Ректификациондық колонналар

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 26 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ
Кіріспе 6
1 Әдеби шолу 7
1.1 Жалпы үрдістің жүрүі 7
1.2 Ректификациондық колонналар 8
1.3 Қарапайым колонна үшін материалдық баланс 10
2 Үрдістің физика- химиялық негізі 12
2.1 Қондырғының технологиялық сызбанұсқасының сипаттамасы 12
3 Қондырғының материалдық балансы 14
4 К-5 екіншілік айдау колоннасының жылулық балансы 17
5 К-5 бензинді екіншілік айдау колоннасының конструктциясын 19
есептеу
6 Колонна диаметрін есептеу 23
7 Беріктігін есептеу 26
Қорытынды 28
Қолданылынған әдебиеттер 29

КІРІСПЕ

Қазба отындардың әр түрлілігі – көмір, мұнай және газ екендігі
адамзатқ тарихынын белгілі. Қазіргі таңға дейн отын ретінде және энергия
көзі ретінде қолданып келеді. Әсіресе заманауй экономикалық маңызы бар
отынғ мұнай және газ жатады. Мұнай мен газдан алынатын өнімдер өндірістің
барлық саласында, көліктің барлық түрінде, әскери және халық тұрмысында,
ауыл шаруашылығында, энергетика саласында т.б қолданылады. Соңғы бірнеше он
жылдықта мұнай және газдан әр түрлі химиялық заттар, пластмассалар,
синтетеикалық талшықтар, каучуктар, лактар, бояғыштар, жуғыш заттар,
минералды тыңайтқыштар және де басқа заттар өндіре бастады.
Қазақстан Республикасының мұнай өнімдеріне ішкі қажеттіліктері мұнайды
өндіру көлемімен салыстырғанда өте аз мөлшерде, сондықтан республиканың
мұнай – газ саласы көбінесе экспортқа бағытталған: сыртқы нарыққа мұнай
көлемінің 90% бағытталады. 2013 жылы Қазақстан экспортқа 60,8 млн тонна
мұнайды шығарған, бұл көрсеткіш 2012 жылмен салыстырғанда 6,5 есе көп.
Осындай көп мөлшердегі мұнай және газ қорына ие болса да, Қазақстан
өзінің газға деген ішкі сұранысын қанағаттандыра алмай отыр. Қазіргі
кездегі магистралдық газ тасымалдау жүйесі Қазақстанның барлық облыстарын
газбен қамтамасыз етуге бейімделмеген, сондықтан инвестициялық
модернизацияға мұқтаж.
Оның үстіне отандық мұнай – газ шикізаты бірнеше ерекшеліктерге ие:
-   мұнай - газ қорының игеріліп жатқан қорының 50% қиын әдіспен
өндіріледі. Оның басым бөлігінің өндірілу мөлшері кемуде;
-   мұнай - газ ресурсының негізгі көлемі алынуы қиын болған тұзды
қатармен байланысты болып келеді. Каспий маңы ойпатының күрделі
коллекторлық қасиеттерге ие болған кеніш орындарының құрамы күкіртті сутегі
мен көмірқышқыл газының көлемімен сипатталады;
-   көптеген газ кеніштері майда кеніш санатына жатады, олардың жалпы
қоры барлық қордың 1,5% аспайды.

1 Әдеби шолу

1.1 Жалпы үрдістің жүрүі
Қарапайым және күрде қоспалардыңректификациясы үздікті және үздіксіз
жұмыс істейтін колонналарды жүзеге асырылады.Үздікті жұмыс істейтін
колонналар аз өнімділікті өндірісте қолданылады керектігіне қарай жоғары
айқындылықты бөлу мен үлкен санды фракцияны жүзеге асыруда да қолданылады.
Ондай құрылғының классикалықсызбасы 1-суретте көрсетілген.

1-сурет - Үздікті ректификация 2- сурет - Екі компонентті үздіксіз
құрылғысының сызбасы: 1 – куб, 2 – ректификациондық құрылғы сызбасы:
ректификациондық колонна, 3 – 1- жылытқыш, 2-ректификациондық
конденсатор-тоңазтқыш, 4 – колонна, 3-жылуалмастырғыш,
аккумулятор, 5 – тоңазтқыш, 6 – 4-конденсатор-тоңазтқыш,
сорғыш. Сызықтар: I – шикізат, 5-қайнатқыш.Сызықтар: I – шикізат,
II-булар, III – жоғарыдағы шикізат II-изопентан, III-н-пентан
буы, IV – жоғарығы шикізат,
V-суландырғыш VI-кубдық қалдық,
VII-су, VIII-су буы

Шикізат айдағыш куб 1ге жоғарыдан түседі оның диаметрі 23, ол жерде
бумен жылыту жүреді.Ректификациондық құрылғының бастапқы жұмысы кезінде
қоспа компонентінің ұшқыщ заттарын жинап алады, мысалға бензолды головка,
сосын айдау температурамын жоғарылатып қайнау температурасы жоғарырақ
компоненттерді (бензол, толуол т.б) айдауға кіріседі. Қайнау температурасы
одан да жоғары компонент қоспалары кубта кубтық қалдық құрып
қалады.Ректификация процессінің аяқталуымен ол ұалдықты суытып сорып
алады.Процесстің үздіктілігі жылудың шамадан тыс жұмсалуы мен қондырғының
өндіргіштігінің аздығымен түсіндіріледі.
Үздіксіз жұмыс жасайтын құрылғы жаңа айтылған кемшіліктердің бәрінен
ажыратылған. Құрылғының принципиальды сызбасы 2суретте көрсетілген.
Шикізат жылуалмастырғыш 1 арқылы жылытқышқа 2 түседіодан соң
ректификациондық колоннаның 3 әртүрлі деңгейіне өтеді. Төменгі фракциялар
жытылқыш 4 те қызып қайтаданректификационды колоннаға лақтырылады. Осы
кезде ең ауыр бөлігі қыздырғышқа колоннаның төменгі жағымен түсіп сұйық
қалдықпен бірге ары қарай ауыр фракцияның өңделуіне жібіріледі. Ал
жеңілфракция конденсатор-тоңазытқышқа 5 түсіп, одан ары аккумуляторға 6
түсіп бөліктерімен суландырушы колоннаға артқа қарай түсіп, қалған
бөліктері жеңіл фракцияның өңделуіне жіберіледі.
Ректификациондық колонналар алынатын заттың мөлшеріне қарай қарапайым
және күрделі деп бөлінеді.Алғашқысында ректификация кезінде екі өнім
алады.Екіншілері үш немесе одан да көп өнім алуға арналған. Олар өз
кезегінде бірнеше қарапайым колонналар жиынтығын құрайды, әрбіреуі оған
түсетін қоспаға екіден кем болмайды.
Әрбір қарапайым колоннада итергіш және концентрациялық секциялар
болады. Итергіш немесе қарсы тұрушы секция шикізат енгізілетін бөліктен
төменірек орналасады. Бөлуге арналған шикізат түсетін тарелка,
тамақтандырушы тарелка деп аталады.Итергіш секцияның негізгі шикізаты болып
сұйық қалдық табылады. Концентрациондық немесе қатаңдатқыш секция
тамақтандырушы секцияның астында орналасқан. Осы секцияның негізгі шикізаты
ректификат булары болып табылады.Ректификациондық колонналардың дұрыс
қалыпты жұмысы үшін конденсациондық секция колоннасынан су келу керек,
жылуыды еңгізу арқылы және ыстық су буы арқылы итергіш секцияға түседі.

1.2. Ректификациондық колонналар
Ректификациондық колонналар тарелкалы, роторлы, насадкалы және т.б.
болып бөлінеді.Қысымға тәуелділігіне қарай ректификациондық колонналар
қысымы жоғары колонналар атмосфералық және вакуумды болып
бөлінеді.Біріншілері мұнай мен бензиннің стабилизациясында, крекинг
құрылғыларында газофракционирлеуде, гидрогенизация процесстерінде
қолданылады. Атмосфералықжәне вакуумды ректификациондық колонналармұнай,
мұнайқалдықтары мен дистилляторларды айдауда қолданылады.
Насадкалы колоннада бу мен сұйықты бірдей мөлшерді таратып орналастыру
үшін— 1 (3сурет.) насадка ретінде — 2 әртүрлі материалдарданшарлар,
призмалар, пирамидалар, цилиндрларқолданылады.

3-сурет. Насадкалы колонна сызбасы: 1- насадка қабаты,
2-бөлуші тарелка, 3-бөлуші сұйық, 4-жолкөрсетуші конус.

Насадканы арнайы тарелкаға шашыраптып орналастырады— 4 онда флегмамен будың
өтуіне арналған ойық болады — 3. Насадқаны қолданумақсаты флегмамен соғысу
аймағы үлкен болғандықтан оған будың араласып кетпеуі үшін.Осыған
байланысты насадқа бірнеше қабаттарға бөлінеді, ал насадкалар
орналастырылатын тарелкалар келіп жатқан ағынды бөліп тұрушы арнайы
конструкциялы болады. Насадкалы колоннаны қолдану тиімділігі өте
жоғары.Кемшіліктері: 1) насадканы ылғи насадканы жауып жұмыс істеуін
нашарлататын қалатын шайырлы бөлшектерден тазалап отыру үшін колоннадан
алып шығып отырады.2)бу қысымы мен флегмаға тусушінің санын арнайы мөлшерде
қадағалап отыру.

4 - сур. - Қалпақты құрылғы
тарелкалары: 1-пластина, 2-
стакан, 3-қалпақ , 4 бу
патрубогы , 5-қалпақ кесінділері
,6-сақиналы аймақ , 7 бөгет 8-
колоннаның қабырғасы.

Тарелкалық колонналарда 1 (4сурет ) флегма мен будың әсерлесу аймағын
үлкейту үшін арнайы конструкиялы насадкалы тарелка қолданылады. Тарелка өз
кезегінде формасын өзгерткен пластинаға ұқсайды 4 және жауып тұрушы қалпақ
3 сілтімен бірге 5 (кесінділері).патрублар, сақиналы аймақ арқылы 6 және
тесіктер арқылы тарелкаға сұйық қабаты арқылы өткізіледі.Сұйық қабатының
тұрақтылығын жерасты аралықпен тұрақты етеді(перегорордок) 7. Артық
салмақты ағып кететін станканмен т-мен жатқан тарелкаға салады. Тарелкалы
колоннаның жұмыс істеу негізі флегма мен газдың бірге байытылуымен тығыз
бацланысты, газ қысым астында жүреді соның өтуі арқасында жоғарыдан төменгі
қабатқа әрбір тарелкаға флегма өтеді. Соның арқасында бу флегмадан
кішкентай көпіршік болып бумен сұйықтың араласу аймағына өтеді.
Тарелкалардың конструкциясыәрқилы. Сеткалы, решеткалы, каскадты,
клапанды, инжекционды және комбинирленген тарелкалар қолданылады.
Өндірісте ректификациондық колоннаның күрделі құрылғылары
қолданылады, ол әртүлі колонналар мен әрқилы типтерді біріктіреді.
Колонналардың қосылу мүмкіндігі бар:

Соңғысы алдыңғы колоннадағы ауыр шикізатты алып отырады ол өз кезегінде
оның алдындағы колонна ұшін флегма қызметін атқарады. Ілініп тұрған колонна
көмекші, оған әр колоннадан алынған дистилятор түсіп ұосымша тазалауға
түсіреді.
Көмекші колонналардың қалдықтары артқа қарай негізгі колоннаға
лақтырылады.Бір біріне көмектесуші колонналардың қосылуы мүмкін, ол уақыт
колоннаның бірінде негізгі шикізат шықса( төменгі орналасқан цикл бойынша)
ал екіншісі флегма қызметін атқарады (цикл бойынша жоғары да
орналасқан).Көмекші колонналар әртүрлі концтрукцияға ие бола алады, әртүрлі
тарелка типтері де болады, технологиялық шарттары (қысым, температура)
т.бәртүрлі болады.

1.3. Қарапайым колонна үшін материалдық баланс
Қарапайым колонна үшін материалдық баланс режимі келесідей болады:

Мұндағы L және α – аз қайнайтын компонентті шикізат үшін концентрация мен
шикізат мөлшері (АЕК); D және xD – АЕК колоннаның жоғары жағынан келетін
ректификат концентрациясы; Rжәне xR – колоннаның төменгі жағынан келетін
қалдық мөлшері мен оның концентрациясы;
Ректификационды колоннаны қорғашан ортадан алыстады, сондықтан ортаға
жылудың шығып кетуі аз осы арқылы жылулық балансты азайтуға болады. Барлық
ректификациондық колонна үшін жылулық баланс теңдеуі бірдей, келесідей
өрнектеледі:

Мұндағы L-колоннаға түсетун шикізат мөлшері, кг; е- ібулы фазада
температура кезіндегі шикізат бөлігі t0; qпt0 – температураны колоннаға
еңгізу кезіндегі булар энтальпиясы t0, ккалкг; (1-е) – сұйық фаза
бөлігі;qжt0 – температуре кезіндегі сұйық энтальпиясы t0, ккалкг; QR
–қыздырғыш арқасындағы еңгізілетін жылу мөлшері ккал; DqпtD –температура
кезіндегі ректификатқа бумен енген жылу мөлшері tD, ккал; RqжiR –белгілі
температура кезіндегі еңгізілген сұйықтың жылу мөлшері tR, ккал; QD –
сумен тазаланып алынған жулы мөлшері, ккал.
Бұл теңдеу бойынша QDтабуға немесе керісінше QRтабуға болады.Егер колонна
қыздырғышсыз жүмыс істесе,онда QR=0.
Температуралық режим процесстің негізгі параметрі болып табылады, ол заттың
ректификациясымен реттеліп отырады. Ең маңызды температуралық нүкте болып
еғгізілетін шикізат пен ректификация өнімінің температуарсы табылады.
Ректификациондық колоннаның температуралық режимін біртекті булану
кезіндегі қисықтар көмегімен анықтауға болады.
Айдалатын мұнай жеңіл болған сайын, қисық тұзу емес, ал буландырғыштағы
қысым аз болған сайын мұнайдың шығатын жеріндегі температура аз болады.
Мұнайды атмосфералық қсым кезінде айдаукезінде шикізат температурасы
(ректификациондық колоннаға шикізат енер кезде) 320-360 0С болады.
Жанындағы нүктелердің температурасы нольдікке келеді ол парциальды қысымға
тең. Алынатын заттың фракциондық құрамы және енгізілетін су буы жанындағы
нүктедегі температуралары мынағын тең: лигроинды дистиллятта 135-165 0С,
керосиндіде 165-225 0С, дизельдіде 210-265 0С, веретендіде 245-270 0С,
машиналыда 270-290 0С, жеңіл цилиндрде 290-320 0С, ауыр цилиндрде 320-360
0С. Мұнайлы будың температурасын100%-дық қисық бойынша анықтайды сонымен
қатар қоспының парциальды қысымы су буымен қосқандағына да пайызбен
анықтайды.Колоннадағы қалдық температурасы су буымен жұмыс істесе ондағы
температура 20-40 0С Мұнай мен оныңқалдықтарын фракциондау кезінде
дистилляттың үлкен мәнін алады. Мұнай бөлулер үшін азколонналы жүйе
қолданылады.
АВТ ның күрделі колонналары келесі түрлерге бөлінеді: вакуум колонналар,
бу айдаушы колонналар. Бу айдаушы колонналарда жеңіл фракцияларды су
буымен айдау жүреді.Конструктивті айдаушы колонналар ректификациондық
колонналардың ішінде орналастырылуы мүмкін немесе арнайы жеке колонкаларда
болуы мүмкін.Ішкі айдағыш колонналар өзіне орта есеппен 2-3 қақпалы
тарелка, бір саңырау мойындықты болуы мүмкін. Осы мойындықпен мұнай булары
төменгі секциялан жоғарысына арапылады. Төзімді айдаушы колонналар
бірсекциялы немесе көп секциялы болады. Жандық итеру айдауға сәйкес үстіңгі
тарелка арқылы ағып өтеді. Қажетті шартына қарай төзімді колнналар4 пен 8
аралығында тарелкаға ие бола алады.

5-сурет - ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.