что необходимо в случае разделения смесей, состоящих из компонентов с низкими температурами кипения (ректификация низкомолекулярных углеводородов).

В ректификационной колонне давление меняется по высоте аппарата в зависимости от гидравлических сопротивлений тарелок и отбойных устройств.

Для разделения компонентов с высокой температурой кипения ректификацию нужно проводить при низких температурах, чтобы избежать разложения высокомолекулярных углеводородов – при температуре их кипения. С этой целью ректификацию проводят в вакуумных колоннах, где температуры кипения искусственно снижают в зависимости от величины вакуума. Особенно распространены вакуумные колонны, применяемые на мазутоперегонных установках для получения масляных дистиллятов.

В вакуумныхколоннах давление ниже атмосферного (создано разрежение), что позволяет снизить рабочую температуру процесса и избежать разложения продукта (разделение мазута, производство стирола, синтетических жирных, кислот и др.). Величина остаточного давления в колонне определяется физико-химическими свойствами разделяемых продуктов и главным образом допустимой максимальной температурой их нагрева без заметного разложения.

Вопрос № 13. Основы процесса ректификации. Ректификационные колонны. Назначение, устройства, классификация, принцип работы. Простые и сложные колонны.

Перегонка (дистилляция) — это тепловой процесс физического разделения сложной смеси углеводородов нефти, конденсатов и газов на отдельные фракции (компоненты), отличающиеся друг от друг и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения путем испарения нефти (конденсата) с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку.

Перегонка с ректификацией — наиболее распространенный в нефтегазовой и химической технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах — ректификационных колоннах. Ректификация заключается в разделении фракций, различающихся температурами кипения, путем многократного контактирования поднимающихся в колонне низкокипящих паров с опускающейся в колонне более высококипящей жидкостью, при котором происходят процессы массо- и теплообмена: облегчение паров низкокипящими компонентами и насыщение жидкости высококипящими компонентами.

Применяемые в нефте и газопереработке ректификационные колонны подразделяются:

1) по назначению:

— для атмосферной и вакуумной перегонки нефти и мазута;

— вторичной перегонки бензина;

— стабилизации нефти, газоконденсатов, нестабильных бензинов;

— фракционирования нефтезаводских, нефтей и природных газов;

— отгонки растворителей в процессах очистки масел;

— разделения продуктов трубчатой печи и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов и т. д.;

2) по способу межступенчатой передачи жидкости:

— с переточными устройствами (с одним, двумя или более);

— без переточных устройств (провального типа);

3) по способу организации контакта парогазовой и жидкой фаз:

— тарельчатые; — насадочные; — роторные.

По типу применяемых контактных устройств наибольшее распространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны.

В ректификационных колоннах применяются сотни различных конструкций контактных устройств, существенно различающихся по своим характеристикам и технико-экономическим показателям. При выборе типа контактного устройства обычно руководствуются следующими показателями: производительностью; гидравлическим сопротивлением; коэффициентом полезного действия; диапазоном рабочих нагрузок; возможностью работы на средах, склонных к образованию смолистых или др. отложений; материалоемкостью; простотой конструкции, удобством изготовления, монтажа и ремонта.

Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут одинаковыми и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей.

Место ввода, в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной (эвапорационной) секцией или зоной. Здесь осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая — нижняя часть в которой осуществляется ректификация жидкого потока, — отгонной, или исчерпывающей, секциями.

Различают простые и сложные колонны. Простые колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта: ректификат (дистиллят), выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток — нижний жидкий продукт ректификации. Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных колонн, именуемых отпарными колоннами или стриппингами. Последний тип колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти.

На установках атмосферных трубчатых осуществляют неглубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки вакуумные трубчатые предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и др. нефтепродуктов. Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: электрообессоливающие установки – атмосферной трубчатки, электрообессоливающие установки — атмосферно-вакуумной трубчатки, электрообессоливающие установки — атмосферно-вакуумной трубчатки — вторичная перегонка и т. д.

Обессоливание.Производственный цикл переработки нефти начинается с ЭЛОУ. Это сокращение означает «электрообессоливающая установка». В нефти есть минеральные примеси, в том числе и соли: хлориды, сульфаты и другие. В некоторых сортах нефти содержатся и минеральные кислоты. Все эти соединения необходимо выделить из нефти, так как они, во-первых, вызывают коррозию аппаратуры, а, во-вторых, являются каталитическими ядами, то есть ухудшают протекание многих химических процессов последующей переработки нефти.

Обессоливание начинают с того, что нефть забирают из заводского резервуара, смешивают ее с промывной водой, деэмульгаторами, щелочью (если в сырой нефти есть кислоты). Затем смесь нагревают до 80 –120°С и подают в электродегидратор. Здесь под воздействием переменного электрического поля и температуры капли воды и рас творенные в ней неорганические соединения укрупняются и отделяются от нефти. Требования к процессу обессоливания жесткие – в нефти должно остаться не более 3 –4 мг/л солей и около 0,1% воды. Поэтому чаще всего в производстве применяют двухступенчатый процесс, и нефть после первого попадает во второй электродегидратор.

Атмосферная перегонка. Установки перегонки нефти составляют основу всех НПЗ и вместе с ЭЛОУ являются головными процессами переработки нефти. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов и технико—экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья. Перегонку осуществляют на атмосферных трубчатых (АТ), вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно — вакуумных трубчатых (АВТ) установках. В зависимости от направления использования фракций нефти установки принято именовать топливными и масляными. На установках АТ осуществляют перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки ВТ предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них вакуумные фракции и гудрон используют в качестве сырья для последующей переработки с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

Непрерывная ректификация. Для непрерывного протекания про­цесса ректификации необходимо, чтобы поступающая на разделение смесь соприкасалась со встречным потоком пара с большей концентрацией труднолетучего (высококипящего) компонента, чем в смеси.

Поэтому в установках для непрерывной ректификации (рис. 387) колонны выполняют из двух частей: нижней (исчерпьпвающей) и верхней 3 (укрепляющей). В исчерпывающей части колонны проис­ходит удаление легколетучего компонента из стекающей вниз жидкости, а в верхней—обогащение под­нимающихся вверх паров легко­летучим компонентом.

Начальная жидкая смесь не­прерывно поступает из напорного резервуара 4 на верхнюю тарел­ку исчерпывающей части колон­ны (так называемую питатель­ную тарелку). Проходя до ко­лонны через подогреватель 2, смесь подогревается обычно до температуры кипения на питатель­ной тарелке. На питательной та­релке жидкость смешивается с флегмой из укрепляющей части колонны и, стекая по тарелкам, взаимодействует с поднимающим­ся навстречу паром, более бога­тым труднолетучим (высококипящим) компонентом; при этом из жидкости удаляется легколету­чий (низкокипящий) компонент. Таким образом, в исчерпывающей части колонны происходит про­цесс ректификации (исчерпывания) жидкости. В нижний эле­мент колонны стекает жидкость, состоящая почти целиком из труднолетучего компонента. Часть ее, так называемый кубовый остаток, непрерывно отводится, а остальная часть испаряется за счет тепла глухого греющего пара, под­водимого в нижний элемент колонны (кипятильник).

Читать еще:  Стопорные шайбы или как закрепить болтовое соединение

Пар поднимается по всей колонне снизу вверх, обогащается легко­летучим компонентом и поступает в дефлегматор 5. Здесь часть пара конденсируется и возвращается в колонну, где стекает в виде флегмы сверху вниз. Другая часть пара поступает в холодильник-конденсатор 6, где происходят его конденсация и охлаждение полученного дистиллята; дистиллят направляется в сборник 7. Греющий пар подводитскв зме­евик, установленный в кубе колонны; из куба непрерывно стекает в сборник 8 остаток от перегонки, т. е. почти чистый менее летучий компонент.

В некоторых случаях в дефлегматоре производится конденсация всех паров, поднимающихся из колонны. Полученный конденсат делится на две части: одна часть по­ступает в виде флегмы обратно в колонну, другая же направляется в холодильник, где охлаждается до заданной температуры дистиллята.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-06; Нарушение авторского права страницы

КЛАССИФИКАЦИЯ АППАРАТОВ КОЛОННОГО ТИПА

Для контактирования потоков пара (газа) и жидкости в процессах ректификации и абсорбции применяются аппараты различных конструкций, среди которых наибольшее распространение получили вертикальные аппараты колонного типа. Аппараты этого типа могут быть классифицированы в зависимости от рабочего давления, технологического назначения и типа контактных устройств.

В зависимости от применяемого давленияколонные аппараты подразделяются на атмосферные, вакуумные и колонны, работающие под давлением.

К атмосферным колоннамобычно относят колонны, в верхней части которых рабочее давление незначительно превышает атмосферное и опре­деляется сопротивлением коммуникаций и аппаратуры, расположенных на потоке движения паров ректификата после колонны. Давление в нижней части колонны зависит в основном от сопротивления ее внутренних устройств и может значительно превышать атмосферное. Применяются при перегонке стабилизированных или отбензиненных нефтей на топливные фракции и мазут;

В вакуумных колоннахдавление ниже атмосферного (создано разрежение), что позволяет снизить рабочую температуру процесса и избежать разложения продукта . Величина остаточного давления в колонне определяется физико-химическими свойствами разделяемых продуктов и главным образом допустимой максимальной температурой их нагрева без заметного разложения. Предназначены для фракционирования мазута на вакуумный (глубоковакуумный) газойль или узкие масляные фракции и гудрон;

В колоннах, работающих под давлением (1-4 МПа),применяемые при стабилизации или отбензинивании нефтей, стабилизации газовых бензинов, бензинов перегонки нефти и вторичных процессов и фракционировании нефтезаводских или попутных нефтяных величина последнего может значительно превышать атмосферное .

По технологическому назначению колонные аппараты подразделяются на колонны атмосферных и атмосферно-вакуумных установок, разделения нефти и мазута, колонны установок вторичной перегонки бензинов, каталитического крекинга, установок газоразделения, установок регенерации растворителей при депарафинизации масел и др.

По типу внутренних контактных устройств различают тарельчатые, насадочные и пленочные колонные аппараты.

В тарельчатых аппаратах(рис. VII-1, а) контакт между фазами происходит при прохождении пара (газа) сквозь слой жидкости, находящейся на контактном устройстве (тарелке). В ректификационных и абсорбционных колоннах применяются тарелки различных конструкций (колпачковые, клапанные, струйные, провальные и т.п.), существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным.

В насадочных колоннах(рис. VII-1, б) контакт между газом (паром) и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободном пространстве между ними. В нефтегазопереработке в основном применяются тарельчатые колонны. Однако в последние годы в связи с созданием эффективных насадок возрос интерес и к насадочным колоннам, особенно это относится к вакуумным процессам, приобретающим в этом случае ряд положительных характеристик: низкое гидравлическое сопротивление, малая задержка жидкости, высокая эффективность в широком интервале изменения нагрузок по пару (газу) и жидкости и др.

В пленочной колонне(рис. VII-1, в) фазы контактируют на поверхности тонкой пленки жидкости, стекающей по вертикальной или наклонной поверхности.

-*— — жидкая фаза

-з= — паровая (газовая) фаза

Рис. VII-1. Схемы основных типов колонных аппаратов:

а — тарельчатый; б — насадочный; в — пленочный; 1 — корпус колонны; 2 — полотно та­релки; 3 — переточное устройство; 4 — опорная решетка; 5 — насадка; 6 — распределитель; 7 — трубная решетка; 8 — трубка

Отпарная колонна

Ознакомление с результатами расчетов основных деталей теплообменного аппарата с профильными трубками на прочность. Рассмотрение и характеристика процесса выбора коэффициента прочности сварных швов. Определение расчетного давления для рабочих условий.

РубрикаПроизводство и технологии
Видконтрольная работа
Языкрусский
Дата добавления30.09.2017
Размер файла656,8 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»

Контрольная работа по дисциплине: «Основы проектирования»

Студент: Арсланов Р.И.

Преподаватель: Шафиков Р.Р.

Содержание

  • 1. Техническая характеристика аппарата, его устройство, назначение и принцип действия
  • 2. Конструкторско-механическая часть
    • 2.1 Расчет аппарата на прочность
    • 2.1.1 Исходные данные
    • 2.1.2 Выбор конструкционных материалов основных элементов аппарата
    • 2.1.3 Выбор коэффициента прочности сварных швов
    • 2.1.4 Определение расчетных параметров
    • 2.1.4.1 Определение расчетной температуры
    • 2.1.4.2 Определение расчетного давления для рабочих условий
    • 2.1.4.3 Определение расчетного давления для условий испытаний
    • 2.1.4.4 Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки. Выбор стандартной толщины. Прибавки к расчетным толщинам
    • 2.1.4.5 Расчет толщины стенки днищ. Выбор стандартных днищ
    • 2.2 Расчет укрепления отверстия
    • 2.3 Расчет фланцевого соединения
  • Список использованных источников

1. Техническая характеристика аппарата, его устройство, назначение и принцип действия

Химические аппараты предназначаются для осуществления в них химических, физических или физико-химических процессов (химическая реакция, теплообмен без изменения агрегатного состояния, испарение, конденсация, кристаллизация, растворение, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, сепарация, фильтрация и т. д.), а также для хранения или перемещения в них различных химических веществ.

В зависимости от назначения, чаще всего по протекающему технологическому процессу, химические аппараты называются: реактор, теплообменник, испаритель, конденсатор и т. д.

Содержащиеся и перерабатываемые вещества в аппаратах бывают в разном агрегатном состоянии (чаще всего в жидком и газообразном, реже в твердом), различной химической активности (по отношению к конструкционным материалам) — от инертных до весьма агрессивных, для обслуживающего персонала — от безвредных до токсичных и в эксплуатации — от безопасных до огневзрывоопасных.

Различные химико-технологические процессы в аппаратах осуществляются при различных, свойственных каждому процессу, давлениях — от глубокого вакуума до избыточного в несколько сот тысяч килопаскалей и самых разнообразных температурах — от -250 до +900 °С.

Характер работы аппаратов бывает непрерывный и периодический, а установка их может быть стационарной (в помещении или на открытой площадке) и нестационарной (предусматривающей или допускающей перемещение аппарата).

В данном варианте рассмотрим отпарную колонну.

2. Конструкторско-механическая часть

В этой части проекта представлена общая схема расчета теплообменного аппарата, а также содержится расчет укрепления отверстий и расчет фланцевых соединений. Расчет заключается в определении толщины стенки цилиндрической обечайки и днища, условий прочности и герметичности.

Классификация ректификационных колонн и их контактных устройств

Применяемые в нефте- и газопереработке ректификационные колонны подразделяются:

  1. по назначению:
  • для атмосферной и вакуумной перегонки нефти и мазута;
  • вторичной перегонки бензина;
  • стабилизации нефти, газоконденсатов, нестабильных бензинов;
  • фракционирования нефтезаводских, нефтяных и природных газов;
  • отгонки растворителей в процессах очистки масел;
  • разделения продуктов термодеструктивных и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов и т. д.;
  1. по способу межступенчатой передачи жидкости:
  • с переточными устройствами (с одним, двумя или более);
  • без проточных устройств провального типа;
  1. по способу организации контакта парогазовой и жидкой фаз:
  • тарельчатые;
  • насадочные;
  • роторные.

По типу применяемых контактных устройств наибольшее распространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны.

В ректификационных колоннах применяются сотни различных конструкций контактных устройств, существенно различающихся по своим характеристикам и технико-экономическим показателям. При этом в эксплуатации находятся наряду с самыми современными конструкциями контактные устройства таких типов (например, желобчатые тарелки и др.), которые, хотя и обеспечивают получение целевых продуктов, но не могут быть рекомендованы для современных и перспективных производств.

При выборе типа контактных устройств обычно руководствуются следующими основными показателями:

  • производительностью;
  • гидравлическим сопротивлением;
  • коэффициентом полезного действия;
  • диапазоном рабочих нагрузок;
  • возможностью работы на средах, склонных к образованию смолистых или других отложений;
  • материалоемкостью;
  • простотой конструкции, удобством изготовления, монтажа и ремонта.

Чтобы легче ориентироваться во всем многообразии имеющихся конструкций, на рис. 3.9 мы приводим классификацию контактных устройств, применяемых не только в ректификационных, но и абсорбционных и экстракционных процессах разделения смесей. В соответствии с ней тарельчатые контактные устройства подразделяются:

  • по способу организации относительного движения потоков контактирующих фаз – на противоточные, прямоточные, перекрестноточные и перекрестнопрямоточные;
  • по регулируемости сечения контактирующих фаз – на тарелки с нерегулируемым и регулируемым сечениями.

Насадочные контактные устройства принято подразделять на следующие два типа: нерегулярные и регулярные.

Противоточные тарелки характеризуются высокой производительностью по жидкости, простотой конструкции и малой металлоемкостью. Основной их недостаток – низкая эффективность и узкий диапазон устойчивой работы, неравномерное распределение потоков по сечению колонны, что существенно ограничивает их применение.

Прямоточные тарелки отличаются повышенной производительностью, но умеренной эффективностью разделения, повышенным гидравлическим сопротивлением и трудоемкостью изготовления, они предпочтительны для применения в процессах разделения под давлением.

К перекрестноточным типам тарелок, получившим в современной технологии переработки нефти и газа преимущественное применение, относятся:

  1. тарелки с нерегулируемым сечением контактирующих фаз следующих конструкций: ситчатые, ситчатые с отбойниками, колпачковые с круглыми, прямоугольными, шестигранными, S-образными, желобчатыми колпачками (рис. 3.10а–д);
  2. тарелки с регулируемым сечением следующих конструкций: клапанные с капсульными, дисковыми, пластинчатыми, дисковыми эжекционными клапанами; клапанные с балластом; комбинированные колпачково-клапанные (например, S-образные и ситчатые с клапаном) (рис. 3.10е–к) и др.

Перекрестноточные тарелки характеризуются в целом (за исключением ситчатых) наибольшей разделительной способностью, поскольку время пребывания жидкости на них наибольшее по сравнению с другими типами тарелок. К недостаткам колпачковых тарелок следует отнести низкую удельную производительность, относительно высокое гидравлическое сопротивление, большую металлоемкость, сложность и высокую стоимость изготовления.

Ситчатые тарелки с отбойниками имеют относительно низкое гидравлическое сопротивление, повышенную производительность, но более узкий рабочий диапазон по сравнению с колпачковыми тарелками. Применяются преимущественно в вакуумных колоннах.

Клапанные и балластные тарелки получают за последнее время все более широкое распространение, особенно для работы в условиях значительно меняющихся скоростей газа, и постепенно вытесняют старые конструкции контактных устройств. Принцип действия клапанных тарелок состоит в том, что свободно лежащий над отверстием в тарелке клапан различной формы автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки в зависимости от газопаровой нагрузки и тем самым поддерживает постоянной (в пределах высоты подъема клапана) скорость газа и, следовательно, гидравлическое сопротивление тарелки в целом. Высота подъема клапана ограничивается высотой ограничителя (кронштейна, ножки).

Балластные тарелки отличаются по устройству от клапанных тем, что в них между легким клапаном и ограничителем установлен более тяжелый, чем клапан, балласт. Клапан начинает приподниматься при небольших скоростях газа или пара. С дальнейшим увеличением скорости газа клапан упирается в балласт и затем поднимается вместе с ним. В результате балластная тарелка, по сравнению с чисто клапанной, значительно раньше вступает в работу, имеет более широкий рабочий диапазон, более высокую (на 15…20 %) эффективность разделения и пониженное (на 10…15 %) гидравлическое сопротивление.

Более прогрессивны и эффективны, по сравнению с колпачковыми, комбинированные колпачково-клапанные тарелки. Так, S-образная тарелка с клапаном работает следующим образом: при низких скоростях газ (пар) барботирует преимущественно через прорези S-образных элементов, и при достижении некоторой скорости газа включается в работу клапан. Такая двухстадийная работа тарелки позволяет повысить производительность ректификационной колонны на 25…30 % и сохранить высокую эффективность разделения в широком диапазоне рабочих нагрузок.

Перекрестно-прямоточные тарелки отличаются от перекрестноточных тем, что в них энергия газа (пара) используется для организации направленного движения жидкости по тарелке, тем самым устраняется поперечная неравномерность и обратное перемешивание жидкости на тарелке и в результате повышается производительность колонны. Однако эффективность контакта в них несколько меньше, чем в перекрестноточных тарелках.

Среди клапанных тарелок нового поколения можно отметить дисковые эжекционные (перекрестноточные) и пластинчатые перекрестно-прямоточные тарелки, внедрение которых на ряде НПЗ страны позволило улучшить технико-экономические показатели установок перегонки нефти (рис. 3.10к, л).

Эжекционная клапанная тарелка представляет собой полотно с отверстиями (∅ 90 мм) и переливными устройствами. В отверстия полотна тарелок устанавливаются клапаны, представляющие собой вогнутый диск (∅ 110 мм) с просечными отверстиями (каналами) для эжекции жидкости, имеющий распределительный выступ для равномерного стока жидкости в эжекционные каналы. Клапаны имеют 4 ограничительные ножки и 12 эжекционных каналов. Они изготавливаются штамповкой из нержавеющей стали толщиной 0,8. 1,0 мм. Масса одного клапана составляет всего 80…90 г (а капсульного с паровым пространством — 5…6 кг).

Читать еще:  Как правильно выбрать саморезы для мебельных петель?

При минимальных нагрузках по парам клапаны работают в динамическом режиме. При увеличении нагрузки клапаны приподнимаются в пределе до упора ограничителей и начинается эжекция жидкости над клапанами, что способствует более интенсивному перемешиванию жидкости в надклапанном пространстве. Распределительный выступ на клапане при остановке колонны способствует полному стоку жидкости с тарелки.

Опытно-промышленные испытания показали высокие эксплуатационные их достоинства: устойчивость и равномерность работы в широком диапазоне нагрузок без уноса жидкости; исключительно высокий КПД (≈ 80…100 %), высокая производительность, превышающая на ≈ 20 % производительность колпачковых тарелок, и т. д.

Сравнение эффективности некоторых конструкций тарельчатых контактных устройств приведено на рис. 3.11. Видно, что лучшими показателями по гидравлическому сопротивлению обладают тарелки ситчатые и S-образные с клапанами, а по КПД — клапанная балластная и S-образная с клапаном.

Следует отметить, что универсальных конструкций тарелок, эффективно работающих «всегда и везде», не существует. При выборе конкретного типа тарелок из множества вариантов следует отдать предпочтение той конструкции, основные (не обязательно все) показатели эффективности которой в наибольшей степени удовлетворяют требованиям, предъявляемым исходя из функционального назначения ректификационных колонн. Так, в вакуумных колоннах предпочтительно применение контактных устройств, имеющих как можно меньшее гидравлическое сопротивление.

Насадочные колонны применяются преимущественно в малотоннажных производствах и при необходимости проведения массообменных процессов с малым перепадом давления.

К насадкам предъявляются следующие основные требования:

  1. большая удельная поверхность;
  2. хорошая смачиваемость жидкостью;
  3. малое гидравлическое сопротивление;
  4. равномерность распределения жидких и газовых (паровых) потоков;
  5. высокие химическая стойкость и механическая прочность;
  6. низкая стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, поскольку некоторые из требований противоречивы, например, пункты 1 и 3. При нормальной эксплуатации насадочных колонн массообмен происходит в основном в пленочном режиме на смоченной жидкостью поверхности насадок. Естественно, чем больше удельная поверхность насадки, тем эффективнее массообменный процесс. Однако насадки с высокой удельной поверхностью характеризуются повышенным гидравлическим сопротивлением. В химической промышленности и нефтегазопереработке применяют разнообразные по форме и размерам насадки, изготавливаемые из различных материалов (керамика, фарфор, сталь, пластмассы и др.) (рис. 3.12).

Основной недостаток нерегулярных (насыпных) насадок, ограничивающий их применение в крупнотоннажных производствах, – неравномерность распределения контактирующих потоков по сечению аппарата. Регулярные насадки, изготавливаемые из сетки, перфорированного металлического листа, многослойных сеток и т. д., обеспечивают более однородное, по сравнению с традиционными насадками из колец и седел, распределение жидкости и пара (газа) в колоннах. Кроме того, они обладают исключительно важным достоинством, таким как низкое гидравлическое сопротивление — в пределе до 1…2 мм рт. ст. (130…260 Па) на 1 теоретическую тарелку. По этому показателю они значительно превосходят любой из известных типов тарельчатых контактных устройств. В этой связи в последние годы за рубежом и в нашей стране начаты широкие научно-исследовательские работы по разработке самых эффективных и перспективных конструкций регулярных насадок и широкому применению их в крупнотоннажных производствах, в том числе в таких процессах нефтепереработки, как вакуумная и глубоковакуумная перегонка мазутов. На НПЗ ряда развитых капиталистических стран вакуумные колонны установок перегонки нефти в настоящее время оснащены регулярными насадками, что позволяет обеспечить глубокий вакуум в колоннах и существенно увеличить отбор вакуумного газойля и достичь температуры конца кипения до 600 °С.

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА, С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов, 2006

Отпарная колонна

Литература : Багатуров C. A., Oсновы теории и расчёта перегонки и ректификации, 3 изд., M., 1974.

A. B. Фролов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

  • Относительная высота
  • Отражённая волна

Смотреть что такое «Отпарная колонна» в других словарях:

отпарная колонна — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN hog stillstripping column … Справочник технического переводчика

отпарная колонна — отпарная вспомогательная колонна … Cловарь химических синонимов I

отпарная колонна установки для реформинга лигроина — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN naphtha reformer stripper … Справочник технического переводчика

боковая отпарная колонна — выводная отпарная колонна выносная отпарная колонна — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы выводная отпарная колоннавыносная отпарная колонна EN side… … Справочник технического переводчика

отпарная вспомогательная колонна — отпарная колонна … Cловарь химических синонимов I

колонна для отгонки лёгких фракций — отпарная колонна — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы отпарная колонна EN topping tower … Справочник технического переводчика

Нефтеперерабатывающий завод — (Oil Refinery) НПЗ это промышленное предприятие перерабатывающее нефть Нефтеперерабатывающий завод промышленное предприятие по переработке нефти и нефтепродуктов Содержание >>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

КАМЕННОУГOЛЬНАЯ СМОЛА — (кам. уг. деготь), вязкая черная жидкость с характерным фенольным запахом; продукт коксования каменных углей (выход 3,5% от массы угольной шихты). Термодинамически неустойчивая дисперсная система олигомеров, индивидуальных в в, их ассоциатов и… … Химическая энциклопедия

Отпарные колонны их классификация и принцип работы

Назначение

Отпарная колонна – тепломассообменный аппарат для выделения из жидких смесей легколетучих примесей, например, растворенных газов.

Отпарные колонны широко применяют:

  1. в нефтепереработке на установках АВТ и каталитического крекинга для отпарки легких углеводородов из керосинов, дизельных фракций,
  2. в процессах очистки сточных вод от органических соединений,
  3. для извлечения газов, поглощенных в процессе абсорбции.
  4. для удаления сероводорода и аммиака из газопродуктовых смесей реакторов гидроочистки.

Принцип работы

Принцип работы отпарной колонны можно рассмотреть на примере отпарной колонны блока гидроочистки. В качестве сырья выступает нестабильный гидрогенизат после РБ гидроочистки, прошедший сепаратор для удаления ВСГ из газопродуктовой смеси.

Отпарная колонна блока гидроочистки

Нестабильный гидрогенизат проходит через межтрубное пространство теплообменника Т‑1, нагреваясь за счет тепла выводимого кубового продукта. Нагретое сырье поступает в качестве питания в колонну К-1. В колонне используются тарелки клапанного типа.

Для подвода необходимого количества тепла в колонну используется печь П-1. Часть продукта с куба колонны параллельными потоками подается в печь, где нагревается за счет сжигания жидкого или газообразного топлива.

На выходе из печи потоки объединяются и поступают в колонну. Кубовым продуктом колонны К-1 является стабильный гидрогенизат, который под давлением выводится из колонны и поступает на дальнейшую переработку в зависимости от типа установки.

Балансовое количество стабильного гидрогенизата из куба колонны поступает в трубное пространство теплообменника Т-1, где отдает свое тепло нестабильному гидрогенизату – сырью отпарной колонны.

С верха отпарной колонны К-1 выводится верхний продукт – пары углеводородов, воды, аммиак, водород и сероводород. После охлаждения и конденсации в воздушном холодильнике-конденсаторе ХВ-1 и водяном холодильнике Х-1 верхний продукт поступает в емкость орошения Е-1.

В емкости орошения отпарной колонны происходит отделение углеводородного газа от жидкой фазы, разделение жидкой фазы на углеводородную фазу (сжиженный углеводородный газ или головная фракция) и кислую воду. Часть сжиженного газа из емкости Е-1 насосом Н-2 подается в качестве орошения в отпарную колонну К-1. Балансовое количество СУГ с нагнетания насоса Н-2 выводится с установки и направляется на установку газофракционирования. Газ из емкости Е-1 выводится на установку сероочистки.

Чертеж

Аппарат представляет собой ректификационную колонну, состоящую из цилиндрических обечаек диаметром 1,4 и 2,2 м, соединенных конусным переходом. Внутри колонны установлены 34 клапанные тарелки. СМОТРЕТЬ ЧЕРТЕЖ.

В верхней части колонны ввиду низких паровых и жидкостных нагрузок устанавливаются однопоточные тарелки (19-34), в нижней части колонны, ниже тарелки питания, установлены двухпоточные тарелки (1-18). Расстояние между тарелками составляет порядка 500-800 мм.

Выбор поточности тарелок позволяет адаптировать паровые и жидкостные нагрузки внутри колонны. Кроме того, чем выше поточность тарелок, тем меньше может быть диаметр колонны. Чем меньше диаметр колонны, тем меньше металла необходимо потратить на ее изготовление. В особенности, если речь идет о легированных сталях, экономия капитальных затрат может быть весьма существенной.

Питание в колонну подается через жидкостной распределитель для более равномерного распределения жидкости по тарелке.

На верхнюю тарелку колонны подается холодное орошение (флегма) из емкости орошения для создания противотока парам, поднимающимся из нижней части колонны и для улучшения качества разделения. Тарелки в отпарной колонне обеспечивают тесный контакт между парами нефтепродуктов, поднимающимися вверх по колонне, и жидкими нефтепродуктами, стекающими вниз.

По высоте колонны присутствуют люки-лазы для проведения работ во время плановых ремонтов.

Расчетная температура работы колонны составляет 200 ○ С, расчетное давление 16 кгс/см 2 .

Расчетное давление в рабочих условиях для каждого расчетного сечения и пробное давление, измеряемое в верхней части колонны – по ГОСТ 14249-80.

Расчетную температуру для каждого элемента колонного аппарата следует определять по ГОСТ 14249-80.

Классификация

Отпарные колонны в зависимости от области их применения, могут отличаться как технологическим оформлением, так и контактными устройствами.

В промышленности потоки жидкости и пара в отпарной колонне могут иметь потоки:

  1. Параллельные
  2. Противоточные

Тип контактных устройств

По типу контактных устройств колонны можно разделить на следующие категории:

  1. тарельчатые колонны
  2. насадочные колонны
  3. распылительные колонны

Слева направо: насадочная колонна, тарельчатая колонна, распылительная колонна.

Отпарка чаще всего осуществляется в тарельчатых и насадочных колоннах и реже в колоннах с распылителями, пузырьковых колоннах и центробежных экстракторах.

Тарельчатые колонны представляют собой вертикальный аппарат, в котором жидкая фаза стекает сверху вниз по колонне и выводится снизу. Паровая фаза входит в нижнюю часть колонны и выходит из ее верхней части. Внутри колонны находятся тарелки. Жидкая фаза движется горизонтально по тарелке и стекает вниз, в то время как пар поднимается вверх через отверстия в тарелках. Назначение тарелок – увеличить площадь контакта между жидкой и паровой фазами.

Насадочные колонны схожи с тарельчатыми колоннами в том, что потоки жидкости и пара входят в колонну и выходят из нее таким же образом. Различие состоит в том, что насадочные колонны не имеют тарелок. Однако, насадка используется для увеличения площади контакта паровой и жидкой фазы. Существует много разных типов насадок, и у каждого есть свои преимущества и недостатки.

Технологическое оформление («острый пар»)

По типу технологического оформления существуют следующие типы отпарных колонн:

  • С подачей «острого» пара в куб колонны (колонны типа «стриппинг»)

При фракционировании нефти и нефтяных остатков получают большое число дистиллятов. Для такого разделения применяют многоколонную систему. Сложные колонны АВТ подразделяются на следующие виды: вакуумные колонны, отпарные колонны. В отпарных колоннах происходит отпарка легких фракций водяным паром. Конструктивно отпарные колонны могут быть размещены внутри ректификационных колонн либо в виде самостоятельных колонок.

Выносные отпарные колонны бывают односекционные и многосекционные. Боковой отгон перетекает на верхнюю тарелку соответствующей отпарной. В зависимости от требуемой четкости погоноразделения выносные колонны имеют от 4 до 8 тарелок. Боковые погоны извлекаются с «глухих» тарелок в основной колонне. Каждый поток обычно комплектуется соответствующим насосом. При извлечении из колонны продукт находится в равновесии с паром, поднимающимся через отверстия в клапанах тарелки. Следовательно, жидкий продукт будет содержать часть легких углеводородов, которые будут влиять на требуемые свойства продукта, такие как температура вспышки и его дистилляция по ASTM. Чтобы исправить это, боковой погон отпаривается паром в отдельной тарельчатой ​​отпарной колонне. Такое расположение показано на рисунке.

Схема работы боковой отпарной колонны типа «стриппинг»

Подобные отпарные колонны широко применяются на установках АВТ, каталитического крекинга при выделении в ректификационной колонне фракций керосина, дизельного топлива.

Рабочее давление отпарной колонны может влиять на эффективность и надежность работы колонны. При более низких рабочих давлениях достигается большая летучесть и более низкие рабочие температуры. Струйные колонны, работающие в вакууме, могут быть дорогостоящими, но высокоэффективными; они позволяют использовать пластиковые внутренние устройства для борьбы с воздействием агрессивных систем. Эксплуатация колонны при атмосферном давлении или вблизи него приводит к повышению летучести и снижению рабочих температур без дополнительных затрат на вакуумную систему. При более высоких рабочих давлениях растворимость растворенного вещества увеличивается, и разделение становится более трудным для выполнения. Кроме того, при более высоких давлениях требуется большее количество пара, подаваемого в колонну, чтобы произошло такое же разделение.

Также, подача острого водяного пара в куб отпарной колонны широко применяется при очистке сточных вод от органических соединений.

  • Без подачи «острого» пара в куб колонны

Такие колонны применяются в нефтепереработке для удаления полученного в результате процесса гидроочистки аммиака, сероводорода, воды и других соединений, являющихся каталитическими ядами для различных катализаторов.

Также отпарные колонны применяются для извлечения из насыщенного абсорбента поглощенных газов в процессах абсорбции. Именно поэтому процесс отпарки очень часто называют процессом «десорбции».

По способу подвода и отвода тепла

Отпарные колонны могут отличаться друг от друга способом подвода тепла в нижнюю часть колонны. Это могут быть варианты организации нагрева через ребойлер, ребойлерную печь, с подачей «острого» пара в куб колонны.

Для соблюдения теплового баланса колонны необходим отвод тепла из верхней части колонны. И здесь также существуют различные варианты. Существуют схемы с конденсацией паров и подачей орошения на верхнюю тарелку колонны, как, в описываемой схеме колонны блока гидроочистки. Для отпарных колонн типа «стриппинг», конденсация паров не предусматривается, пары с верха колонны направляются в основную ректификационную колонну.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×