Ректификационная колонна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Ректификация - один из способов разделения жидких смесей основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. В качестве аппаратов служащих для проведения ректификации используются ректификационные колонны - состоящие из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара - куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр внутри которого установлены так называемые тарелки (контактные устройства различной конструкции) или помещен фигурный кусковой материал - насадка. Куб и дефлегматор - это обычно кожухотрубные теплообменники (находят применение также трубчатые печи и кубы-испарители.

Назначение тарелок и насадки - разделение межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром. Тарелки, как правило, снабжаются устройством для перелива жидкости. В качестве насадки ректификационных колонн обычно используются кольца, диаметр которых равен их высоте.

Как в насадочных, так и в тарельчатых колоннах кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар - жидкость с большой межфазной поверхностью. Существуют также ректификационные колонны с подводом механической энергии, в которых дисперсная система создаётся при вращении ротора, установленного по оси колонны. Роторные аппараты имеют меньший перепад давления по высоте, что особенно важно для вакуумных колонн.

1. Общая часть

1.1 Назначение аппарата и его место в технологической схеме блока АТ

Атмосферная колонна К-2 предназначена для разделения полуотбензиненной нефти на фракции.

Поток нагретой полуотбензиненной нефти поступает в атмосферную колонну К-2, где разделяется на несколько фракций. Температура нефти на выходе из печи П-1 составляет 623К.

Для снижения температуры низа колонны и более полного извлечения из мазута светлых нефтепродуктов ректификация в К-2 проводится в присутствии водяного пара. Пар подается в нижнюю часть колонны в количестве 1% на остаток.

С верха колонны К-2 уходят пары бензиновой фракции с концом кипения 180С, а также водяной пар. Пары поступают в воздушный и водяной конденсаторы-холодильники ХК-3 и ХК-4; после конденсации продукт попадает в емкость-водоотделитель Е-2. Отстоявшийся от воды тяжелый бензин подается насосом в Е-3.Часть бензина из Е2 возвращается в К-2 в качестве острого орошения.

Из колонны К-2 выводятся также три боковых погона - фракции 180-240 С , 240-350С .Эти погоны поступают первоначально в отпарные колонны К-3 ,К-4 ,К-5. В отпарных колонах из боковых погонов в присутствии водяного пара удаляются легкие фракции. Освобожденные от легких фракций целевые продукты в жидком виде выводятся с установки ,а пары легких фракций возвращаются в колонну К-2.

Фракция 180-240С перед выходом с установки проходит через теплообменник Т-7 и холодильник Х-1. Фракция 240-350С также охлаждается в соответствующем теплообменнике и концевом холодильнике.

Для улучшения условий работы колонны К-2 и съема избыточной теплоты в колонне предусмотрен вывод двух циркулирующих орошений : верхнее проходит через теплообменник Т-1 и возвращается в К-2 на 10 тарелку; нижнее (с 21 тарелки ) проходит через теплообменник Т-2 и возвращается на 20 тарелку.

Остаток из атмосферной колонны - мазут-насосом Н-4 подают в трубчатую печь П-3. Мазут ,нагретый в печи до 410С ,поступает в трубчатую печь П-3. Мазут нагретый в печи до 410С поступает в вакуумную колонну К-6. В колонне поддерживается остаточное давление 6,6 кПа.

1.2 Выбор и описание конструкции аппарата

ректификационная колонна ремонт расчет

Ректификационная колонна - цилиндрический вертикальный сосуд постоянного или переменного сечения, оснащенный внутренними тепло- и массообменными устройствами и вспомогательными узлами, предназначенный для разделения жидких смесей на фракции, каждая из которых содержит вещества с близкой температурой кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр, внутри которого располагаются контактные устройства -- тарелки или насадки. Получающие распространение клапанные тарелки представляют собой цельные или собранные из нескольких секций диски, в которых имеются продолговатые щели либо круглые отверстия. Щели прикрываются пластинчатыми, а отверстия - круглыми клапанами. Клапаны установлены свободно и удерживаются скобами, приваренными к поверхности тарелки.

В зависимости от напора паров клапаны приподнимаются на различную высоту в пределах, определяемых высотой удерживающих скоб. На некоторых тарелках колпачки не накрываются удерживающими скобами ,а снабжаются рожками, которые при подъеме клапана упираются в нижнюю поверхность тарелки .

В отличие от тарелок, работающих в статичном режиме, т.е. при неизменном расстоянии между конструктивными элементами конструктивными элементами (например, между желобом и колпачком), клапанные тарелки работают в динамическом режиме. В зависимости от напора восходящих по колонне паров клапаны поднимаются на соответствующую величину (обычно на 4-10 мм), регулируя тем самым площадь свободного сечения тарелки. Это позволяет поддерживать скорость паров примерно постоянной при изменении общей нагрузки на колонну, т.е. осуществлять наилучший режим ректификации.

Конструкция удерживающих скоб и клапанов такова ,что обеспечивается их подъем с наклоном к поверхности тарелок и, следовательно, лучший барботаж паров через флегму на тарелке. Для большего повышения эффективности массообмена клапаны можно снабжать тангенциально расположенными щелями; выходящие через них пары будут вращать клапан.

Важным эксплутационным показателем клапанных тарелок является вес каждого, который подбирают таким образом, чтобы при возможных колебаниях нагрузок клапан работал в заданном диапазоне подъема. В тех случаях, когда возможны очень большие изменения нагрузок, тарелки снабжают одновременно клапанами различного веса. В таких тарелках при малых нагрузках открываются легкие клапаны, а затем, по мере нарастания нагрузок, - более тяжелые.

Перелив флегмы с тарелки на тарелку происходит через сливные устройства, конструкция которых принципиально не отличается от обычно принятых.

Общий недостаток всех клапанных тарелок - возможность засорения или закоксования клапанов, в результате чего они «прихватываются» и не работают в динамическом режиме.

1.3 Подготовка аппарата к ремонту

Подготовка колонных аппаратов к ремонту. Колонные аппараты ремонтируют при планово - предупредительных ремонтах технологической установки. Порядок подготовки аппарата к ремонту и проведения ремонтных работ зависит от особенностей установки. В большинстве случаев колонные аппараты готовят к ремонту следующим образом. Доводят давление в колонне до атмосферного, из аппарата удаляют рабочую среду, после чего его пропаривают водяным паром, который вытесняет оставшиеся в колонне пары и газы. После пропарки колонну промывают водой. В некоторых случаях пропарку и промывку чередуют несколько раз. Время операции оговаривается в производственной инструкции каждой технологической установки или технологического блока. Промывка колонн водой способствует также более быстрому их остывания. Нельзя приступать к ремонтным работам, если температура промывной воды > 50оС. Пропаренную и промытую колонну отсоединяют от всех аппаратов и коммуникаций глухими заглушками, устанавливаемыми во фланцевых соединениях штуцеров. Установку каждой заглушкой и последующее ее снятие регистрируют в специальном журнале. Технология ремонта. Ремонт аппарата начинают после его вскрытия, которое необходимо производить, строго соблюдая следующие правила. Вначале открывают верхний люк, причем перед этим в аппарат в течение некоторого времени подают водяной пар, чтобы избежать возможного подсоса воздуха, в результате которого может образоваться взрывоопасная смесь.

Далее последовательно (сверху вниз) открывают остальные люки. Категорически запрещается одновременно открывать верхний и нижний люки. Нельзя также открывать сначала нижний, а затем верхний люк, так как вследствие разности температур происходит сильный приток воздуха в колонну, что может привести к образованию взрывоопасной смеси.

1.4 Подготовка аппарата к ремонту

При эксплуатации ректификационной установки необходимо:

- обеспечить контроль за работой паровых регуляторов и колебание давления греющего пара в пределах 0,02 - 0,03 МПа (0,2 - 0,3 кгс/см2);

- обеспечить контроль за поступлением охлаждающей воды в холодильники-конденсаторы, дефлегматоры и ее температурой, не допуская возможности попадания в нее продуктов перегонки;

- поддерживать установленное технологическим режимом распределение температур и давлений в ректификационной установке;

- отбирать готовые продукты из ректификационной установки всоответствии с технологическим режимом;

- обеспечивать отвод конденсата из греющего пространства ректификационной установки, систематически проверять качество конденсата;

-следить за герметичностью аппаратуры и арматуры ректификационной установки, не допускать потерь перегоняемой смеси и продуктов перегонки через неплотности арматуры, соединений;

- установить контроль за температурой и качеством отходящей воды из греющих камер, поверхностных конденсаторов и др. для предупреждения возможности попадания в них продуктов перегонки;

- установить контроль за состоянием и работой автоматических регулирующих приборов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и вспомогательного оборудования.

При использовании в ректификационных установках пара разных параметров (острый пар, отборный пар и др.) не допускается отвод конденсата пара разных параметров на общий конденсатоотводчик.

Одно из основных условий безопасной эксплуатации ректификационных колонн - обеспечение их герметичности. Причинами нарушения герметичности могут быть: повышение давления в аппарате сверх допустимого, недостаточная компенсация увеличения линейных размеров при температурных нагрузках, коррозия и эрозия корпуса, механические повреждения.

2. Расчетная часть

2.1 Исходные данные

Расчет производится по Югомашевской нефти производительностью 1950000 т/год; содержание воды в нефти 0,8%; температура нефти на входе в колонну 623 К; давление верха колонны 0,12 Мпа; контактные устройства - клапанные тарелки; число рабочих дней - 355.

2.2 Материальный баланс установки ЭЛОУ-АВТ

Таблица 1. Материальный баланс установки ЭЛОУ-АВТ

2.3 Материальный баланс колонн К-1 и К-2

Таблица 2. Материальный баланс колонны К-1

Таблица 3. Материальный баланс колонны К-2

2.4 Температурный режим колонны К-2

Таблица 4. Разгонка бензина

Рис 1. График ИТК и ОИ. Тяжелый бензин

=125 =155 =165

= (2.1)

= 0,6

При 100% = 56 %

При 0% = 35%

Таблица 5. Полуотбензиненная нефть

Рис 2. График ИТК и ОИ. Полуотбензинненая нефть

=195 =400 =535

= (2.2)

= 5,6

При 100% = 82% e=45%=0.45

При 0% = 5%

Таблица 6. Керосин

Рис 3.График ИТК и ОИ. Керосин

=190 =210 =223

= (2.3)

= 0,55

При 100% = 55%

При 0% = 38%

Таблица 7. Дизельное топливо

,

Рис 4. График ИТК и ОИ. Дизельное топливо

=250 =290 =313

= (2.4)

= 1,05

При100% = 60%

При 0% = 31%

2.5 Тепловой баланс колонны

тяжелый бензин: 120-180 = 0,7290; [1.стр 310]

керосин: 180-240 = 0,7900; [1.стр 322]

дизельное топливо: 240-350 = 0,8810; [1.стр 336]

жидкая фаза мазут: 350-к.к = 0,9890; [1.стр 348]

Переводим значения в :

: 0,7290+5*0,000870=0,73;

: 0,7900+5*0,000778=0,79;

: 0,8810+5*0,000660=0,88;

: 0,9870+5*0,000528=0,99

Таблица 8. Тепловой баланс дизельного топлива

Таблица 9. Тепловой баланс керосина

Таблица 10. Тепловой баланс тяжелого бензина

?Q1=50853,77-45954,6=4899,17 кВт;

?Q2=20602,21-15943,5=4658,7 кВт;

?Q3=8481,78-6280,9=2220,88 кВт;

?Q=?+? кВт. (2.5)

?Q=4899,17 +4658,7 =9557,87 кВт.

Расход циркуляционного орошения составит:

Gц.ор = = 20,56 кг/сек.

Gор= = 3,82 кг/сек.

Размещено на Allbest.ru