Ansys Fluent жүйесіндегі айқас - ағынды саптамалардың гидродинамикасын есептеу нәтижелері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрілігі

«Торайғыров Университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғам

ӘӨЖ Қолжазба құқығында

РЕФЕРАТ

МАЙЛЫ ГАЗДАҒЫ КӨМІРСУТЕКТЕРДІҢ С5+ ШОҒЫРЛАНУЫН ТӨМЕНДЕТУ МАҚСАТЫНДА, МҰНАЙДЫ БАСТАПҚЫ ӨҢДЕУ ҚОНДЫРҒЫЛАРЫНДАҒЫ НЕГІЗГІ АППАРАТТАРДЫҢ ЭНЕРГИЯ ТИІМДІЛІГІН АРТТЫРУ

7М07110-Технологиялық машиналар мен жабдықтар мамандығы бойынша магистр дәрежесін алу үшін дайындалған магистрлік диссертация

Магистрант К. Т. Болатова

(қолы)

Павлодар

2021

Кіріспе

Зерттеу тақырыбының өзектілігі

Көп компонентті қоспаларды бөлуге арналған масса алмасу процестері энергияны көп тұтынуды қажет етеді және олардың тиімділігі өндіріс экономикасын анықтайды. Көп компонентті қоспаларды бөлу әдістерінің көпшілігі фракциялау жабдықтарының жұмысына негізделген, атап айтқанда, ректификациялық бағандар. Сондықтан қазіргі уақытта мұнай өңдеу және мұнай-химия салаларын тиімді дамыту үшін энергияны үнемдеу мәселелеріне көп көңіл бөлінуде.

Массаалмасу фракциялау жабдықтарының негізгі элементі - ішкі байланыс құрылғылары екені белгілі. Қазіргі компьютерлердің есептеу мүмкіндіктерінің артуымен байланыс құрылғыларын жобалауды оңтайландыру саласындағы зерттеулерді дамытуда жаңа кезең басталды - есептеу гидродинамикасы әдістерін қолдана отырып масса алмасу процесінің гидродинамикалық параметрлерін үшөлшемді модельдеу (CFD) . Шетелде CFD модельдеуі айқас-ағынды саптамалардың жұмысын зерттеу үшін белсенді қолданылады, осыған байланысты айқас ағынды саптамалы байланыс құрылғыларындағы гидродинамиканы (бұдан әрі айқас ағынды саптамалар) зерттеуге қызығушылық танытылады.

Жұмыс мақсаты

Мұнайды бастапқы өңдеуге арналған қондырғылардың құрылымы мен технологиялық сызбаларын жетілдіру арқылы көп компонентті қоспаларды бөлудің энергия үнемдейтін технологияларын жасау.

Бұл мақсатқа келесі міндеттерді шешу арқылы қол жеткізіледі:

1) Технологиялық схеманы жетілдіруге, жоғары тиімді байланыс құрылғыларын пайдалануға, жылу алмасу жүйесін жетілдіруге, рециклдық ағындардың үлесін төмендетуге негізделген интегралды тәсілді қолдана отырып энергия үнемдеу технологияларын жасау;

2) Ansys Fluent есептеу гидродинамикасы бағдарламасындағы процесті имитациялау негізінде әр түрлі типтегі айқас-ағынды саптамалы байланыс құрылғыларының гидравликалық кедергісін зерттеу;

3) Жылу және массаалмасу мен динамикалық жабдықты есептеудің жаңа бағдарламаларын әзірлеу және сынау.

Қойылған мақсаттарды шешу әдістері

Қойылған міндеттерді шешу жүзеге асырылды: схемалық шешімдерді жақсарту арқылы алғашқы мұнай өңдеудегі көмірсутектерді фракциялау процестерінің энергия үнемдеу технологиясын құру, ректификациялық бағандардың әр түрлі аймақтарындағы байланыс құрылғыларын жобалау және жылу алмасу жүйесін оңтайландыру; CFD модельдеу негізінде байланыс құрылғыларының конструктивті жобалауын оңтайландыру.

Ғылыми жаңалық

1) Фракциялық жабдықтың жұмысын жақсарту негізінде мұнайды бастапқы өңдеу процестері үшін жаңа энергия үнемдейтін технологиялар жасалды.

2) Айқас ағынды саптамалы байланыс құрылғыларының екі түрі үшін гидравликалық кедергі коэффициентін есептеуге арналған формулалар ұсынылады: кесу бағыты гофр бағытына параллель; кесу бағыты гофр бағытына перпендикуляр.

3) Бағанның бос бөліміндегі бу жүктемесінің коэффициентін ескере отырып, айқас-ағынды саптамалы байланыс құрылғылармен ректификациялық бағанның диаметрін есептеу әдісі жасалған.

Қорғауға шығарылатын жағдайлар

1) Мұнайды бастапқы өңдеу қондырғыларына арналған көп компонентті қоспалар үшін фракциялау схемасын жетілдіру бойынша техникалық шешімдер.

2) Айқас-ағынды саптамамен жабдықталған жобаланған баған диаметрін анықтау әдісі.

3) Ansys Fluent жүйесіндегі айқас-ағынды саптамалардың гидродинамикасын есептеу нәтижелері.

Жұмыстың теориялық және практикалық маңызы

1) Әр түрлі қондырғылар үшін келесі техникалық-экономикалық көрсеткіштерді қамтамасыз ететін мұнай өңдеу және мұнай-химия кәсіпорындары үшін энергияны үнемдейтін технологиялар жасалды:

- мұнайды бастапқы өңдеуді (АҚ) орнату үшін: өнімділіктің 12, 5 % артуы (жылына 800-ден 900 мың тоннаға дейін), ашық мұнай өнімдерінің кірістілігін 96, 0-дан 97, 4 % дейін мұнайдағы үлесін жоғарылату; меншікті жылу кірісінің 4, 5 % төмендеуімен 360 °C температураға дейін қайнайтын фракциялардың құрамы төмен (5 %) мазут өндірісі.

2) Айқас ағынды саптамамен жабдықталған бағанның диаметрін анықтайтын жаңа тәсіл жасалды.

3) Ansys Fluent ортасында есептеу гидродинамикасы құралдарын қолдана отырып, олардың гидравликалық кедергісін оңтайландыру мақсатында айқас-ағынды саптамалардың әр түрлі конструкцияларының есептеу бағалауы жүргізілді.

4) Жылу алмасу жабдықтарын, сорғыларды және бағаналардың байланыс құрылғыларын таңдау және тексеру есебі бойынша үш бағдарлама әзірленді. Бұл бағдарламаларды мұнай-химия және мұнай өңдеу зауыттарының қондырғыларын жобалау кезінде қолдануға болады.

Жұмысты апробациялау

Жүргізілген зерттеулердің нәтижелері бойынша екі мақала жарияланды. Диссертациялық жұмыстың нәтижелері жас ғалымдар, магистранттар, студенттер мен мектеп оқушыларының «ХХ Сәтбаев оқулары» (Павлодар, 2020 ж. ), «ХХІ Сәтбаев оқулары» (Павлодар, 2021 ж. ) атты халықаралық ғылыми конференцияларында баяндалды.

Жұмыстың негізгі мазмұны

Кіріспеде жұмыстың өзектілігі негізделген, оның ғылыми және практикалық маңызы көрсетілген, зерттеудің негізгі мақсаттары мен міндеттері тұжырымдалған.

Бірінші тарауда зерттеу тақырыбы бойынша қазақстандық және шетелдік дереккөздерден алынған ғылыми әдебиеттерге талдау келтірілген. Байланыс құрылғыларының жіктелуі ұсынылған және есептеу гидродинамикасын қолдана отырып, байланыс құрылғыларының жұмысын есептеу негіздері талданған.

Екінші тарауда зерттеу әдістері қарастырылған. Көмірсутектерді фракциялау процестерінің технологиялық схемаларын әзірлеу кезінде зерттеу әдісі модельдеу жүйелерін (UniSim Design) пайдалану болып табылады. Жұмысты талдау және аппараттық оңтайландыру кезінде зерттеу әдісі CFD модельдеу (есептеу гидродинамикасы) болды.

Ansys Fluent жүйесінде орындалатын есептеулердің дәлдігі мен барабарлығын бағалау үшін FLEXIPAC 3. 5 Y типті құрғақ қарсы ағынды саптаманың қысым шығынын есептеу мысалында гидравликалық кедергіні зерттеу алдын ала орындалды және эксперименттік деректермен салыстырмалы талдау жүргізілді.

Үшінші тарау АҚ-800 мұнайды атмосфералық айдау қондырғысы мысалында көп компонентті қоспаларды фракциялаудың ресурстық-энергия үнемдейтін технологияларын дамытуға арналған. Ресурс-энергия үнемдейтін технологиялардың мәні ұтымды технологиялық схеманы анықтау, тиімді байланыс құрылғыларын таңдау, оңтайлы түзету параметрлерін таңдау және тұтастай алғанда қондырғының жылу алмасу схемасын тиісті өзгерту болып табылады. Осы бөлімде қарастырылған мұнайды атмосфералық айдау қондырғысы жылына 800 мың тонна шикі мұнайды келесі өнім ассортиментін алу арқылы өңдейді: тұрақсыз бензин, жеңіл және ауыр атмосфералық газойль, мазут және көмірсутекті газ.

Мұнайды бастапқы өңдеудің энергия үнемдейтін технологияларын әзірлеу міндеті нақты өнімділікпен салыстырғанда (жылына 800-ден 900 мың тоннаға дейін) мұнайды бастапқы өңдеу қондырғысы қуатының 12, 5 % ұлғаюына байланысты қондырғы жұмысын қарқындату міндетімен қатар шешілді.

Төртінші тарау Ansys Fluent жүйесінде есептеу гидродинамикасын (CFD модельдеу) қолдана отырып, айқас ағынды саптаманың жұмысын зерттеуге және гидравликалық кедергіні азайту үшін айқас ағынды саптамалардың гидродинамикасын талдауға арналған.

Сонымен қатар, есептеу гидродинамикасын қолдана отырып, айқас ағынды саптаманың гидравликалық кедергісі тұрғысынан құрылымдық жақсарту бойынша зерттеулер жүргізілді. Айқас ағынды саптамаларда пластиналар көлденең гофрлары бар кеңейтілген елек тәрізді беттерден тұрады. Гофрленген беттердің комбинациясы айқас ағынды саптама блогын құрайды.

Қорытынды

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.