Введение к работе
Актуальность работы.
Важнейшей задачей развития нефтеперерабатывающей промышленности становится углубление переработки как основной фактор повьнпения эффективности "использования нефти Б народном хозяйстве. Известно, что при увеличении глубины переработки нефти в 1.2 — 1.4 раза против современного уровнч расход нефти может быть уменьшен на 20—30%. Решение подобной задачи возможно путем разработки гибких технологически с:.ем глубокой переработки нефти на основе широкого применения термокаталитических процессов, а та^жо путем реконструкции установок получения качества моторных топлив с целью расширения интервалов устойчивой работы и повышения качества разделения.
Производительность и режимы работы установок переработки нефти в настоящее время могут значительно отличаться от проектных нагрузок. Все эти факторы повышают'требования к работе колонных массообменньгх аппаратов. Широко применяемые в настоящее время для разделения углеводородного сырья стандартные снтчатые и клапанные тарелки имеют относительно небольшой интервал устойчивой работы, т.it при малых скоростях пара происходит провал жидкости, а при повышенных — брызгоунос, что, как известно, существенно снижает эффективность процесса разделения смесей. Поэтому важной п актуальной задачей ЯБ-.яется расширение интервала устойчивой работы стандартных контактных устройств путем минимальной реконструкции, а также разработка новых, более совершенных массообменньгх аппаратов и технологических схем.
Работа выполнялась в соответствии с научным направлением Казанского государственного технологического университета «Развитие методологии оптимального проектирования оборудования на базе сопряженного физігческого и математического моделирования,. а также ПНИЛ Na 03 — 23 — 9Ї «Теоретические методы описання массотеплопереноса в двухфазных многокомпонентных системах, оптимальное проектирование п реконструкция, аппаратов разделения в промышленной химии».
Нашо-Аашіай^аботьг явдяедся:
применение математической модели массотеплообмена в барботлжном слое, разработанной СТ. Дьяконовым с сотрудниками, для расчета процессов разделения углеводородного сырья в колоннах получения моторных топлив;
разработка алгоритма расчета сложной колонны;
В работе принимал участие к.т.н., доцент М.И. Фарахов
разработка вариантов минимальной реконструкции стандартных клапанных тарелок для расширения диапазона устойчивой работы;
разработка новых контактных элементов (насадки) для повышения эффективности процессов разделения.углеводородного сырья;
модернизация колонных аппаратов установки получения моторных толлив.
Научная новизна.
Для описания процессов переноса импульса, массы и тепла в дзухфаэпом парожидкостнсм потоке на тарелке используются дифференциальные уравнение переноса в двухмерной постановке. Система уравнений записывается для сплошной (жидкой) фазы, а влияние второй фазы (паровой) учитывается в математігческом описании в виде параметров (источников) совместно с условиями термодинамического равновесия, уравнениями баланса и потоковыми соотношениями. Решение системы дифференциальных уравнений переноса осущестг чяется псевдонестационарным итерационным методом. Расчет поля концентраций углеводородной смеси выполняется по условным компонентам с температурой кипения, равной температуре кипения фракции. Результатом решения системы уравнений переноса являются поля скоростей, концентраций и температур в фазах на тарелке, что дает возможность рассчитать эффектигчость процесса разделения углеводородной смеси. На основе использования математігческой модели выбраны варианты реконструкции клапанных тарелок, разработаны новые высокоэффективные насадочные элементы и предложен вариант модернизации установки получения моторных топлив.
Практическая значимость.
Результатом работы является:
-
Варианты реконструкции массообменных тарелок, путем изменения формы приемной планки и создания второй зоны контакта фаз в межтарельчатом пространстве колонны, что обеспечивает повышение эффективности массообмена и предельных нагрузок, а также структурігрование парожидкостного потока, обеспечивающее более устойчивую работу контактных устройств при пониженных нагрузках.
-
Разработка новой неупорядоченной насадки для повышения эффективности работы массообменных колонн.
-
Реконструкция ректификационных колонн установки получения моторных топлив, обеспечивающая повышение эффективности разделения углеводородной смеси.
ДдроілшшяирМоїн п таучньшлубдішшцці.
По теме диссертации опубликовано 4 работы и получено положительное решение на заявку о патентовании насадочпых элементов.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно—технической конференции «Механика машиностроения», г. Набережные Челны, 1997; на международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных систем», Мосгза, 1997.
Результаты диссертационной работы приняты к внедрению для реконструкции массообменных колонн установки получения моторных топлив на Сургутском ЬСК.
Объем, работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав., заключения, списка литературы, приложений и справок, подтверждающюс практическое применение результатов исследования. "
Диссертация содержиг 160 страниц, из них 120 страниц машинописного текста, б таблиц и 15 рисунков по тексту, список литературы из 150 источников отечественных и зарубежных авторов.