Рассчет установки депарафинизации

 

 

• Нормы и требования, ограничивающие вредное воздействие

процессов производства и выпускаемой продукции на  окружающую среду

       Установка депаpафинизации масел  имеет следующие выбросы вредных  веществ в атмосферу:            - организованные,    - неорганизованные.

      К организованным выбросам относятся: выбросы вытяжных вентсистем отделения кристаллизации, аммиачной компрессорной, насосной, фильтроваль-ного отделения, вакуумной компрессорной и выбросы воздушника абсорбера.

       К неорганизованным выбросам относятся: воздушники аппаратов, неплотности   технологического оборудования аппаратного двора, дренажи емкостей. Выбросы через неплотности оборудования определяются условно, так как пpоцесс ведется в герметически закpытой системе.

       Основными вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферу из  источников, являются: углеводороды, толуол, МЭК, аммиак.       

       Согласно ГОСТ 12.1.005-88 установлены  следующие величины предельно-допустимых  концентраций (ПДК) вредных веществ  в воздухе рабочей зоны:

      - аммиак              -20 мг/м³

      - толуол                -150 мг/м³

      - МЭК                    -200 мг/м³

      - углеводород   -300 мг/м³ (среднесменная); 900 мг/м³ (максимально разовая)

      Уменьшение до или ниже регламентированного  уровня (ПДК) или полная ликвидация  загрязнения атмосферы выбросами  наряду с другими технологическими показателями являются одним из основных критериев качества работы установки.

      Для снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду предусматриваются следующие мероприятия:

      -дренирование из емкостей Е-6, Е-6а, Е-7, Е-7а производится через дренажи закрытого типа;

      -дренирование нефтепродукта из  теплообменников и пропарка теплообменников  для ремонта производится в  дренажную емкость Е-10 с последующей  отработкой в Е-7а, К-11;

      -сбрасываемый в атмосферу инертный газ предварительно очищается в абсорбере А-1 компонентом масла, которое откачивается затем на регенерацию в К-1;

      -сбрасываемый в атмосферу воздух  из аммиачной системы предварительно  охлаждается аммиаком в воздухоотделителе  с конденсацией аммиака и его возвратом в систему.

      Периодические выбросы от вытяжных  вентиляторов могут содержать  небольшое количество углеводородов  в пределах предельно-допустимой  концентрации (ПДК), равной 300 мг/м³.

      Для уменьшения загрязнений сточной  и оборотной воды растворителем и нефтепродуктами на установке смонтирована сеть спецканализации – заглубленная дренажная емкость Е-10, предназначенная для сбора воды с растворителем от сальников насосов, дренажей аппаратов и насосов. Из Е-10 смесь воды с растворителем насосом Н-19(Н-19а) откачивается в кетоновую колонну К-11 на отпарку растворителя от воды, с последующим сбором отработанного растворителя в Е-7, Е-7а.

      Контроль за качеством воды  на содержание нефтепродукта  осуществляется сангигиенической  лабораторией.

      Содержание нефтепродукта в сточных водах с установки не должно превышать 1000 мг/л.                                                         

2 Расчетная  часть 

2.1 Материальный  баланс установки депарафинизации  масел

Исходные данные.

Производительность по сырью-316,8 тыс.т/год.

Число рабочих  дней-330

 

Наименование.	Выход % массовых.	Выход продукта.
		тыс. т/год.	тонн/сутки.	кг/час.
Поступило : Рафинат 1 ступени.	100	316,8	960	40000
итого	100	316,8	960	40000
Получено: К. масла 1 ступени.   Петролатум Потери	72   27 1	228,09   85,53 3,16	691,1   259,18 9,57	28795,8   10799,1 398,75
итого	100.0	316,8	960	40000

 

 

 

 

 

 

 

2.2Материальный  баланс регенеративного  кристаллизатора

Наименование.	Выход % массовых	Выход продукта
		кг/ч	кг/с
Поступило Рафинат 1 ступени.	100	40000	11,11
итого	100,0	40000	11,11
Растворитель  в тройник смешения	100	20000	5,56
итого	100,0	20000	5,56
Растворитель  в кристаллизатор 1 в т.ч.	100	40000	11,11
итого	100,0	40000	11,11
Всего	300,0	100000	27,78
Получено: Рафинат 1 ступени + растворитель	300	100000	27,78

Всего	300,0	100000	27,78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Количество  рафината

 

G1 = 40000 кг/ч

 

2.Количество  растворителя подаваемогов кристаллизатором  с рафинатом

 

G2 = 1.5 *40000= 60000 кг/ч

 

 

3. Количество  раствора рафината, поступающего  в кристаллизаторы

 

G = G1 + G2 = 40000 + 60000 = 100 000 кг/ч

 

4. количество  депарафинированного масла

 

G3 = 0.72

40000 =28800 кг/ч

 

5. Количество  растворителя в растворе депарафинированного  масла

 

G4 = 2,5

40000 = 100000 кг/ч

 

6. Количество  петралатум  (плюс потери)

 

G5 = 40000 – 28800 = 11200 кг/ч

 

 

7. Количество  твердых парафиновых углеводородов  в петралутуме

 

G6 = 0,86

11200 = 9650 кг/ч

 

8. Количество  раствора депарафинированного масла

 

G

= G3 + G4 = 28800 + 100000 = 128800 кг/ч

 

9. Количество  твердых парафинов, которые кристаллизируются в региниративных кристаллизаторов

 

G7 = 0,6 

9650 =5790 кг/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Тепловой  баланс кристаллизатора

Определяем  количества тепла воспринимаемого  раствором депарафинированного  масла при нагревании его от -30 ºС до +15 ºС за счет охлождения раствора рафината. Из практических данных известно что потери тепла в аппарате составляют 3%.

 

 

Q = 0.97 G

( )

 

В этом уравнении  теплосодержание депарафинированного  масла исходя из состава последнего. Следует определить по уравнению

 

 

Где

-  количество МЭКа

- количество толуола

- теплосодержание 

 

Определим состав раствора.

Выше было найдено, что в растворе депарафинированного  масла имеется

G3 = 28800 кг/ч депарафинированного масла, следовательно

 

= = 22,4%

 

Из практических данных известно что растворитель состоит  из 60% МЭКа и 40% толуола следовательно 100000 кг растворителя в растворе депарафинированного  масла содержит 60000 кг МЭКа и 40000 кг толуола. Тогда концентрация отдельных компонентов в растворе составит:

 

  = = 46,6%

 

= = 31%

 

Найдем теплосодержание  раствора при +15 ºС и -30 ºС предварительно определив теплосодержание компонентов.

Из справочных данных имеем:

 

=  6,47 кКал/кг = 27,11кДж/кг

 

=  -12,4 кКал/кг =-51,95кДж/кг

 

= 5,85 кКал/кг = 24,51кДж/кг

= -11,4 кКал/кг = -47,77кДж/кг

 

 = 7,8 кКал/кг = 32,68кДж/кг

= -15,2 кКал/кг = -63,69кДж/кг

 

Теплосодержание раствора депарафинированного масла  при +15 ºС и -30 ºС

 

= 6,94 кКал/кг = 29,08 кДж/кг

 

 

= -13кКал/кг = -54,47 кДж/кг

 

 

Подставляем найденные величины теплосодержаний в уравнение.

 

Q = 0.97 G

( ) = 0,97 128800 = 2480000 кКал/кг = 10391200 кДж/кг

 

Таким образом, от рафинатного раствора передается 2480000 кКал/кг = 10391200 кДж/кг раствору депарафинированного масла

 

Найдем количество тепла выделившегося при кристаллизации парафинов

 

Q2 = G7

39 = 5790 39 = 226000кКал/ч = 946940 кДж/ч

 

Где 39 – скрытая  теплота кристаллизации твердых  парафинов

 

Найдем количество тепла Q1 выделившегося при охлаждении раствора рафината от 45 ºС до tк

 

Q1 = Q – Q2 = 2480000 – 226 000 = 2254000 кКал/кг = 9444260 лДж/кг

 

 

 

 

 

Найдем температуру  раствора рафината на выходе из регенеративных кристаллизаторов

 

Q1 = G (

)

или

-Q1 = G(

)

 

Где G – количество раствора рафината

- теплосодержание раствора  рафината на входе в регенеративные  кристаллизаторы при 45 ºС

- теплосодержание раствора  рафината на выходе из регенеративных  кристаллизаторок

 

 

Для определения

нужно определить состав раствора рафината

Имеем G = 100000кг/ч

Количество  рафината G1 = 40000 кг/ч или Сраф =

= 40%

 

Количество  растворителя G2 = 60000 кг/ч , в том числе

 

МЭК 0,6

60000 = 36000 кг/ч, т.е Смэк  = = 36%

Толуол  0,4

60000 = 24000 кг/ч, т.е Столуол  = = 24%

 

 

 

Из справочных данных находим 

 

= 19,9 кКал/кг = 83,381 кДж/кг

= 24 кКал/кг = 100,56 кДж/кг

= 18 кКал/кг = 75,42 кДж/кг

 

 Подставим  известные значения

 

= 21 кКал/кг = 87,99 кДж/кг

 

-Q = G

-   G

 

-2254000 = 100000

- 100000 21

 

Отсюда  = = - 1,54 кКал/кг = -6,45кДж/кг

 

Зная теплосодержание  можно путем подбора найти  температуру раствора; она составляет -3 ºС.

 

Определим коэффициент  теплопередачи кристаллизаторов.

 

+45 ºС 

-3 ºС

 

+15 ºС 

-30 ºС

   

 

Средняя разность температур

 

ср = = 28,5 ºС

 

Коэффициент теплопередачи  кристаллизаторов

 

К =

  = = 87кКал/ ч ºС = 364,53кДж/ ч ºС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Конструктивный расчет размеров

 

Поверхность теплоемкости находим из уравнения

 

Q = K

F tср

 

где: K – коэффициент теплопередачи

F – поверхность теплообмена

tср – средняя разность температур

 

Учитываем что  число аппаратов равно 4 находим поверхность теплообмена  одного аппарата.

F =

F =

= 250

 

Выбираем аппарат  с трубами

Длинна = 15м

Диаметр = 0,2 м

Найдем числи  труб в аппарате

F=2

r l n

n =

 

n =

= 12 шт.

 

Вывод: Для нормального  осуществления процесса образования  кристаллов парафина необходимо 4 регениративных кристаллизатора с числом труб 12, диаметром 0,2м, длинной 15м и поверхностью теплообмена 250

.