Модернізація очисної колони установки очищення мастила

Автор: та

Анотація: Запропоновано модернізацію відпарної ректифікаційної колони шляхом замінити у модернізованих ковпачків форму ковпачка з циліндричної на конічну, що призведе до забезпечення збільшення площі контакту парів з рідиною, що знаходить на тарілці, що. В свою чергу, призведе до збільшення ККД. Виконано симуляційний експеримент, який підтвердив збільшення ефективності на 8%.

Бібліографічний опис статті:

та . Модернізація очисної колони установки очищення мастила//Наука онлайн: Міжнародний електронний науковий журнал - 2021. - №11. - https://nauka-online.com/publications/technical-sciences/2021/11/22-5/

Стаття опублікована у: : Наука Онлайн No11 листопад 2021

Технічні науки

Дмитрук Андрій Валерійович

магістрант

Національного технічного університету України

“Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”

Степанюк Андрій Романович

кандидат технічних наук, доцент

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”

МОДЕРНІЗАЦІЯ ОЧИСНОЇ КОЛОНИ УСТАНОВКИ ОЧИЩЕННЯ МАСТИЛА

Анотація.  Запропоновано модернізацію відпарної ректифікаційної колони шляхом замінити у модернізованих ковпачків форму ковпачка з циліндричної на конічну, що призведе до забезпечення збільшення площі контакту парів з рідиною, що знаходить на тарілці, що. В свою чергу, призведе до збільшення ККД. Виконано симуляційний експеримент, який підтвердив збільшення ефективності на 8%.

Ключові слова: ректифікаційна колона, ковпачок, модернізація, моделювання, симуляційний експеримент.

Мастило – це жирна речовина (нафтова, сентетична тощо) для змащування різних поверхонь та механізмів, бо воно зменшує тертя між елементами, що збільшує їх термін та ефективність використання. Вони застосовуються для змащення елементів машин, що працюють періодично з невеликим навантаженням і при невеликих швидкостях. Поліпшення окремих сортів мінеральних мастил досягається додаванням в невеликих кількостях (від 0.01 до 10%) різних хімічних сполук – присадок [1].

На рисунку 1 наведено технологічну схему.

Рис. 1. Установка селективної очистки масляної сировини фенолом

1, 2, 5, 8, 9, 13, 15, 17, 19, 22 – теплообмінна апаратура; 3 – ємкість фенолу; 4 – абсорбер; 6 – екстракційна колона; 7 – насос відкачки екстрактного розтвору; 10 – ємкість рафінатного розтвору; 11, 12 – колони регенерації фенолу з рафінатного розтвору; 14, 18 – печі; 16, 21, 24 – колони регенерації фенолу з екстрактного розтвору; 20, 23 – ємкості фенольної води; І – сировина; ІІ – фенол; ІІІ – рафінат; ІV – екстракт; V – фенольна вода; VI – водяний пар.

Установка селективної очистки масляної сировини фенолом складається з двох основних секцій: абсорбації сировиною фенолом з парів азеотропної суміші фенолу та води, екстракції регенерації фенолу з екстрактивного и рафінатного розчину, «водного контура»

Сировина з абсорбера 4 через холодильник 5 подається в екстракційну колону 6 (в середню частину). У верхню частину колони 6 з ємності 3 через підігрівач 8 подається фенол. З ємності 20 в нижню, а при необхідності в верхню і середню частини колони 6 подається фенольна вода. Температури в колоні 6 визначаються температурами фенолу і сировини. Для регулювання температури низу передбачена циркуляція частини екстрактного розчину через холодильник 9.

Регенерація рафінатного розчину здійснюється в два ступені. Виходячи самопливом з верху колони 6, рафінатний розчин збирається в ємності 10, звідки через теплообмінник 13 подається в піч 14 і випарну колону 17. Що йдуть з верху колони 11 пари фенолу охолоджуються і конденсуються в теплообміннику 1 і холодильнику 2, конденсат збирається в ємності 3. Розчин рафінату, що містить 5-6% фенолу, з низу колони 11 перетікає в відпарну колону 12, в низ якої вводиться гострий водяний пар. Пари фенолу і води з верху колони 12 конденсуються в холодильнику 22, конденсат збирається в ємності 29. Рафінат через теплообмінник 13 і холодильник відкачується з установки.

Регенерація екстрактного розчину здійснюється в три ступені. Екстрактний розчин відкачується з низу колони 6 насосом 7, роботою цього насоса регулюється рівень розділу екстрактної і рафінатної фаз в екстракційній колоні. Екстракційний розчин через теплообмінник 15 подається в сушильну колону 16, з верху якої йдуть пари азеотропної суміші фенолу і води, що надходять в абсорбер 4 або через конденсатор-холодильник 19 в ємкість 20. Зневоднений екстрактний розчин з низу колони 16 проходить через підігрівач 17, обігріваючим конденсуючим паром фенолу, після чого через піч 18 подається в випарну колону 21. Додаткова кількість тепла вноситься в колону 21 екстрактивним розчином, циркулюючим через змійовики печі 18. Пари фенолу, що йдуть з верху колони 27, конденсуються в підігрівачі 7, теплообмінником 15, охолоджуються в холодильнику 2; фенол збирається в ємності 3. Остаточна відпарювання фенолу виробляється гострим паром в колоні 24, з верху якої відводяться пари суміші води і фенолу, а з низу – екстракт, який через холодильник виводиться з установки.

Метою даної роботи є модернізація установки виробництва мастила [2] шляхом модернізації відпарної колони, яка зображена на рисунку 2.

Рис. 2. Схема відпарної колони

1 – еліптична кришка; 2 – циліндрична обичайка; 3 – царга з тарілками; 4 – куб; 5 – штуцер для входу рафінаду; 6 – штуцер для виходу рафінаду; 7 – штуцер для подачі водяної пари; 8 – штуцер для виходу парів азеотропної суміші

Для збільшення ефективності тепло масообміну у відпарній колоні пропонується замінити форми ковпачків. Початкова суміш (фенол, крезол та мастило) завантажується через штуцер 5. Через штуцер 7 подається водяна пара, яка піднімається вверх. Речовина потрапляє на тарілку через отвори в ковпачках, де контактує з водяними парами. Запропоновано замінити у модернізованих ковпачків форму ковпачка з циліндричної на конічну, що призведе до забезпечення збільшення площі контакту парів з рідиною, що знаходить на тарілці, що, в свою чергу, призведе до збільшення ККД колони.

На рисунку 3 (а) зображено ковпачки циліндричної форми [3], на рисунку 3 (б) модернізовані ковпачки конічної форми.

а                                            б

Рис. 3. Ковпачки циліндричної (а) та конічної форми (б)

Моделювання виконувалось за допомогою мови програмування Three.js, було також проведено стимуляційний експеримент.

На рисунку 4 наведено результати симуляційного моделювання виходу парів з циліндричного ковпачка, зліва на рисунку показано вигляд збоку, а з права вигляд зверху.

Рис. 4. Моделювання виходу парів з циліндричного ковпачка

На рисунку 5 наведено результати симуляційного моделювання виходу парів з модернізованого конічного ковпачка, зліва на рисунку показано вигляд збоку, а з права вигляд зверху.

Рис. 5. Моделювання виходів парів з конічного ковпачка

За результатами моделювання встановлено, що заміна ковпачків традиційної циліндричної форми на модернізовані конічні встановлено, що площа поперечного перерізу шару рідини, через який рухається пара на 8 % більше.

Література

  1. Ластовкин Г.А., Радченко Е.Д., Рудин М.Г. Довідник нафтопереробника. 1986.
  2. Нишук М.П. Модернізація відпарної ректифікаційної колони контактної очистки мастил / М.П. Нишук, А.Р. Степанюк // ХІV Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених ”Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів”. (Київ 15-16 квітня 2014р) зб. тез. доп. К.: Видавництво УВОЇ “Допомога” УСІ” 2014.

Перегляди: 299

Коментарі закрито.

To comment on the article - you need to download the candidate degree and / or doctor of Science

Підготуйте

наукову статтю на актуальну тему, відповідно до роздлів журналу

Відправте

наукову статтю на e-mail: editor@inter-nauka.com

Читайте

Вашу статтю на сайті нашого журналу та отримайте сертифікат