Селективная очистка масляных дистиллятов. Учебное пособие

h2 – высота, занятая тарелками, м; h3 – зона ввода сырья, м;

h4 – высота нижней отстойной зоны, м.

где н – время пребывания экстрактного раствора в нижней отстойной зоне, ч (0,5–0,6 ч).

Н = h1+ h2 + h3 + h4 = 3,3 + 10,2 + 2 +4,1 = 19,6 м.

Расчет рафинатной испарительной колонны

В рафинатной испарительной колонне отгоняется основная часть NМП из рафинатного раствора, который поступает в колонну с температурой 278 ° С. Давление в эвапорационной зоне колонны составляет 0,014 МПа. Температура холодного орошения (рафинатного раствора), подаваемого на верхнюю тарелку колонны равна его температуре в экстракционной колонне и составляет 64 ° С. Температура верха колонны соответствует температуре кипения NМП при давлении в этой зоне и равна 137 ° С. После экстракционной колонны 15 % мас. рафинатного раствора подается на орошение верха испарительной колонны и5 % мас. рафинатного раствора подается на орошение верха отпарной колонны.

41

Материальный и тепловой балансы рафинатной испарительной колонны

Для определения материального баланса необходимо рассчитать, какое количество растворителя при температурных условиях колонны выделится из рафинатного раствора в виде паров и какое остается в растворе в виде жидкости.

Количество растворителя, остающегося в рафинатном растворе,

где gNМП – количество NМП, оставшегося в рафинатном растворе, кг/ч; Nр – количество рафината, кмоль/ч;

МNМП – молекулярная масса NМП, равная 99,13 г/моль;

КNМП – константа фазового равновесия NМП при условиях эвапорационной зоны.

Константу фазового равновесия определяем по формуле

КNМП=Р/П,

где Р– давление насыщенных паров NМП, МПа (см. приложение); П – давление в эвапорационной зоне, МПа.

Количество рафината находим по формуле

Nр = Gр исп. к/Mр,

где Gр исп.к.=Gр·0,95 – количество рафината в испарительной колонне, кг/ч;

Мр– молекулярная масса рафината, кг/кмоль.

Молекулярную массу рафината рассчитываем по формуле Крега

K q ,k;

Nр= LL =79кмоль/ч;

42

КNМП=, K,=30,7;

g NМП= 79 × 99,13 = 264 кг/ч. 30,7 -1

Расход NМП в парах рассчитываем по формуле g`NМП=GNМП– gNМП= 3898·0,8 – 264 = 2854 кг/ч,

где GNМП– массовый расход NМП в рафинатном растворе, кг/ч (80 % от NМП в рафинатном растворе, поскольку 15 % мас. рафинатного раствора подается на орошение верха испарительной колонны и5 % мас. рафинатного раствора подается на орошение верха отпарной колонны);

gNМП – массовый расход NМП, оставшегося в рафинатном растворе после испарения, кг/ч.

В табл. 4.8 представлен материальный и тепловой баланс рафинатной испарительной колонны. Тепловой баланс колонны составляют для определения температуры низа колонны.

Таблица 4.8

Материальныйи тепловой баланс рафинатной испарительной колонны

43

Определение диаметра рафинатной испарительной колонны

Определяем количество NМП в горячем орошении от острогои

gп= g`NМП +gNМПо.о..+gNМПг.о.о. = 2854 + 585 + 1003 = 4442 кг/ч.

где Vп – объем паров NМП, м3/с;

t– температура верха колонны, ° С; Ммп – молярная масса NМП.

44

Определяем диаметр колонны по формуле

Расчет рафинатной отпарной колонны

После отгона основного количества растворителя в рафинатной испарительной колонне в рафинате остается небольшое количество NМП, которое удаляется в рафинатной отпарной колонне с помощью водяного пара, подаваемого в низ колонны. Давление в эвапорационной зоне колонны составляет 0,014 МПа.

Определение температур верха и низа колонны

Температура входа рафинатного раствора в отпарную колонну принимаем на 15 ° С выше температуры рафинатного раствора на выходе из рафинатной испарительной колонны (после нагрева в теплообменнике).

В колонну на орошение подается 5 % рафинатного раствора, соответственно расход NМП в остром орошении составляет:

GNМПо.о.= 0,05·GNМПр.,

где GNМПо.о.– расход NМП в остром орошении, кг/ч; GNМПр.– расход NМП в рафинатном растворе, кг/ч.

GNМПо.о.= 0,05·3898 = 195 кг/ч.

Расход паров NМП, удаляемых из рафинатного раствора, складывается из расхода NМП в остром орошении и жидкого растворителя испарительной колонны:

gNМП = GNМПо.о. + GNМП исп.,

45

где gNМП – расход паров NМП, удаляемых из рафинатного раствора, кг/ч;

GNМПо.о.– расход NМП в остром орошении, кг/ч;

GNМПисп.– расход жидкого NМП изиспарительной колонны, кг/ч. gNМП=195 + 849 = 1044 кг/ч.

Расход рафината в остром орошении составляет:

ро.о..= 0,05·Gр.,

где ро.о. – расход рафината в остром орошении, кг/ч; Gр.– расход рафината в рафинатном растворе, кг/ч.

Gро.о.= 0,05·22131 = 1107 кг/ч.

Температуру низа колонны находим как температуру остатка, охлажденного вследствие испарения NМП с учетом теплотынагрева

1!вх8МП– энтальпия жидкого NМП при температуре верха колонны,

кДж/кг;

1!о.о8МП– энтальпия жидкого NМП при температуре орошения,

46

Температура верха отпарной колонны определяем как температуру кипения NМП при давлении его насыщенных паров

Температура верха колонны равна 108 ° С – температура кипения N-метилпирролидона, соответствующая данному парциальному давлению.

Определение диаметра отпарной колонны

Определяем количество NМП в горячем орошении от острогои массовый расход паров под верхней тарелкой, кг/ч:

ны, кДж/кг;

47

H!вп8МП – энтальпия паров NМП при температуре верха колонны,

кДж/кг;

1ж8МП

!о.о. – энтальпия жидкого NМП при температуре орошения,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

48

Очистка избирательными растворителямиявляется основным процессом традиционной технологии производства масел,предназначена для удаления из масляных дистиллятов и деасфальтизатов смолистых веществ, ПАУ, нафтено-ароматических с короткими боковыми цепями, серосодержащих и металлорганических соединений. В этом процессе закладываются важные эксплуатационные характеристики базовых масел: вязкостно-температурные свойства и стабильность против окисления, нагаро- и лакообразования. Эффективность селективной очистки обусловлена качеством сырья, природой и расходом растворителя, температурой процесса, кратностью обработки, особенностями оформления блока экстракции. Очищенный продукт – рафинат – имеет по сравнению с сырьем меньшие плотность, вязкость, кислотность, коксуемость и более высокую температуру застывания.

49

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Ластовкин В.А., Радченко Е.Д., Рудин М.Г. Справочник нефтеперера-

ботчика. – Л.: Химия, 1986. – 214 c.

2.Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. – Ч 3. – М.:

Химия, 1978. – 424 с.

3.Томина Н.Н., Пимерзин А.А., Агафонов И.А., Жилкина Е.О., Антонов С.А., Тыщенко В.А. Технология производства смазочных масел и спецпродук-

тов.М.:Леганд, 2014. – 240 с.

4.Казакова Л.П., Крейн С.Э. Физико-химические основы производства нефтяных масел. – М: Химия, 1978. – 390 с.

5.Томина Н.Н., Максимов Н.М., Пимерзин А.А. Методы очистки нефтяных фракций. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2014. – 296 с.

6.Русановский Е.С. Установка селективной очистки масел фенолом. – М:

Химия,1976. –390 с.

7.Томина Н.Н., Власов В.Г. Очистка масел селективными растворителями.

–Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2001. – 24 с.

9.Технологический регламент установки селективной очистки масел N- метилпирролидоном. – Новокуйбышевск: НЗМП, цех 23.

10.Яушев Р.Г., Кушнир И.Л., Багаутдинов Д.Т., Мирзаянов Ф.М., Фаизов

Р.М. Проблема коррозии в процессе N-метилпирролидоновой очистки масел// Химия и технология топлив и масел. –1996.– №7–8.–C. 32–33.

11. Поташников Г.Л., Вишневский А.В., Охрименко Н.В., Беркович С.Р. Ре-

конструкция установки селективной очистки для замены фурфурола N- метилпирролидоном// Химия и технология топлив и масел. – 1994.– №11–12.– C.15–18.

12.Шафранский Е.Л., Карташов М.В., Фомин Н.И., Суздальцев Н.И., Та-

расов А.В. Освоение работы установки селективной очистки масел N- метилпирролидоном по технологии фирмы «ТЕКСАКО» (США) //Нефтепереработка и нефтехимия.–1996.– №6.–C.4–6.

13.Каракуц В.Н., Махов А.Ф., Сайфуллин Н.Р., Яушев Р.Г, Багаутдинов Д.Г., Теляшев Г.Г., Нигматуллин Р.Г. Замена фенола N-метилпирролидоном на установке селективной очистки масляного сырья // Химия и технология топлив

имасел. –1995. – № 6.–C.7–13.

50