Процессы и аппараты в нефтепнреработке

Средняя плотность  пара в колонне

 

; где

 средняя плотность пара  в колонне. 

 

Далее находим  в таблице плотность НК и ВК, определив по диаграмме  t – x,y температуру вверху колонны при , и внизу – при .

Средняя плотность  жидкости в колонне

 

; где

 

плотность воды

плотность уксусной кислоты

 

По данным каталога-справочника  “Колонные аппараты” принимаем

 

расстояние между тарелками h= 600мм. Для ситчатых тарелок по графику

 

находим С = 0.032

 

Скорость пара в колонне

 

; где

средняя плотность жидкости в колонне.

скорость пара в колонне.

средняя плотность пара в колонне.

С – поправка, зависящая от типа тарелок и расстоянию между ними и

определяется графически.

 

 

 

 

Средняя температуру пара в колонне

 

                 

Мольная масса  дистиллята

; где

мольная масса дистиллята.

 концентрация дистиллята.

мольная масса толуола

мольная масса бензола

 

Находим объёмный расход проходящего  через колонну пара при средней  температуре в колонне

; где

массовый расход дистиллята, (кг/ч).

оптимальное флегмовое  число.

 

средняя температура, (К).

 

давление при н.у., постоянная величина = 1

 

температура, 273К.

 

 

 

Диаметр колонны

; где 

диаметр колонны, (м).

объемный расход паров.

скорость пара.

 

Расчёт  общей высоты колонны

;

; где

 

 число действительных тарелок  в верхней части колонны.

расстояние между тарелками, (м).

;где

; где

 число действительных тарелок  в нижней части колонны.

 м;

 

, где  

плотность кубового остатка (кг/ч),

массовый расход кубового остатка (кг/м³)

 

;

 м,

 

Находим общую высоту колоны

 м. 

1.6 Флегмовое число и его расчет

 

Нагрузки  ректификационной колонны по пару и  жидкости определяются рабочим флегмовым  числом R (R=Ф/D).

Используют  приближенные вычисления, основанные на определении коэффициента избытка  флегмы (орошения) Z=R/R_min. Здесь R_min – минимальное флегмовое число:

, где                                                                (2.20)

х_F и х_D – мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси; y*_F – концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.

Один  из возможных приближенных методов  расчета R заключается в нахождении такого флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение N´(R+1), пропорциональное объему ректификационной колонны (N – число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а (R+1) – расход паров и, следовательно, сечение колонны).

При отсутствии данных о коэффициенте избытка  флегмы для разделяемых смесей можно  применять эмпирическую зависимость:

R=1,3·R_мин+0,3                                                   (2.21)

Более точный метод расчета R_опт предполагает знание приведенных затрат и учет расходов, связанных с подачей сырья и подводом теплоты в колонну и организацией ее орошения, а также стоимость колонны и вспомогательного оборудования.

Рис. 2.16. К определению оптимального флегмового числа: 1 – эксплуатац. расходы; 2 –  капитальные затраты; 3 – общие  затраты на ректификацию.

 

 

 

 

1.7 Свойства разделяемых веществ

 

Свойства хлорофо́рма

Хлорофо́рм  —в нормальных условиях является бесцветной летучей жидкостью c эфирным запахом и сладким вкусом. Практически нерастворим в воде, смешивается с большинством органических растворителей. Не горюч . Возможны отравления фосгеном при работе с хлороформом, который долго хранился в теплом месте. Температура кристаллизации: −63.55 C° Температура кипения: 61.152 C°.

Вдыхание хлороформа подавляет  действие центральной нервной системы. Вдыхание около 900 частей хлороформа на 1 миллион частей воздуха за короткое время может вызвать головокружение, усталость и головную боль. Постоянное воздействие хлороформа может вызвать заболевания печени и почек. При долгом вдыхании (2—10 минут) возможен летальный исход.

 

Свойства бензола

Бензол – это бесцветная жидкость с нерезким запахом, имеющая  температуру кипения 80,1 ° C, образуется при коксовании каменного угля и  при переработки нефти. Используется для получения анилина и красителей, фармацевтических препаратов, моющих средств, взрывчатых веществ, инсектицидов. Около 50 % бензола, содержащегося во вдыхаемом воздухе, поглощается  легкими 
Бензол негативно влияет на организм человека, т.к. это канцерогенное вещество. Этот углеводород может провоцировать рак крови – лейкемию, а также поражает печень, почки, костный мозг, снижает артериальное давление, вызывает отдышку и судороги. Бензол способен накапливаться в жировой ткани, вызывать волдыри и дерматит, также кровотечение из носа, провоцирует маточные кровотечения и вызывает возбуждение подобно алкогольному. При длительном контакте вызывает головные боли, потерю аппетита, сонливость, нервозность и психические расстройства, а при сильном отравлении бензолом может возникнуть паралич дыхательного центра. 
В промышленных масштабах бензол выделяется при производстве пластмасс и ионообменных смол, лаков, красок, искусственных кож, а также при работе предприятий органического синтеза, нефтехимической и химико-фармацевтической промышленности. Сточные воды мебельных фабрик, речные и морские грузоперевозки также выделяют это канцерогенное вещество. 
Источником бензола в квартирах и офисах служат табачный дым, картриджи ксероксов, принтеры, ковровые покрытия, краски и лаки, а также поверхностно-активные вещества (ПАВ).

 

 

 

                               1.8 Охрана труда и окружающей среды

 

       Охрана труда — система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

       Вещества, применяемые в химической промышленности, при неправильной организации труда и производства, и несоблюдении определённых профилактических мероприятий, могут оказывать вредное воздействие на здоровье работающих, приводит к острым или хроническим отравлениям и профессиональным заболеваниям.

          На данной установке отрицательно  воздействовать на организм работающего  будет метиловый спирт. Поэтому  для безопасности работы нужно  использовать ряд профилактических  мер.

         Во – первых, это защита органов дыхания, т.к. при испарении спирта пары способны проникать в организм человека, вызывая тем самым отравления различной степени тяжести.

          Для защиты  органов дыхания  применяются респираторы, пневмошлемы  и пневмомаски применяют в  условиях повышенной концентрации  газов при выполнении работ  на отдельных рабочих местах; шланговые противогазы изолируют   органы дыхания только от воздуха,  находящегося в зоне рабочего  места, автономные противогазы  – полностью от окружающего  воздуха; кислородные противогазы  полностью изолируют органы дыхания  человека от окружающей среды,  их применяют при любых концентрациях  вредных веществ и недостатке  кислорода.

          Также важна защита органов зрения.

Для защиты глаз от воздействий вредных и  опасных производственных факторов применяют защитные очки. Защитные очки могут быть открытые, закрытые, герметичные.

           Для защиты тела работающих  от различных производственных  вредностей и опасностей: агрессивных  жидкостей, искр, брызг металла,  воды, низких и высоких температур  необходимо применять спецодежду  и спецобувь.      

           Основные виды спецодежды: комбинезоны,  куртки, брюки, костюмы, халаты  и т.д.      

            Спецодежда должна обеспечивать  наилучшую защиту от вредности,  для предохранения от которой  она предназначена, обеспечивать  гигиеничность и в том числе  воздухообмен между внешней средой  и телом человека, быть удобной  для надевания.

           В цехах, где возможно попадание  на ноги работающих щелочей   и кислот, используют резиновые  сапоги; в пыльных помещениях  – кожаные ботинки с резинками  и гладким верхом.

          Для защиты рук работающих  от механических травм, ожогов, действий растворителей и других  вредностей применяют рукавицы  и перчатки, изготовляемые из  различных материалов: хлопчатобумажных, льняных, шерстяных, кожи, резины  и полимерных материалов.

 

                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор конструкционного материала:

 

Оборудование  современных процессов нефтепереработки и нефтехимии должно работать при  низких и высоких температурах, значительных механических напряжениях, в агрессивных  рабочих средах. Поэтому материалы, применяемые в нефтезаводском, нефтехимическом  машиностроении, должны непременно обладать радом свойств:

•  высокой механической прочностью;

•  высокой жаропрочностью, т.е. способностью сохранять необходимую прочность при работе в условиях высоких температур;

•  сохранением свойств после резких теплосъемов;

•  высокими вязкостью и усталостными свойствами (циклической прочностью) – устойчивостью против знакопеременных или повторных однозначных нагрузок;

•  малой склонностью к старению, т.е. к неблагоприятному изменению с течением времени механических свойств, выражающемуся в снижении вязкости и повышении твердости и прочности.

•  высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, а также жаростойкостью – устойчивостью против химического разрушения при высоких температурах.

Следовательно, конструкционный материал подбирается  в зависимости от таких важных факторов как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса, физико-химические параметры рабочих  сред, условия теплообмена, характер гидравлических сопротивлений, вид  материала и его коррозийную  стойкость, простота устройства и компактность, расположение аппарата, взаимное направление  движения рабочих сред, возможность  очистки поверхности теплообмена  от загрязнений, расход металла на единицу  переданной теплоты и другие технико-экономические  показатели. Для изготовления оборудования применяют углеродистые и легированные стали, серый, модифицированный и легированные чугуны, цветные металлы и сплавы, а также неметаллические материалы.

Химические  продукты в той или иной мере всегда вызывают коррозию материала аппарата, поэтому для изготовления их применяют  различные металлы (железо, чугун, алюминий) и их сплавы. Наибольшее применение находят стали. Стали с низким содержанием углерода хорошо штампуются, но плохо обрабатываются резанием. Добавки легирующих элементов улучшают качество сталей и придают им особые свойство (например, хром улучшает механические свойства, износостойкость и коррозионную стойкость; никель повышает прочность, пластичность; кремний увеличивает  жаростойкость)

 

Колонный  аппарат имеет большую массу, приходящуюся на небольшую площадь  опоры. Колонны, устанавливаемые под  открытым небом, подвергаются действию ветровых нагрузок, поэтому они имеют  массивные кольцевые опоры.

Опорную плиту укрепляют вертикально  ребрами жесткости, которые в  верхней части иногда дополнительно  связываются кольцом. Высота кольцевой  опоры определяется конструктивными  соображениями. В некоторых случаях  опора получается до 5–6 м. Для доступа  внутрь опоры и вывода трубопроводов  в обечайке делаются отверстия. Края отверстий обязательно укрепляются  кольцами жесткости. Если колонна монтируется  между перекрытиями, ее устанавливают  на боковую кольцевую опору, приваривают  к боковой стенке колонны. Стенки колонны в месте установки  опоры делают утолщенными или  укрепляют кольцевой накладкой. Для процесса ректификации подойдет опора, изготовленная из СтЗ.