2721 Методичнi вказівки та контрольні завдання (стр. 10 )

Сировину насосом 1 подають через теплообмінник 2 у деаератор 3. У теплообміннику вона нагрівається рідким фурфуролом, що відводиться з колони 26. Деаерацію проводять водяною парою у вакуумі. Повітря та водяну пару відкачують за допомогою вакуум-системи. Сировину, що відводять з низу деаератора 3 насосом 6, охолоджується в теплообміннику 8, повітряному 9 і водяному 10 холодильниках та надходить у нижню частину роторно-дискового екстрактора 12. У верхню частину цього екстрактора насосом 27 подають безводний фурфурол із буферної ємкості, розміщеної нижче колони 26. Заздалегідь безводний розчинник охолоджують в теплообміннику 2 та повітряному холодильнику 7.

Для створення необхідного температурного градієнта в екстракторі, а також для підвищення чіткості розділення та збільшення виходу рафінату передбачають циркуляцію екстрактного розчину через холодильник 13 і повернення насосом 11 псевдорафінату з відстійника 13' у нижню частину екстрактора. Рафінатний розчин з верху екстрактора 12 відводять у приймач 4, а екстрактний розчин із правої частини відстійника 13' насосом 14 спрямовують у секцію регенерації розчинника.

Рафінатний розчин, що відводиться з приймача 4, подають насосом 5 через теплообмінник 18 і трубчасту піч 20 у колону 15. У цій колоні з рафінатного розчину під вакуумом регенерується основна частина фурфуролу. Пари безводного фурфуролу з колони 15 надходять в апарат повітряного охолодження 33, а потім у холодильник 34; звідси фурфурол стікає у вакуум-приймач 35. Із приймача 35 безводний фурфурол як зрошення подають насосом у колони 15, 24, 29 та 32. Надлишок фурфуролу спрямовують у секцію екстракції.

Рафінатний розчин із низу колони 15 перетікає у відпарну колони 16, де решта фурфуролу відганяється за допомогою водяної пари, що подається у нижню частину колони. Парова суміш фурфуролу та води з верху колони 16 надходять у апарат повітряного охолодження 41; конденсат проходить холодильник 40 та стікає у вакуум-приймач 39. Водний фурфурол насосом 38 подають у відстійник 45. Рафінат із низу колони 16 насосом 17 через теплообмінник 18 та апарат повітряного охолодження 19 виводять з установки в резервуар.

Екстрактний розчин із відстійника 13' подається через теплообмінники 8, 23 і 21 у трубчасту піч 20, звідки він спрямовується у випарну колону 24 для відгону водного фурфуролу. У цій колоні випаровуються до 30 % мас. фурфуролу та уся волога, що міститься в екстрактному розчині. Парова суміш фурфуролу та води, що виходить із верху колони 24, конденсується в теплообміннику 23, і конденсат, що утворюється, надходить у сушильну колону 26 для зневоднення фурфуролу.

Екстрактний розчин із низу колони 24 насосом 25 спрямовують через трубчасту піч 28 в евапоратор високого тиску 29. Пари фурфуролу з апарата 29 конденсуються в теплообміннику 21, і конденсат надходить у нижню частину сушильної колони 26, яка є збірником безводного фурфуролу. Частина парів з евапоратора 29, минаючи теплообмінник 21, спрямовується під нижню тарілку колони для підтримування температурного режиму колони 26.

Парова суміш фурфуролу та води, що виходить із верху колони 26, спрямовується в холодильник 42, конденсується, і охолоджений конденсат збирається у відстійнику 45.

Екстракційний розчин із евапоратора високого тиску 29 насосом 30 подається в евапоратор низького тиску 32, де фурфурол випаровується за рахунок перепаду тиску. Пари безводного фурфуролу з верху евапоратора 32 разом з парами безводного фурфуролу з випарної колони 15 конденсуються, охолоджуються, і конденсат стікає у вакуум-приймач 35. Із евапоратора 32 частина екстрактного розчину насосом 37 через холодильник 13 та відстійник 13' подається у низ екстрактора 12. Решта екстрактного розчину перетікає у відпарну колону 31, де під вакуумом та за допомогою перегрітої водяної пари відбувається остаточне відпарювання фурфуролу. На верх колони 31 насосом 48 подається як зрошення “легке мастило” з відстійника 49.

Парова суміш фурфуролу та води, що виходить із верху колони 31, спрямовується в систему вологих парів, що відводяться з колони 16, конденсується, і охолоджений конденсат збирається у вакуум-приймачі 39.

Екстракт із низу колони 31 насосом 36 через кінцевий апарат повітряного охолодження спрямовують в резервуар.

Зневоднений фурфурол із вакуум-приймача 39 спрямовується у відстійник 45, де він розділюється на два шари: нижній – вологий фурфурол – є зрошенням колони 26; верхній – фурфурольна вода – надходить у додатковий відстійник 49, який розділений на три секції. Фурфурол, що відстоявся, з першої секції відстійника 49 разом із вологим фурфуролом із відстійника 45 насосом 46 подають в колону 26. Фурфурольну воду з другої секції відстійника 49 насосом 47 через теплообмінник 44 спрямовують в колону 50 для відгонки фурфуролу; в низ цієї колони подається перегріта водяна пара. Парова суміш води та фурфуролу з верху колони 50 надходить у конденсатор-холодильник 43, звідки конденсат надходить у відстійник 45. Вода з колони 50 відходить у спецканалізацію. У третій секції відстійника 49 накопичується “легке мастило”, що спрямовують насосом 48 у відпарну екстрактну колону 31 для регенерації фурфуролу.

5.2.1 Матеріальний баланс процесів екстракції та регенерації [2].

Витрати, кг/год, рафінату і екстракту обчислюють за формулами

, .

(83)

Кількість рафінатного розчину:

.

(84)

Витрата, кг/год, фурфуролу, що надходить в екстрактор:

.

(85)

Кількість фурфуролу в рафінатному та екстрактному розчинах:

, .

(86)

Кількість екстрактного розчину:

.

(87)

Перевірка матеріального балансу екстракційної колони:

.

(88)

Мольна маса екстракту визначається за формулою

.

(89)

Мольну концентрацію фурфуролу в екстрактному розчині, що надходить у відпарну колону, визначають за формулою

,

(90)

де Р1 – абсолютний тиск, ат, насиченої пари фурфуролу при температурі tп (див. табл. А.8 [24]).

Масову концентрацію фурфуролу в екстрактному розчині, що надходить у відпарну колону, визначають за формулою

,

(91)

де Мф – мольна маса фурфуролу (С5Н4О2).

Кількість фурфуролу в екстрактному розчині, що надходить у відпарну колону, визначають за формулою

.

(92)

Кількість фурфуролу в екстракті, що виходить із відпарної колони:

.

(93)

Кількість парів фурфуролу, що виходить з верху відпарної колони, визначають із матеріального балансу цієї колони:

.

(94)

Кількість фурфуролу в рафінаті, що виходить із рафінатної колони:

.

(95)

Кількість парів фурфуролу, що виходить з верху рафінатної колони, визначають із матеріального балансу цієї колони:

.

(96)

Мольну концентрацію фурфуролу в паровій суміші, що виходить з верху фурфурольної колони, визначають за формулою

,

(97)

де Рф – абсолютний тиск, мм рт. ст., насиченої пари фурфуролу при температурі tв (див. табл. А.8 [24]).

Масову концентрацію фурфуролу в паровій суміші, що виходить з верху фурфурольної колони, визначають за формулою

,

(98)

де Мв – мольна маса води (Н2О).

Масову концентрацію фурфуролу хф у водному фурфуролі при температурі tво визначають за таблицею А.9 або за графіком на рис. А.10 [24].

Кількість парів фурфуролу, що надходить у конденсатор-холодильник з фурфурольної колони, визначають за формулою [2]

.

(99)

Кількість фурфуролу у водному фурфуролі, що подається у фурфурольну колону як зрошення, визначають за формулою

.

(100)

Кількість води у водному фурфуролі, що подається у фурфурольну колону як зрошення, визначають за формулою

.

(101)

Кількість парової суміші, що виходить з верху фурфурольної колони, визначають за формулою

.

(102)

Мольну концентрацію фурфуролу в екстрактному розчині, що відводиться із фурфурольної колони, визначають за формулою

,

(103)

де Рн – абсолютний тиск, ат, насиченої пари фурфуролу при температурі tн (див. табл. А.8 [24]).

Масову концентрацію фурфуролу в екстрактному розчині, що відводиться із фурфурольної колони, визначають за формулою

.

(104)

Кількість екстрактного розчину, що відводиться з низу колони:

.

(105)

Кількість фурфуролу, що відводиться з низу фурфурольної колони:

.

(106)

Кількість фурфуролу, що відводиться з фурфурольної колони як боковий потік, визначають за формулою

.

(107)

Об'ємну витрату, м3/с, пари визначають за формулами:

- на верху колони	,	(108)
- у низу колони	.	(109)

5.2.2 Діаметр і висота фурфурольної колони.

Допустима швидкість парів у вільному перерізі колони:

,

(110)

де ρр, ρп – густина рафінату та суміші парів фурфуролу і води відповідно, кг/м3.

Значення ρп, кг/м3, визначають за такою залежністю:

.

(111)

Значення ρр, кг/м3, визначають залежно від tв та ρ420 за графіком (рис. А.11) [2].

Діаметр колони D', м, розраховують за формулою (46). За отриманим значенням D' визначають стандартизований діаметр корпуса колони Dк (див. с. 27).

Висоту колони визначають за формулою (51), при цьому

; ,

(112)

де Vр. р, Vе. р – об’ємна витрата рафінатного й екстрактного розчину відповідно, м3/год; τ1 – час відстоювання рафінадного розчину у відстійній частині колони, год, τ1 = 1,2 – 1,5 год [2]; τ2 – час відстоювання екстрактного розчину у відстійній частині колони, год, τ2 = 0,5 – 1,0 год [2]; F – площа поперечного перерізу колони, м2.

При визначенні висоти тарілчастої частини екстракційної колони Нт за формулою (52) відстань між тарілками беруть на рівні Н = 0,15 – 0,6 м [17], а кількість тарілок беруть за даними [2].

Об’ємні витрати рафінатного та екстрактного розчинів визначають за такими співвідношеннями:

,	(113)
,	(114)

де ρр, ρе, ρфв, ρфн – густина рафінату при температурі tв, густина екстракту при температурі tн, густина фурфуролу при температурах tв та tн відповідно, кг/м3.

Значення ρфв та ρфн, кг/м3, визначають залежно від температури за таблицею А.10 [2].

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Адельсон и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. – М.: Гостоптехиздат, 1963. – 310 с.

2. Гусейнов расчеты процессов переработки нефти/Д. А. Гусейнов, Ш. Ш. Спектор, Л. З. Вайнер. – М., Л.: Химия, 1964. – 308 с.

3. Кузнецов процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности/А. А. Кузнецов, С. М. Кагерманов, Е. Н. Судаков. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1974. – 344 с.

4. Скобло и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности/ А. И. Скобло, И. А. Трегубова, Ю. К. Молоканов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1982. – 584 с.

5. Молоканов и аппараты нефтегазопереработки. – 2-е изд. – М.: Химия, 1987. – 368 с.

6. Плановский и аппараты химической и нефтехимической технологии/А. Н. Плановский, П. И. Николаев. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1987. – 496 с.

7. Эмирджанов технологических расчетов в нефтепереработке и нефтехимии/Р. Т. Эмирджанов, Р. А. Лемберанский. – М.: Химия, 1989. – 192 с.

8. Врагов процессы и оборудование химических и нефтеперерабатывающих производств. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2005. – 208 с.

9. Трубчатые печи: каталог. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990. – 31 с.

10. Катц по добыче, транспорту и переработке природного газа: пер. с англ./Д. Л. Катц, Д. Корнелл, Р. Кобаяши; под ред. Ю. П. Коротаева, Г. В. Пономарёва. - М.: Недра, 1965. – 676 с.

11. Расчёты по процессам и аппаратам химической технологии/ О. Флореа, О. Смигельский. – М.: Химия, 1971. – 448 с.

12. Рамм газов. – М.:Химия, 1976. – 654 с.

13. Дытнерский и аппараты химической технологии: учебник для вузов. - 2-е изд. - в 2 кн. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. – М.: Химия, 1995. – 368 с.

14. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник: в 2 кн. – кн. 2/под ред. . – М.: Логос, Высшая школа, 2003. – 872 с.

15. Бекиров и заводская обработка природных и нефтяных газов. – М.: Недра, 1980. – 283 с.

16. Плановский и аппараты химической технологии/А. Н. Плановский, В. М. Рамм, С. З. Каган. – М.: Госхимиздат, 1962. – 846 с.

17. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: справочник/под ред. . – М.: Химия, 1979. – 568 с.

18. и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. – М.: Недра, 2000. – 677 с.

19 Кузнецов основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов: справочное пособие/ А. А. Кузнецов, Е. Н. Судаков. – М.: Химия, 1983. – 224 с.

20 и др. Переработка нефтяных и природных газов. – М.: Химия, 1981. – 472 с.

21 Черножуков переработки нефти и газа: в 3 кн. Часть 3. - 6-е изд. – М.: Химия, 1978. – 424 с.

22 Справочник нефтехимика: в 2 томах. Т. 1./под ред. . – Л.: Химия, 1978. – 496 с.

23 Справочник нефтепереработчика/под ред. и др. – Л.: Химия, 1986. – 648 с.

24 Гурвич растворители в переработке нефти/ В. Л. Гурвич, Н. П. Сосновский. – М., Л.: Гостоптехиздат, 1953. – 320 с.

ДОДАТОК А

(довідковий)

1 – Середня масова теплоємність деяких газів

при постійному тиску, кДж/(кг×К)

Температура, К	Кисень О2	Азот N2	Оксид вуглецю СО	Діоксид вуглецю СО2	Водяна пара Н2О	Діоксид сірки SO2
273	0,9148	1,0304	1,0396	0,8147	1,8594	0,6071
300	0,9169	1,0308	1,0400	0,8286	1,8632	0,6150
500	0,9391	1,0362	1,0484	0,9207	1,9004	0,6682
700	0,9688	1,0500	1,0664	0,9906	1,9557	0,7122
900	0,9960	1,0697	1,0894	1,0463	2,0181	0,7415
1100	1,0182	1,0886	1,1120	1,0902	2,0847	0,7653
1300	1,0371	1,1103	1,1330	1,1267	2,1445	0,7850
1500	1,0530	1,1279	1,1514	1,1564	2,2195
1700	1,0664	1,1443	1,1677	1,1811	2,2827
1900	1,0789	1,1581	1,1815	1,2020	2,3417
2100	1,0902	1,1706	1,1941	1,2200	2,3978
2300	1,1003	1,1815	1,2045	1,2355	2,4489

2 – Ентальпії нафтових рідин, кДж/кг